第三章 集成门电路与触发器
触发器原理
触发器原理
触发器是一种用来存储和控制电位状态的逻辑电路元件。
它可以接收输入信号，并根据触发器的特性产生相应的输
出信号。
触发器的原理基于锁存器和门电路的组合，其中
包括晶体管、集成电路等。
触发器的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 反馈环路：触发器中的反馈环路是触发器的核心部分。
通过反馈环路，触发器可以实现存储和控制逻辑电平的功能。
当输入信号满足一定条件时，反馈环路会改变触发器
的状态，并产生输出信号。
2. 门电路：触发器内部通常包含与门、或门、非门等逻辑
门电路。
这些门电路可以根据输入信号的不同组合对触发
器进行控制，从而实现特定的逻辑功能。
3. 时钟信号：大多数触发器都需要一个时钟信号来同步其
状态变化。
触发器根据时钟信号的上升或下降沿改变状态，并在时钟信号边沿到来时产生输出信号。
4. 控制信号：触发器可以通过控制信号来改变其操作模式或功能。
通过控制信号，可以控制触发器的使能、复位、设置、清除等操作，从而满足不同的应用需求。
总之，触发器是一种基于逻辑门电路和反馈环路的存储和控制元件，通过输入信号、时钟信号和控制信号的组合来实现不同的功能。
它广泛应用于数字电路、计算机内存、计数器、寄存器等电子设备中。
《半导体集成电路》考试题目及参考答案
《半导体集成电路》考试题⽬及参考答案第⼀部分考试试题第0章绪论1.什么叫半导体集成电路？2.按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英⽂缩写？3.按照器件类型分，半导体集成电路分为哪⼏类？4.按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪⼏类？5.什么是特征尺⼨？它对集成电路⼯艺有何影响？6.名词解释：集成度、wafer size、die size、摩尔定律？第1章集成电路的基本制造⼯艺1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作⽤？2.在制作晶体管的时候，衬底材料电阻率的选取对器件有何影响？。
3.简单叙述⼀下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤？4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤？5.以p阱CMOS⼯艺为基础的BiCMOS的有哪些不⾜？6.以N阱CMOS⼯艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点？并请提出改进⽅法。
7. 请画出NPN晶体管的版图，并且标注各层掺杂区域类型。
8.请画出CMOS反相器的版图，并标注各层掺杂类型和输⼊输出端⼦。
第2章集成电路中的晶体管及其寄⽣效应1.简述集成双极晶体管的有源寄⽣效应在其各⼯作区能否忽略？。
2.什么是集成双极晶体管的⽆源寄⽣效应？3. 什么是MOS晶体管的有源寄⽣效应？4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应，其对晶体管有什么影响?5. 消除“Latch-up”效应的⽅法？6.如何解决MOS器件的场区寄⽣MOSFET效应？7. 如何解决MOS器件中的寄⽣双极晶体管效应？第3章集成电路中的⽆源元件1.双极性集成电路中最常⽤的电阻器和MOS集成电路中常⽤的电阻都有哪些？2.集成电路中常⽤的电容有哪些。
3. 为什么基区薄层电阻需要修正。
4. 为什么新的⼯艺中要⽤铜布线取代铝布线。
5. 运⽤基区扩散电阻，设计⼀个⽅块电阻200欧，阻值为1K的电阻，已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。
第4章TTL电路1.名词解释电压传输特性开门/关门电平逻辑摆幅过渡区宽度输⼊短路电流输⼊漏电流静态功耗瞬态延迟时间瞬态存储时间瞬态上升时间瞬态下降时间瞬时导通时间2. 分析四管标准TTL与⾮门（稳态时）各管的⼯作状态？3. 在四管标准与⾮门中，那个管⼦会对瞬态特性影响最⼤，并分析原因以及带来那些困难。
数字逻辑课程简介
➢ 王春露 ，《数字逻辑学习辅导》，清华大学 出版社
第 0 章 绪论
数 第 1 章 逻辑代数基础
字 第 2 章 逻辑门电路
第 3 章 组合逻辑电路
逻 第 4 章 触发器
辑 第 5 章 时序逻辑电路
第 6 章 可编程逻辑器件
Hale Waihona Puke 数字技术的应用非常广泛电视技术
雷达技术
航空航天
计算机、自动控制
通信技术
21世纪是信息数字化的时代，“数字逻辑”是数字技术 的基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。
数字技术的应用
计算机 智能仪器
U盘 数码相机
数字技术的应用
• 数字城市
立体城市景观、虚拟现实（VR）、城市可 视化管理、政务可视化沟通、城市数字视觉宣 传等领域
• 数字家庭
个人电脑与家用电器市场的融合
