数字电子技术ch2逻辑门电路PPT课件

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《数字电子技术课件》PPT课件

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(3)按照电路的结构和工作原理的不同:数字电路可分 为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没 有记忆功能,其输出信号只与当时的输入信号有关,而 与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能, 其输出信号不仅和当时的输入信号有关,而且与电路以 前的状态有关。
2019/1/21
1.2
数制和码制
数字电子技术课件
主讲: 李美莲
翟宗起 汪德华
王学忠
课件制作者: 李 美 莲
2019/1/21

第一章 第二章 第三章 绪论 逻辑门电路

逻辑代数基础
第四章
第五章 第六章 第七章 第八章
2019/1/21
集成触发器
脉冲信号的产生与整形 组合逻辑电路 时序逻辑电路 数模和模数转换器
第九章
半导体存储器
第一章
读 数 顺 序
读 数 顺 序
2019/1/21
(2Байду номын сангаас .375 )10 = (11011 .011 ) 2
3. 二进制与八进制间的相互转换 二进制→八进制: 从小数点开始,整数部分向左
(小数部分向右) 三位一组,最后不 足三位的加 0 补足三位,再按顺序 写出各组对应的八进制数 。 (11100101.11101011)2 = ( ? )8
内容提要:
1.1


数字电路概述
1.2
数制及编码
2019/1/21
1.1


主要要求:
了解数字电路的特点。
了解数字电路的分类。
2019/1/21
一、数字电路与数字信号
传递、处理模拟
电子电路分类
模拟电路
数字电路

数字电子技术基础课件:逻辑门电路

数字电子技术基础课件:逻辑门电路

逻辑门电路
逻辑门电路
3.非门电路 图2.1.5(a)是由三极管构成的反相器,也称为非门电路。 当输入电压uI为低电平(0V)时,此时发射结和集电结均处于反 向偏置,所以三极管 V 截止,输出uO为高电平。当输入电压uI 为高电平(+5V)时,此时发射结和集电结均处于正 向偏置,三 极管 V 饱和,输出uO为低电平。若分别用A 和F 表示该电路 的输入和输出逻辑 变量,把分析结果列入表2.1.5中,可知图 2.1.5(a)电路完成的是非逻辑运算关系,其逻辑表 达式为
逻辑门电路
图2.2.4 TTL与非门电压传输特性的测试电路
逻辑门电路
图2.2.5 TTL与非门的电压传输特性
逻辑门电路
2.TTL与非门的输入特性 图2.2.6(a)为 TTL与非门的输入电路,在图示参考方向下 的输入电流为
根据图2.2.6(a)电路,可以画出 TTL 与 非 门 的 输 入 电 流 与 输 入 电 压 之 间 的 关 系 曲 线———输入特性曲线, 如图2.2.6(b)所示。
逻辑门电路
图2.2.3 有源泄放 TTL与非门电路
逻辑门电路
2.2.2 TTL与非门的外特性 1.TTL与非门的电压传输特性 TTL与非门的电压传输特性是指与非门的输出电压与输
入电压的关系,它表示输入信 号由低电平逐渐上升到高电平 时输出电平的相应变化。图2.2.4为 TTL与非门电压传输特 性的测试电路,图中输入端A 与可调直流电源E 相连接,其余 输入端均接高电平。改变可调 直流电源E 的大小,用电压表 测出输入电压uI和输出电压uO 的大小,就可得到图2.2.5所 示 的电压传输特性。
逻辑门电路
4.TTL与非门的输入端负载特性 图2.2.8(b)为输入信号uI随输入负载电阻R 变化的规律, 也就是输入端负载特性曲线。 由图2.2.8(a)可知