课程的基本任务
使学生掌握数字电路与系统的工作原理 和分析设计方法；了解标准的集成电路和高 密度可编程逻辑器件；掌握数字系统的基本 设计方法，为进一步学习各种超大规模数字 集成电路系统打下基础。
课程的内容与要求
➢ 掌握逻辑代数的基本定律和规则；熟悉逻辑函 数的不同表示方法及其相互转换方法；熟练地 运用公式法和卡诺图法化简逻辑函数。
➢ 熟悉并掌握构成数字电路的集成单元电路（集 成门电路、集成触发器等）的基本结构、逻辑 功能及主要外特性和参数。
课程的内容与要求
➢ 掌握组合逻辑电路的基本分析和设计方法；初 步掌握同步时序逻辑电路的基本分析和设计方 法，了解异步时序电路的特点及分析方法。
➢ 理解可编程电路的基本单元、掌握只读存储器 ROM和可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑 PAL和通用阵列逻辑GAL、可擦除可编程逻辑器 件EPLD、现场可编程门阵列、随机访问存储器 RAM的应用；
数字电子技术基础总结
01
如果要实现的逻辑函数中的变量个数与数据选择器的地址输入端的个数不同，不能用前述的简单办法。应分离出多余的变量，把它们加到适当的数据输入端。
d、处理数据输入D0~D7信号电平。逻辑表达式中有mi ,则相应Di =1，其他的数据输入端均为0。
02
解法一：
其中：S2=A,S1=B,S0=C
选取编码方案的原则应有利于所选触发器的驱动方程及电路输出方程的简化和电路的稳定
例 设计一个串行数据检测器。对它的要求是：连续输入3个或3个以上的1时输出为1,其它情况下输出为0. 解：设输入数据为输入变量，用X表示；检测结果为输出变量，用Y表示，其状态转换表为 其中S0为没有1输入的以前状态，S1为输入一个1以后的状态，S2为输入两个1以后的状态，S3为连续输入3个或3个以上1的状态。 由状态表可以看出，S2和S3为等价状态，可以合并成一个。
A B C D
L
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
试分别用以下方法设计一个七进制计数器：
试分别用以下方法设计一个七进制计数器：
利用74290的异步清零功能；（2）利用74163的同步清零功能；（3）利用74161的同步置数功能。
74161
试分别用以下方法设计一个七进制计数器： 利用74290的异步清零功能；（2）利用74163的同步清零功能；（3）利用74161的同步置数功能。
第三章 组合逻辑电路的分析与设计 基本要求 1.正确理解以下基本概念：逻辑变量、逻辑函数、“与、或、非”基本逻辑关系、竞争冒险。 2.熟练掌握逻辑函数的几种常用的表示方法：真值表、逻辑表达式、逻辑图、卡诺图。并能熟练的相互转换。 3. 熟练掌握逻辑代数基本定律、基本运算规则，能够熟练用其对逻辑函数进行代数化简及表达式转换。 4. 熟练掌握卡诺图化简法。 5.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。
数字逻辑第四版华科出版1~7全答案
（1） 29 （2） 0.27 （3） 33.33
解答： （1） 29 = (11101)2＝(65)8＝(1D)16 （2） 0.27 = (0.0100)2＝(0.21)8＝(0.4 )16
（3）33.33 = (100001.0101)2 = (41.24)8= (41.2508)8= (41.2507)8 = (21.5)16 = (21.547B)16=(21.547A)16
ABCD
AB CD 00 01 11 10
00
1 11
01
1 11
11 1 1 1 1
所以，F（A,B,C,D） =m(3-15)
10
1 11
=M(0-2)
精选ppt
22
习题课
2.8 用卡诺图化简法求出下列逻辑函数的最简“与－或”表 达式和最简“或－与”表达式。
（1） F (A ,B ,C ,D ) A B A C D A C B C （2） F (A ,B ,C ,D ) B D C D (B C )A ( B D ) （3） F ( A ,B , C ,D ) M ( 2 , 4 , 6 , 1 , 1 , 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 3 ) 4 5 解答： （1） F (A ,B ,C ,D ) A B A C D A C B C
yzxyyzxz精选ppt191926用逻辑代数的公理定理和规则将下列逻辑函数化简为最简与或表达式精选ppt2020精选ppt212127将下列逻辑函数表示成最小项之和及最大项之积形式00011110abcd00011110所以m471215m03811精选ppt222200011110abcd00011110所以m315m02精选ppt232328用卡诺图化简法求出下列逻辑函数的最简与或表达式和最简或与表达式
数电第三章门电路
§3.4 TTL门电路