数字电子技术基础-第二章--逻辑门电路基础共71页PPT资料

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第二章 逻辑门电路基础
本章主要内容
第一节 二极管、三极管的开关特性 第二节 二极管逻辑门电路 第三节 TTL逻辑门电路 第四节 射极耦合逻辑门电路 第五节 CMOS逻辑门电路 第六节 各种逻辑的门电路之间的接口问题
第一节 二极管、三极管的开关特性
一、二极管的开关特性
(一)二极管的静态开关特性 (二)二极管的动态开关特性
输入信号vi的正半周的宽度要求比较低。 输入信号vi的频率不可太高,由tre时间决定
二、双极型三极管的开关特性
(一)双极型三极管的静态开关特性 (二)双极型三极管的动态开关特性
(一)双极型三极管的静态开关特性
判断三极管工作状态的解题思路:
(1)把三极管从电路中拿走,在此电路拓扑结构下求三极管 的发射结电压,若发射结反偏或零偏或小于死区电压值,则三 极管截止。若发射结正偏,则三极管可能处于放大状态或处于 饱和状态,需要进一步判断。进入步骤(2)。
二、正或门电路
D1
A
L
D2 B
R 3kΩ
输入
VA
VB
0V 0V
0V 5V
5V 0V
5V 5V
输出 VL 0V 5V 5V 5V
正逻辑体制
输入
VA
VB
0V 0V
0V 5V
5V 0V
5V 5V
输出 VL 0V 5V 5V 5V
A
≥1
B
L=A+B
负逻辑体制呢?
三、非门电路
输入 VA 0V 3V
输出 VL 5V 0.3V
VL
0V 0V 0V
0V 5V 0V
5V 0V 0V
5V 5V 5V
正逻辑体制

数字电子技术逻辑门电路课件

数字电子技术逻辑门电路课件
F 1 0
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
(1)在多个门串接使用时,会出现低电平偏离标准数值 的情况。 (2)负载能力差。
+VCC(+5V)
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC(+5V) R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法:
将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通, 由于T2饱和导通,VC2=1V。
由于T3饱和导通,输出电压为: VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一: 输入全为高电平时, 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时,二极管截止,反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时,存在 一个0.7V的门槛电压(锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为:

数字电子技术基础第二章门电路PPT课件

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或门
实现逻辑或运算,当至少 一个输入为高电平时,输 出为高电平;否则输出为 低电平。
非门
实现逻辑非运算,当输入 为高电平时,输出为低电 平;当输入为低电平时, 输出为高电平。
门电路的分类
按功能分类
可分为与门、或门、非门、 与非门、或非门等。
按结构分类
可分为晶体管-晶体管逻辑 门(TTL)、金属氧化物 半导体逻辑门(MOS)等。
实践能力。
02 门电路的基本概念
逻辑门电路
逻辑门电路是数字电路的基本 单元,用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门电路有与门、或 门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门电路通常由晶体管、电 阻、电容等元件组成,具有高 电平、低电平和高阻态三种输 出状态。
常用逻辑门电路
01
02
03
与门
实现逻辑与运算,当所有 输入都为高电平时,输出 为高电平;否则输出为低 电平。
门电路在其他领域的应用
自动化控制
门电路可以用于实现自动化控制中的逻辑控制、 顺序控制等功能。
电子游戏
门电路可以用于实现电子游戏中的逻辑运算、状 态检测等功能。
智能家居
门电路可以用于实现智能家居中的控制逻辑、传 感器检测等功能。
05 门电路的实例分析
实例一:基本逻辑门电路的应用
基本逻辑门电路
包括与门、或门、非门等,是数字电路中最基本的逻辑单 元。
06 总结与展望
门电路的重要性和作用
门电路是数字电子技术的核心组件,它在数字电路中起到逻辑运算和信号控制的作 用。
门电路能够实现逻辑函数的运算,从而实现各种复杂的逻辑功能,是构成各种数字 系统和电子设备的基础。
门电路在计算机、通信、自动化等领域中有着广泛的应用,对现代科技的发展起着 至关重要的作用。

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内内电电场场
IF
外加的正向电压有一 部分降落在PN结区,方 向与PN结内电场方向相 反,削弱了内电场。于是, 内电场对多数载流子扩散 运动的阻碍减弱,扩散电 流加大。扩散电流远大于 漂移电流,可忽略漂移电 流的影响,PN结呈现低 阻性。
数字电子技术基础第二章门电路课件
反向截至
PN结 P 外电场 NN
数字电子技术基础第二章门电路课件
• PN节的动态开关特性
– 动态开关特性是指二极管由导通到截止,或由截止到 导通,瞬变状态下的特性
v
动态时,加到两边的电压突
t
然反向时,电流的变化要稍
微滞后,这是因为PN结要建
i
立起足够的电荷梯度后才有
扩散运动
t
数字电子技术基础第二章门电路课件
三极管的开关特性
数字电路中,三极管作为开关使用, 它工作在饱和区和截 止区,对应电路的两个状态
R 1A
0
&
B
&
&
Y
C
&
数字电子技术基础第二章门电路课件
【例3】 三层楼房,楼道只有一盏灯。试设计该楼道灯控制电 路。要求:在每一层均可控制开关。
开关—A、B、C
合——“1” 开——“0”
灯—Y
亮——“1” 灭——“0”
A、B、C Y
000
0
001
010
1
100
011
101 0
110 111 1
CB A Y 0 00 0 001 1 010 1 011 0 10 0 1 10 1 0 110 0 111 1
数字电子技术基础第二章门电路课件
组合逻辑电路设计
(1)根据设计要求,定义输入、输出逻辑变量,并给输 入、输出逻辑变量赋值,即用0和1表示信号的有关 状态;