数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个 完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。 使用时接：电源、输入和输出。数字集成电 路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价 格便宜的特点。
TTL型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶 体管，称之为: Transistor— Transistor Logic。
输出高电平
UOH (3.4V)
u0(V)
UOH
“1”
输出低电平
u0(V)
UOL
UOL (0.3V)
1
(0.3V)
2 3 ui(V)
1 2 3 ui(V)
阈值UT=1.4V
传输特性曲线
理想的传输特性 28
1、输出高电平UOH、输出低电平UOL UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值UOH=3.4V UOL 0.3V 。
uA t
uF
截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 ——C、 E间相当于开关断开。
+ucc
t
4
0.3V
3.2.3MOS管的开关特 恒流区：UGS>>Uth ， UDS
性： +VDD
0V ——D、S间相当于 开关闭合。
R
uI
Uo
Ui
NMO S
uO
夹断区： UGS< Uth， ID=0 ——D、S间相当于开关断开。
3.3.4 其它门电路
一、 其它门电路
其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等,比如：
二、 门电路的“封锁”和“打开”问题
A B
&
Y
C
当C=1时，Y=AB.1=AB
06626 数字逻辑 自考考试大纲
湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：数字逻辑课程代码：06626I．课程性质与设置目的1．课程性质和特点数字逻辑属计算机科学与工程（类）本科重要的专业基础课，本课程的目的是使学生了解和熟悉从对数字系统提出要求开始，一直到用集成电路实现所需逻辑功能为止的整个过程。
熟练掌握数字系统逻辑设计的理论和方法，对于从事计算机研制、开发和应用的科技工作者来说是十分必要的。
课程的主要内容包括开关理论基础、逻辑门电路、组合逻辑、时序逻辑、ISP技术、数字系统等，它跟踪计算机元器件的发展脚步，介绍新型元器件的基本技术，为后续计算机硬件类课程打下基础，也为深入理解计算机的工作原理提供理论及实践基础。
2．课程要求通过本课程的学习，应考者应掌握数字逻辑设计的基本理论和方法、数字逻辑电路的一般原理以及数字逻辑电路的新发展。
本课程的核心是学生必须学会数字逻辑电路的基础知识，掌握数字逻辑电路设计和分析的方法步骤，在此基础上能够使用常用的实验素材进行同步时序逻辑电路的设计。
掌握集成门电路，触发器和组合逻辑电路等实用性较广的功能部件，为将来实践工作打下坚实的基础。
本课程涉及到数学，逻辑学和电子学相关的知识，理论性比较强。
3．与本专业其它课程的关系本课程在计算机应用专业的教学计划中被列为专业基础课，其先修课程为普通物理、模拟电子技术和离散数学，后续课程为计算机组成原理、计算机接口技术等硬件课程。
数字逻辑作为一门承上启下的基础课程，地位相当重要。
本课程的重点是研究数字系统中各种逻辑电路分析与设计的基本方法；难点是各种大中型芯片的分析和组合设计。
II．课程内容与考核目标第一章基本知识一、学习目的与要求了解数字系统的概念、模拟信号与数字信号的特点；重点掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数的计数规律及相互转换，理解机器数的原码、反码、补码三种代码表示及相关转换，理解三种常用BCD码与十进制数的关系及各自特点，以及Gray码、奇偶检验码、字符编码的作用、特点和编码的原理。
门电路和触发器
1.与门电路 2.或门电路 3. 非门电路 4.与非门电路 5. 或非门电路 6 .三态与非门
1. 与门电路
F AB
F AB
根据上述的逻辑关系可知逻辑乘的运算规律如下
A0 A
A
1
A
A A A
与门真值表
A
B
F
00
0
0
1
0
1
0
0
11
1
2. 或门电路
F AB
F AB
根据上述的逻辑关系可知逻辑加的运算规律如下
A0 A
A11
A A A
或门真值表
A
BF00来自001
1
1
0
1
1
1
1
3. 非门电路
FA
FA
A 读作A非。根据上述的逻辑关系可知逻辑非
的运算规律如下
A A 1
A A 0
AA
非门真值表
A
F
0
1
1
0
4. 与非门电路
F AB
与非门真值表
RD
SD
（复位端） （置位端）
0
1
1
0
1
1
0
0
Q
0 1
Qn
不确定
说明
复位 置位 记忆功能 应禁止
基本RS触发器的波形图
RS触发器
（2）可控RS触发器
时钟脉冲信号
可控RS触发器的逻辑状态表（CP=1）
R
S
Qn+1
0
0
0
1
1
0
1
1
Qn 1
0 不定