数字电子技术-逻辑门电路PPT课件

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在电路中的应用。
或非门(NOR Gate)
逻辑符号与真值表
描述或非门的逻辑符号,列出其对应的真值表, 解释不同输入下的输出结果。
逻辑表达式
给出或非门的逻辑表达式,解释其含义和运算规 则。
逻辑功能
阐述或非门实现逻辑或操作后再进行逻辑非的功 能,举例说明其在电路中的应用。
异或门(XOR Gate)
逻辑符号与真值表
01
02
03
Байду номын сангаас
04
1. 根据实验要求搭建逻辑门 电路实验板,并连接好电源和
地。
2. 使用示波器或逻辑分析仪 对输入信号进行测试,记录输
入信号的波形和参数。
3. 将输入信号接入逻辑门电 路的输入端,观察并记录输出
信号的波形和参数。
4. 改变输入信号的参数(如频 率、幅度等),重复步骤3, 观察并记录输出信号的变化情
THANKS
感谢观看
低功耗设计有助于提高电路效率和延长设 备使用寿命,而良好的噪声容限则可以提 高电路的抗干扰能力和稳定性。
扇入扇出系数
扇入系数
指门电路允许同时输入的最多 信号数。
扇出系数
指一个门电路的输出端最多可 以驱动的同类型门电路的输入 端数目。
影响因素
门电路的输入/输出电阻、驱动 能力等。
重要性
扇入扇出系数反映了门电路的驱动 能力和带负载能力,对于复杂数字 系统的设计和分析具有重要意义。
实际应用
举例说明非门在数字电路中的应用, 如反相器、振荡器等。
03
复合逻辑门电路
与非门(NAND Gate)
逻辑符号与真值表
描述与非门的逻辑符号,列出其 对应的真值表,解释不同输入下
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3V
3V 2.3V
-12V
逻辑式:F=A+B
2020/10/30
逻辑符号:
A ≥1 F
B
河北工程大学 信电学9院
9
数字电子技术
2.3.2 三极管非门
+12 +3V 钳位二极管
V
R
A
1
R
2
D F
逻辑符号:
A1 F
2020/10/30
输入与输出电压关系表
uA uF
0V 3.7V 3V 0.3V
真值表
A
Rc 4 130 W
T4
T2
D
T成用和中T组极T用关321、 推于 带 间 和 成和 和于 速拉提负级,发提度D电电、式高载从射高阻阻T的开能极电RTR4c2b和2输关力同路的1、组R出速。时的集R成c4e级度输开电构2。。
+