可控RS触发器的工作波形图(初态Q=0)
数字电子技术江晓安答案
数字电子技术江晓安答案【篇一：数字电路教学大纲】txt>一、课程基本情况教学要求：二、课程的性质、目的和任务：①、课程性质：《数字电子技术》是机电一体化技术、电气自动化技术等专业的一门专业基础课，是理论和实际紧密结合的应用性很强的一门课程。
是在学完《电路基础》和《模拟电子技术》课程后，继续学习数字电子技术方面知识和技能的一门必修课。
②、本课程的目的：从培养学生的智力技能入手，提高他们分析问题、解决问题以及实践应用的能力，为学习其它有关课程和毕业后从事电子、电气工程、自动化以及计算机应用技术方面的工作打下必要的基础。
③、本课程的任务：本课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本概念、基本理论、基础知识和基本技能，熟悉数字电路中一些典型的、常用的集成电路原理，功能及数字器件的特性和参数。
掌握数字电路的分析方法和设计方法。
通过这门课程的学习和训练，达到掌握先进电子技术的目的。
并为今后学习有关专业课及解决工程实践中所遇到的数字系统问题打下坚实的基础。
本课程的研究内容该课程教学内容主要包括：逻辑代数基础、门电路、触发器等与数电技术及相关的课题。
本课程的研究方法三、本课程与相关课程的联系（先修后修课程）本课程的先修课程是高等数学、普通物理、电路理论及模拟电子技术，本课程应在电路理论课学过一学期之后开设。
要求学生在网络定理（如戴维南定理、迭加原理和诺顿定理等）、双口网络、线性交流电路和暂态分析等方面具有一定基础。
?四、教学内容和基本要求各章节主要内容、重点难点及学生所需掌握的程度。
（一般了解，理解和重点掌握）教学内容：第一章数制和码制第一节概述第二节几种常用的数制第三节不同数制间的转换第四节二进制算术运算第五节几种常用的编码第一节概述第二节逻辑代数中的三种基本运算第三节逻辑代数的基本公式和常用公式第四节逻辑代数的基本定理第五节逻辑函数及其表示方法第六节逻辑函数的化简方法第七节具有无关项的逻辑函数及其化简第三章门电路第一节概述第二节半导体二极管门电路第三节 cmos门电路第四节 ttl门电路第四章组合逻辑电路第一节概述第二节组合逻辑电路的分析方法和设计方法第三节若干常用的组合逻辑电路第四节组合逻辑电路中的竞争——冒险现象第五章触发器第一节概述第二节sr锁存器第三节电平触发的触发器第四节脉冲触发的触发器第五节边沿触发的触发器第六节触发器的逻辑功能及其描述方法第一节概述第二节时序逻辑电路的分析方法第三节若干常用的时序逻辑电路第四节时序逻辑电路的设计方法第五节时序逻辑电路中的竞争——冒险现象第七章半导体存储器第一节概述第二节只读存储器（rom）第三节随机存储器（ram）第四节存储器容量的扩展第五节用存储器实现组合逻辑函数第八章可编程逻辑器件第一节概述第二节可编程阵列逻辑（pal）第三节通用阵列逻辑（gal）第四节可擦除的可编程逻辑器件（epld）第五节复杂的可编程逻辑器件（cpld）第六节现场可编程门阵列（fpga）第七节在系统可编程通用数字开关（ispgds）第八节 pld的编程第九章脉冲波形的产生和整形第一节概述第二节施密特触发器第三节单稳态触发器第四节多谐振荡器第五节 555定时器及其应用第十章数-模和模-数转换第一节概述第二节 d/a转换器第三节 a/d转换器五、课程考核办法课程成绩由两部分组成：平时成绩和期末考试平时成绩考核方式：由学习中心辅导教师负责考核或网上作业系统自测期末考试考核方式：大作业/考试笔试/口试开卷/闭卷总评成绩构成：平时成绩20%；考试成绩80%。
数电1-10章自测题及答案(2)
数电1-10章自测题及答案(2)第一章绪论一、填空题1、根据集成度的不同，数字集成电路分位以下四类：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。
2、二进制数是以2为基数的计数体制，十六体制数是以16为基数的计数体制。
3、二进制数只有0和1两个数码，其计数的基数是2，加法运算的进位规则为逢二进一。
4、十进制数转换为二进制数的方法是：整数部分用除2取余法，小数部分用乘2取整法，十进制数23.75对应的二进制数为10111.11。
5、二进制数转换为十进制数的方法是各位加权系数之和，二进制数10110011对应的十进制数为179。
6、用8421BCD码表示十进制时，则每位十进制数可用四位二进制代码表示，其位权值从高位到低位依次为8、4、2、1。
7、十进制数25的二进制数是11001，其对应的8421BCD码是00100101。
8、负数补码和反码的关系式是：补码=反码+1。
9、二进制数+1100101的原码为01100101，反码为01100101，补码为01100101。
-1100101的原码为11100101，反码为10011010，补码为10011011。
10、负数-35的二进制数是-100011，反码是1011100，补码是1011101。
二、判断题1、二进制数有0~9是个数码，进位关系为逢十进一。
（）2、格雷码为无权码，8421BCD码为有权码。
（√）3、一个n位的二进制数，最高位的权值是2^n+1。
（√）4、十进制数证书转换为二进制数的方法是采用“除2取余法”。
（√）5、二进制数转换为十进制数的方法是各位加权系之和。
（√）6、对于二进制数负数，补码和反码相同。
（）7、有时也将模拟电路称为逻辑电路。
（）8、对于二进制数正数，原码、反码和补码都相同。
（√）9、十进制数45的8421BCD码是101101。
（）10、余3BCD码是用3位二进制数表示一位十进制数。
（）三、选择题1、在二进制技术系统中，每个变量的取值为（A）A、0和1B、0~7C、0~10D、0~F2、二进制权值为（B）A、10的幂B、2的幂C、8的幂D、16的幂3、连续变化的量称为（B）A、数字量B、模拟量C、二进制量D、16进制量4、十进制数386的8421BCD码为（B）A、001101110110B、001110000110C、100010000110D、010*********5、在下列数中，不是余3BCD码的是（C）A、1011B、0111C、0010D、10016、十进制数的权值为（D）A、2的幂B、8的幂C、16的幂D、10的幂7、负二进制数的补码等于（D）A、原码B、反码C、原码加1D、反码加18、算术运算的基础是（A）A、加法运算B、减法运算C、乘法运算D、除法运算9、二进制数-1011的补码是（D）A、00100B、00101C、10100D、1010110、二进制数最高有效位（MSB）的含义是（A）A、最大权值B、最小权值C、主要有效位D、中间权值第二章逻辑代数基础一、填空题1、逻辑代数中三种最基本的逻辑运算是与运算、或运算、非运算。
开关特性
L
0
L
x
电荷存储效应Ⅲ／开通时间
• VD表示PN结两端的正向压降，一般VR >> V D ， 即=VR/RL在这段期间 IR基本上保持不变 ,主要由VR 和RL所决定。经过时间ts后，P区和N 区所存储的 电荷已显著减少，势垒区逐渐变宽，反向电流IR 逐渐减小到正常饱和电流的数值，经过时间 tt，二 极管转为截止。 • 由上可知，二极管在开关转换过程中出现的反向 恢复过程，实质上是由于电荷存储效应引起的， 反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。 • 开通时间 二极管从截止转为导通所需要的时间称为开通时 间。由于PN结在正向电压作用下空间电荷区迅速 变窄，正向电阻很小，因而加入输入电压UF后， 回路电流几乎是立即达到IF的最大值。这就是 说，二极管的开通时间很短，对开关速度影响很 小，相对反向恢复时间而言以致可以忽略不计。
二极管开关电路图及等效电路
D 关闭 断开
U 0
R
R
R
(a)开关电路
(b)通导时等效电路 (c)截止时等效电路
注：忽略二极管正向压降。
二极管动态特性
• 二极管动态特性是指二极管在导通与截止两种状 态转换过程中的特性，它表现在完成两种状态之 间的转换需要一定的时间。通常把二极管从正向 导通到反向截止所需要的时间称为反向恢复时 间，而把二极管从反向截止到正向导通的时间称 为开通时间。相比之下，开通时间很短，一般可 以忽略不计。因此，影响二极管开关速度的主要 因素是反向恢复时间。
知识要点
• 半导体器件的开关特性 • 逻辑门电路的功能、外部特性及器件的使 用方法 • 几种常用触发器的功数字集成电路的品种很多，通常将其按照所用半 导体器件的不同或者根据集成规模的大小进行分 类。 • 根据集成规模的大小进行分类可分为小（SSI）、 中（MSI）、大（LSI）和超大（VLSI）规模集成 电路。本章讨论的是SSI。 • 根据所采用的不同半导体器件分主要可分为采用 双极型半导体器件作为元件的双极型集成电路 （以二极管、三极管为开关元件，电流通过PN结 的逻辑电路）和采用金属-氧化物 -半导体场效应 管作为元件的单极型集成电路两大类（以MOS管 为开关元件，电流不通过PN结而是通过导电沟道 流动的逻缉门电路）。
逻辑门电路和触发器
2.1 逻辑门电路和触发器数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类：组合逻辑电路的特点是任何时刻的输出信号仅仅取决于输入信号，而与信号作用前的电路原有状态无关。
在电路结构上单纯由逻辑门构成，没有反馈电路，也不含有存储元件。
时序逻辑电路在任何时刻的稳定输出，不仅取决于当前的输入状态，而且还与电路的前一个输出状态有关。
时序逻辑电路主要由触发器构成，而触发器的基本元件是逻辑门电路，因此，不论是简单还是复杂的数字电路系统都是由基本逻辑门电路构成的。
2.1.1 逻辑门电路数字系统的所有逻辑关系都是由与、或、非三种基本逻辑关系的不同组合构成。
能够实现逻辑关系的电路称为逻辑门电路，常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。
逻辑电路的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态：用1表示高电平、用0表示低电平的情况称为正逻辑；反之，用0表示高电平、用1表示低电平的情况称为负逻辑（本书采用正逻辑）。