T3
负载 vO 出两个相位相反的
Re2
– 信号,作为T3和T4
1K W
输出级的驱动信号;
开通时间ton:= td+ tr 关闭时间toff:= ts+ tf
河北工程大学 信电学7院
7
数字电子技术
2.3 基本逻辑门电路
2.3.1 二极管与门及或门
逻辑 变量
与+逻12辑V真值表逻辑 输入 输函出数
A A D1B
L L
00 0
B
0 D2 1 10
0 ( u0D=0.7V )
11 1
逻辑函数表达式
集电结反偏 集电结反偏 集电结正偏
UBE<0, UBE<0 UBE>0, UBE<0 UBE>0, UBE>0
iC = 0 uCE = VCC
很大, 相当开关断开
iC =β iB
iC = ICS
uCE = VCC - iC RC
uCE = UCES ≈0.3V
可变,受iB 控制
很小, 相当开关闭合
河北工程大学 信电学6院
数字电子技术
第二章 逻辑门电路
2.0 概述
2.1 二极管的开关特性
2.2 三极管的开关特性
2.3 基本逻辑门电路 2.4 TTL逻辑门电路 2.6 CMOS逻辑门电路
2.8 正负逻辑问题
2.9 逻辑门电路使用中的几个实际问题
2020/10/30
河北工程大学 信电学1院
1
数字电子技术
2.0 概述
1、电平
输入级
2020/10/30
中间级
输出级
河北工程大学 信电学12院 Nhomakorabea12数字电子技术
2、TTL反相器的工作原理
(1)当输入为低电平(I = 0.2 V)
0.9V
3.6V
iB1VCR C1vB11.02m 5 A T1 的基极电压无法使 T2 和 T3 的发射结导通
T2 、 T3截止,T4 、D导通
IBS10 iB1 IBS1
Rc
L
Rb
T CL
CL通过T放电。 这样必然增加uo上升时间和下降时
间,导致反相器的开关速度下降。
带负载电容CL的 BJT反相器
2020/10/30
河北工程大学 信电学11院
11
数字电子技术
2.4.2 TTL反相器的基本电路
1、电路组成
VCC (5V) 输输出 入级级
+ vI
Rb1 4k W
T1
Rc 2 1.6k W
T1 深度饱和
2020/10/30
拉电流 拉电流负载
vO vB 4vB E4vD
(50.70.7)V3.6V
河北工程大学 信电学13院
13
数字电子技术
(2)当输入为高电平(I = 3.6 V) 假设 T1 发射结正偏
u B 1(3.60.7)V 4.3
42.31V
则 T1 的集电结和 T2、T3 的发射结(3 个 PN 结)导通
6
数字电子技术
2.2.2 BJT的开关时间
BJT的开关过程和二极管一样, BJT饱和与截止两种状态
的转换也是需要一定的时间。 ui
+VB2
o -VB1
iC
ICS 0.9ICS
0.1ICoS
tr
td
2020/10/30
t
ts
t
tf
td :延迟时间 tr :上升时间 ts :存储时间 tf :下降时间
L=A·B
2020/10/30
输入输出电压关系表
uA
uB
0V
0V
0V
3V
3V
0V
3V
3V
逻辑符号
uF 0.7V 0.7V 0.7V 3.7V
&
河北工程大学 信电学8院
8
数字电子技术
二极管或门
A D1
F
B D2
输入与输出电压关系表
uA
uB
uF
0V
0V - 0.7V
0V
3V 2.3V
3V
0V 2.3V
K开------VO输出高电平,对应“1”
Vcc
K合------VO输出低电平,对应“0”
Vcc
R
VO
V
1
K
V
0 0V
在数字电路中,对电压值为多少并不重要,只要能判
断高低电平即可。
2020/10/30
河北工程大学 信电学2院
2
数字电子技术
2、门电路的概念
实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路
u B 1(3 0 .7 )V 2 .1V
1.4V
0.7V
u B E 2 .1 3 .6 1 .5 V 0
故假设不成立,T1 发射结反偏
现T1在正常: u放E>大u时B >:u发C射,结即正偏,集电结i 反0.0偏2,i即b uC> uB > uE
D
ui
R
ui
VF
一VR
PP区区 势势垒垒区区 NN区区
i
IF
IR
t
t t
2020/10/30
反向恢复时间 ((ba) IR X
河北工程大学 信电学4院
4
数字电子技术
2.2 三极管的开关特性
2.2.1 BJT的开关作用
vI=0V时: iB0,iC0,vO=VCE≈VCC,c、e极之间近似于开路
vI=5V时: iB>IBS,iCICS,vO=VCE≈0.2V,

与与 门开门状态:满足条件与与时,非非电门路允许信号通过 开关接或或通非非。门
(电子开关或)或 门封锁状态:条件不满同同足或或时门,信号通不过
非非 门
开关断异异开或或。门
作用:是用以实现逻辑关系的电子电路,与基本逻辑关
系相对应。
2020/10/30
河北工程大学 信电学3院
3
数字电子技术
2.1 二极管的开关特性
F
0
1
1
0
逻辑式: F A
河北工程大学 信电学10院
10
数字电子技术
2.4 TTL逻辑门电路
2.4.1 基本的BJT反相器的动态性能
由于PN 结的电荷存储效应,带电阻
负载的BJT反相器动态性能不理想。
VCC
在BJT反相器带负载电容CL时,在 反相器输出uo由低向高过渡时,电源 A 由RC向CL充电;在uo由高向低过渡时,
c、e极之间近似于短路
2020/10/30
河北工程大学 信电学5院
5
数字电子技术
NPN型三极管的三种工作状态及其特点
工作状态
截止
放大
饱和
工作条件
iB = 0
发射结反偏
0< iB < IBS
发射结正偏
iB > IBS
发射结正偏
工 偏置情况
作 集电极电流
特 c、e间电压
点 c e 间等效电 阻
2020/10/30
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