在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两种状态就可以了，高电平和低电平都允许有一定范围的误差，因此数字电路对元器件参数的精度要求比模拟电路要低一些，其抗干扰能力要比模拟电路强。
1．与门当决定某个事件的全部条件都具备时，该事件才会发生，这种因果关系称为与逻辑关系。
实现与逻辑关系的电路称为与门。
与门可以有两个或两个以上的输入端口以及一个输出端口，输入和输出按照与逻辑关系可以表示为：当任何一个或一个以上的输入端口为0时，输出为0；只有所有的输入端口均为1时，输出才为1。
组合逻辑电路的输入和输出关系可以用逻辑函数来表示，通常有真值表、逻辑表达式、逻辑图和波形图四种表示方式。
下面就以两输入端与门为例加以说明：（1）真值表是根据给定的逻辑关系，把输入逻辑变量各种可能取值的组合与对应的输出函数值排列成表格。
它表示了逻辑函数与逻辑变量各种取值之间的一一对应的关系，逻辑函数的真值表具有唯一性，若两个逻辑函数具有相同的真值表，则两个逻辑函数必然相等。
数字电路第三章习题与答案
第三章集成逻辑门电路一、选择题1. 三态门输出高阻状态时，（）是正确的说法。
A.用电压表测量指针不动B.相当于悬空C.电压不高不低D.测量电阻指针不动2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有（）。
A.与非门B.三态输出门C.集电极开路门D.漏极开路门3．以下电路中常用于总线应用的有（）。
A.TSL门B.OC门C. 漏极开路门D.CMOS与非门4．逻辑表达式Y=AB可以用（）实现。
A.正或门B.正非门C.正与门D.负或门5．TTL电路在正逻辑系统中，以下各种输入中（）相当于输入逻辑“1”。
A.悬空B.通过电阻2.7kΩ接电源C.通过电阻2.7kΩ接地D.通过电阻510Ω接地6．对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以（）。
A.接电源B.通过电阻3kΩ接电源C.接地D.与有用输入端并联7．要使TTL与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻RI（）。
A.＞RONB.＜ROFFC.ROFF＜RI＜ROND.＞ROFF8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可( )。
A.降低饱和深度B.增加饱和深度C.采用有源泄放回路D.采用抗饱和三极管9．CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是（）。
A.微功耗B.高速度C.高抗干扰能力D.电源范围宽10．与CT4000系列相对应的国际通用标准型号为（）。
A.CT74S肖特基系列B. CT74LS低功耗肖特基系列C.CT74L低功耗系列D. CT74H高速系列11．电路如图（a），（b）所示，设开关闭合为1、断开为0；灯亮为1、灯灭为0。
F 对开关A、B、C的逻辑函数表达式（）。
F1F2 (a)(b)Ａ．C AB F =1 )(2B A C F += Ｂ．C AB F =1 )(2B A C F +=Ｃ． C B A F =2 )(2B A C F +=12．某TTL 反相器的主要参数为IIH ＝20μA ；IIL ＝1.4ｍA ；IOH ＝400μA ；水IOL ＝14ｍA ，带同样的门数（ ）。
触 发 器
上，从而形成两个互补的时钟控制信号。时钟脉冲作用期间，CP=1，=0，从触发器被封锁，保持
原状态，Q在脉冲作用期间不变；主触发器的状态取决于时钟脉冲为低电平的状态和J、K输入端的
状态。
➢ JK触发器的逻辑功能表
数字电子电路
➢ JK触发器的特性方程为
（CP下降沿到来时有效 ）
Qn1 JQn KQn
器、D触发器等。
1.1 RS触发器
➢ 基本RS触发器
数字电子电路
基本RS触发器的逻辑图（a）和逻辑符号(b)。它由两个与非门交叉连接而成。R、S是输入端，Q、 是输出端。触发器的状态以Q端为准。
• 基本RS触发器的逻辑状态表
数字电子电路
基本RS触发器有两个状态，它可以直接置位或复位，并具有存储和记忆功能。
• 基本RS触发器的特性方程为
数字电子电路
Qn1 S RQn
➢ 同步RS触发器
（a）是同步RS触发器的逻辑电路图R，S图6-03-2（b）是其逻辑符号图。其中，与非门A和B构成基本RS触发
器，与非门C、D构成导引电路，通过它把输入信号引导到基本触发器上。RD、SD是直接复位、直接置位端。
只要在RD或SD上直接加上一个低电平信号，就可以使触发器处于预先规定的“0”状态或“1”状态。另外，
数字电子电路
1.4 T触发器
数字电子电路
将JK触发器的两个端子JK和为一个端子并将其命名为T，即为T触发器。所以令J=K=T代入JK触
发器的特性方程就得到T触发器
➢ 特征方程
（CP下降沿到来时有效 ）
Q n1 T Q n
设备控制技术
➢ JK触发器的状态图
数字电子电路
1.3 D 触发器
数字电子电路
数字电子技术基础简明教程课件触发器
3 D触发器
4 T触发器
常用于存储和传递信息的触发器类型， 只有一个输入。
可以在时钟信号下实现信息的循环移位， 适用于计数器和移位寄存器等应用。
触发器的输出
触发器的输出取决于输入信号以及时钟信号的变化。它可以是逻辑高电平或逻辑低电平，在特定 条件下改变。
触发器的输入
1 时钟信号
触发器根据时钟脉冲的上升沿或下降沿改变输出。
2 数据输入
用于将信息输入到触发器中，决定输出的状态。
3 使能信号
控制触发器是否响应输入信号和时钟信号。
触发器的时序图
触发器的时序图可以直观地展示各个输入信号和输出信号随时间的变化，帮 助理解其工作原理和时序特性。
触发器在数字电路中的应用
触发器广泛应用于数字电路中，如存储器单元、计数器、移位寄存器、时序 逻辑电路等，实现了信息存储、时序控制和状态转换等功能。
触发器的布尔表达式
触发器的工作可以通过布尔表达式来描述，它表示触发器的输入信号与输出信号之间的逻辑关系。
触发器的真值表
通过真值表，我们可以清晰地了解触发器在各种输入组合下的输出情况，从而更好地理解触发器 的功能和特性。
触发器的时钟频率
触发器的时钟频率是指其能够响应输入信号并改变输出的速度，高时钟频率 意味着更快的响应和切换速度。
触发器与寄存器的区别
虽然触发器和寄存器都是数字电子电路中的存储器件，但它们在功能、结构和应用场景上存在一 些区别，需要根据具体情况选择合适的元件。
触发器的作用是什么？
触发器能够在特定的时钟信号下将输入信息存储，并根据时钟信号的变化输出存储的信息。它通 常用于控制和调整数字电路的工作状态和时序。
触发器分类
1 RS触发器
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数字逻辑
主讲人：胡 萍
第3章集成门电路与触发器
本章要点
了解数字集成电路的分类； 了解半导体器件的开关特性；
了解并熟悉逻辑门电路；
了解并熟悉触发器。（与第5章一起讲）
3.1 数字集成电路的分类
1.1 HTML简介
3.1 数字集成电路的分类
根据所采用的半导体器件进行分类
T4
F
uo=5-uR2-ube4-uD3.6V高电平！
uo
结论1:输入有低时,输出为高
2. 输入全为高电平（3.6V）时
Vb1=2.1V Vc1=1.4V
R1 3k 4.3V 2.1V
T2,T3 管饱和导通 , T1管 :Ve1=3.6V Vce2=0.3V Vb1=2.1V Vb4=1V，不足以使三极管和 Vc1=1.4V 二极管同时导通 → T4:R 截止 R2 4 T1管在倒置工作状态
0V 5V 0V 5V
VF
0.7V 4.3V 4.3V 4.3V
3.3.1 简单逻辑门电路
二极管或门 电位表：
VA
0V 0V 5V 5V
A B
≥1
Y
VB
0V 5V 0V 5V
VF
0.7V 4.3V 4.3V 4.3V
0→低电位
真值表: A B F 0 0 0
0 1 1 1 0 1 1 1 1
1→高电位
F
输出级：由T3、T4和R4、二极管组成， 其中T3、T4组成推拉式输出结构，具有 较强的负载能力。
F A B C
A
D1 D2
RC 3
B
T3
D4
F
D3
多发射极 输入级
中间 倒相级
推拉 输出级
二、工作原理
Vb1=0.3+0.7=1V 不足以让 T2、T3导通 1V
1. 输入有低电平（0.3V）时
较大的正向电流。【多子（电子和空穴）导电】
P区
空间电荷区变窄
N区
I
P区的空穴进入空间电荷区 抵消一部分负空间电荷。
内电场
外电场
E
N区电子进入空间电荷 区抵消一部分正空间电荷。
半导体和PN结
PN结的单向导电性：外加反向电压，扩散运动增
强，形成较大的正向电流。
P区
空间电荷区变宽
N区
IR
内电场 外电场
三极管的电流控制原理
电子
电子
电子
IC
电子流向电源正 极形成IC 集电区收集电子 电子在基区的 扩散与复合 发射区向基 区扩散电子
EB正极拉走电子，N 补充被复合的空 穴，形成IB
电子
电子
电子
电子
电子
电子
电子
IB
电子 电子
P
空穴
电子 电子
电子 电子
电子 电子
RC
RB
电子
电子
电子
电子
电子
电子
电子
EB
N
1.1 HTML简介
3.3 逻辑门电路
实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的逻辑器件统称
为逻辑门电路，它们是组成数字系统的基本单元电路。
从实际应用的角度出发，下面主要介绍TTL集成逻辑门 和CMOS集成逻辑门。 学习时应重点掌握集成逻辑门电路的功能和外部特性， 以及器件的使用方法。对其内部结构和工作原理只要求 作一般了解。
TTL(Transistor Transistor Logic)电路是晶体管-晶体管
TTL电路的功耗大、线路较复杂，使其集成度受到一定 的限制，故广泛应用于中小规模逻辑电路中。 下面介绍典型TTL与非门电路
3.3.2
逻辑电路的简称。
TTL 集成逻辑门电路
TTL(Transistor Transistor Logic)电路是晶体管-晶体管
3.1 数字集成电路的分类
根据集成电路规模的大小进行分类
1. SSI (Small Scale Integration ) 小规模集成电路: 2. MSI (Medium Scale Integration ) 中规模集成电路: 3. LSI (Large Scale Integration ) 大规模集成电路: 4. VLSI (Very Large Scale Integration) 超大规模集成电路
电子
电子
电子 电子
电子
EC
电子
电子
电子 电子
IE
电源负极向发射 区补充电子形成 发射极电流IE
3.2.2 晶体三极管的开关特性
三极管的静态特性
根据两个PN结的偏置极性，三极管有截止、放大、饱和3 种工作状态。一个NPN型的三极管的静态特性曲线如下图 。
3.2.2 晶体三极管的开关特性
截止状态
具有共价键
结构。
锗和硅的原子结构
硅单晶中的共价键结构
在半导 体中，同 时存在着 电子导电 和空穴导 电。空穴 和自由电 子都称为 载流子。 它们成对 出现，成 对消失。
电子
复合
空穴 电子
电子
电子
电子
空穴
空穴
本征 激发
电子 电子 电子 电子
自由电子
在常温下自由电子和空穴的形成
半导体和PN结
N型半导体和P型半导体
TTL电路的功耗大、线路较复杂，使其集成度受到一定 的限制，故广泛应用于中小规模逻辑电路中。 下面介绍典型TTL与非门电路
一、电路
R1
3k b1
+5V
A B C
c1
T1
输入级由多发射极晶体管 T1和基极 RR R4 21 组成，它实现了输入变量 电组 A、 B、C的与运算。 中间级是放大级，由 C2 T2、R2和R3组成，T2 的集电极C2和发射极 T2 E2可以分提供两个相 TVcc 4 （5V） 位相反的电压信号 R E2
三极管的结构
根据不同的掺杂方式，在同一硅片上制造出三个不同的 掺杂区域，并形成两个PN结，三个区引出三个电极， 就构成三极管。
位于中间的P区为基区，他很薄且掺杂浓度很低。
位于下层的N区时发射区，掺杂浓度最高。
位于上层的N区是集电区，其面积比较大。
由三个电极引出的3个电极分别叫做基极b，发射级e和 集电极c。
静态特性
正向特性：门槛电压 ( UTH )：使二极管开始导通的 正向电压，有时又称为导通电压 （一般锗管约0.3V ，硅管约0.7V）。为了避免电流过大，烧坏二极管
，一般会串联一个电阻。
反向特性：二极管在反向电压 UR 作用下，处于截止
状态，反向电阻很大，反向电流IR 很小。但是反向
电压 UR大于某个值时，就会将二极管击穿。
阳极(P)
触丝 N型锗片 N型硅
金锑合金 底座 阴极引线
D
阴极(N) 表示符号
点接触型
面接触型
3.2.1 晶体二极管的符号和开关特性
静态特性
静态特性是指二极管在导通 和截止两种稳定状态下的特 性。典型二极管的静态特性 曲线（又称伏安特性曲线） 如图所示。
3.2.1 晶体二极管的符号和开关特性
3.6V
A B C
c1
T1
T2
饱和T3FuF=0.3V结论2:输入全高时,输出为低
R3
饱和
工作原理小结:
1. 输入有低电平（0.3V）时 VF=3.6V
T1深饱和 T2截止 T3截止 T4放大
根据所采用的半导体器件，数字集成电路可以分为两大类： 双极型集成电路
采用双极型半导体器件作为元件。主要特点是速度快、负
载能力强，但功耗较大、 集成度较低。 单极型集成电路(又称为MOS集成电路) 采用金属-氧化物半导体场效应管作为元件。主要特点是结 构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。
3.3.1 简单逻辑门电路
二极管与门 电位表： 5V A
VA 0V 0V VB 0V 5V VF 0.7V 0.7V D1 D2 通 通 通 止
Vcc （+5V）
D 1 D 2
R
F
0V
B
5V
5V
0V
5V
0.7V
止
通
通
5.7 V 通
3.3.1 简单逻辑门电路
二极管与门 电位表：
VA 0V 0V VB 0V 5V VF 0.7V 0.7V
3.2 半导体器件的开关特性
1.1 HTML简介
3.2半导体器件的开关特性
数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管等器件一般 是以开关方式运用的，其工作状态相当于相当于开关的“接通 ”与“断开”。
半导体和PN结
本征半导体
完全纯净
的,具有晶体 结构的半导 体称为本征 半导体 。它 价 电 子
硅原子
概念。
3.2.2 晶体三极管的开关特性
三极管的结构
C 集电极
B C T E
C
集电极 集电结
N 集电区
集电结
P 集电区
B
P 基区 基极 N 发射区 E 发射极 发射结
B
NPN
C T E
B
N 基区 基极 P 发射区 E 发射极 发射结
(a)NPN型
PNP
(b)PNP型
3.2.2 晶体三极管的开关特性
E
半导体和PN结
由上述分析可知，PN结具有单向导电性：
即在PN结上加正向电压时，PN结电阻很低，正向
电流较大。（PN结处于导通状态） 加反向电压时，PN结电阻很高，反向电流很小。（ PN结处于截止状态）
3.2.1 晶体二极管的符号和开关特性