数字电路期末复习完整版

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1)常量与变量的关系A+0=A与A A
A+1=1与
=1与 =0
2)与普通代数相运算规律
a.交换律:A+B=B+A
b.结合律:(A+B)+C=A+(B+C)
c.分配律: =

3)逻辑函数的特殊规律
a.同一律:A+A+A
b.摩根定律: ,
b.关于否定的性质A=
基本规则:反演规则和对偶规则,例1-5
四、逻辑函数的三种表示方法及其互相转换
②下降沿JK触发器
其特性方程 (CP下降沿到来时有效)
3)T触发器
①上升沿T触发器
其特性方程 (CP上升沿到来时有效)
②下降沿T触发器
其特性方程: (CP下降沿到来时有效)
例:设图A所示电路中,已知A端的波形如图B所示,试画出Q及B端波形,设触发器初始状态为0.
由于所用触发器为下降沿触发的D触发器,
以下内容了解
2、输入短路电流IIS
输入端接地时的输入电流叫做输入短路电流IIS。
3、输入高电平漏电流IIH
输入端接高电平时输入电流
4、输出高电平负载电流IOH
5、输出低电平负载电流IOL
6、扇出系数NO
一个门电路驱动同类门的最大数目
第三章组合逻辑电路知识要点
一、组合逻辑电路:任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与电路原来的状态无关
图A图B
若电路如图C所示,设触发器初始状态为0,C的波形如图D所示,试画出Q及B端的波形
当特性方程 = (CP下降沿有效)
时刻之前,A=0,Q=0,CP=B=
时刻到来时 A=1, 故CP=B=
当CP由1变为0时, =1
当 =1时,由于A=1,故CP= , 不变
时刻到来时, A=0, =1,故CP=B=
若 ,CP作用后, (翻转)
7.边沿触发器
边沿触发器指触发器状态发生翻转在CP产生跳变时刻发生,
边沿触发器分为:上升沿触发和下降沿触发
1)边沿D触发器
①上升沿D触发器
其特性方程 (CP上升沿到来时有效)
②下降沿D触发器
其特性方程 (CP下降沿到来时有效)
2)边沿JK触发器
①上升沿JK触发器
其特性方程 (CP上升沿到来时有效)
此时,CP由1变为0时, =0
当 =0时,由于A=0故CP=0 0=1
时刻到来时,由于A=1,而 =0,故CP=
当CP由1变为0时, =1
当Q=1时,由于A=1,故CP=B=
图C图D
例:试写出如图示电路的特性方程,并画出如图示给定信号CP、A、B作用下Q端的波形,设触发器的初始状态为0.
解:由题意该触发器为下降沿触发器JK触发器其特性方程
不满足约束条件的乘积项。上例:AB,ABC
3.约束项是不是无关项?
约束项是无关项的一种,(另外一种是任意项)
4.卡罗图上如何表示约束条件?
将约束相对应的区域填“X”。
解:函数Y的卡诺图如下:
第二章门电路知识要点
门电路是构成各种复杂集成电路的基础,本章着重理解TTL和CMOS两类集成电路的外部特性:输出与输入的逻辑关系,电压传输特性。
逻辑函数的三种表示方法为:真值表、函数式、逻辑图
会从这三种中任一种推出其它二种,详见例1-7
五、逻辑函数的最小项表示法:最小项的性质;例1-8
六、逻辑函数的化简:要求按步骤解答
1、利用公式法对逻辑函数进行化简
1)合并项法:
利用A+ 或 ,将二项合并为一项,合并时可消去一个变量
例如:L=
2)吸收法
利用公式 ,消去多余的积项,根据代入规则 可以是任何一个复杂的逻辑式
二、组合逻辑电路的分析方法(按步骤解题)
三、若干常用组合逻辑电路
译码器(74LS138)
全加器(真值表分析)
数选器(74151和74153)
四、组合逻辑电路设计方法(按步骤解题)
1、用门电路设计
2、用译码器、数据选择器实现
例3.1试设计一个三位多数表决电路
1、用与非门实现
2、用译码器74LS138实现
1. TTL与CMOS的电压传输特性
开门电平 —保证输出为额定低电平
时所允许的最小输入高电平值
在标准输入逻辑时, =1.8V
关门 —保证输出额定高电平90%的情况下,允许的最大输入低电平值,在标准输入逻辑时, =0.8V
—为逻辑0的输入电压 典型值 =0.3V
—为逻辑1的输入电压 典型值 =3.0V
③状态赋值及列真值表
由题意,输入变量的状态赋值及真值表如下表所示。
2.化简
由于变量个数较少,帮用卡诺图化简
3.写出表达式
经化简,得到
4.画出逻辑图
二、用组合逻辑集成电路构成函数
①74LS151的逻辑图如右图图中, 为输入使能端,低电平有效 为地址输入端, 为数据选择输入端, 、 互非的输出端,其菜单如下表。
3.写出逻辑表达式,画出逻辑图
①变换最简与或表达式,得到所需的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ简式
②根据最简式,画出逻辑图
例,设计一个8421BCD检码电路,9要求当输入量ABCD<3或>7时,电路输出为高电平,试用最少的与非门实现该电路。
解:1.逻辑抽象
①分由题意,输入信号是四位8421BCD码为十进制,输出为高、低电平;
②设输入变量为DCBA,输出变量为L;
74LS153输出Y1的逻辑函数表达式为:
三变量多数表决电路Y输出函数为:
令A=A1,B=A0,C用D10~D13表示,则
∴D10=0,D11=C,D12=C,D13=1
逻辑图如下:
注:实验中1位二进制全加器设计:用138或153如何实现?1位二进制全减器呢?
一、组合逻辑电路的设计方法
根据实际需要,设计组合逻辑电路基本步骤如下:
1、饱和、截止条件:截止: ,饱和:
2、反相器饱和、截止判断
二、基本门电路及其逻辑符号
与门、或非门、非门、与非门、OC门、三态门、异或;
传输门、OC/OD门及三态门的应用
三、门电路的外特性
1、输入端电阻特性:对TTL门电路而言,输入端通过电阻接地或低电平时,由于输入电流流过该电阻,会在电阻上产生压降,当电阻大于开门电阻时,相当于逻辑高电平。习题2-7
4.主从R-S触发器
特性方程 (作用后)
约束条件
逻辑功能
若 ,CP作用后,
若 ,CP作用后,
若 ,CP作用后,
若 ,CP作用后,处于不稳定状态
Note:CP作用后指CP由0变为1,再由1变为0时
5.主从JK触发器
特性方程为: (CP作用后)
逻辑功能
若 ,CP作用后,
若 ,CP作用后,
若 ,CP作用后, (保持)
二、触发器逻辑功能的表示方法
触发器逻辑功能的表示方法,常用的有特性表、卡诺图、特性方程、状态图及时序图。
对于第5章 表示逻辑功能常用方法有特性表,特性方程及时序图
对于第6章 上述5种方法其本用到。
三、各种触发器的逻辑符号、功能及特性方程
1.基本R-S触发器逻辑符号逻辑功能
特性方程:若 ,则
若 ,则
(约束条件)若 ,则
数电课程各章重点
第一章逻辑代数基础知识要点
一、二进制、十进制、十六进制数之间的转换;二进制数的原码、反码和补码
二、逻辑代数的三种基本运算以及5种复合运算的图形符号、表达式和真值表:与、或、非
三、逻辑代数的基本公式和常用公式、基本规则
逻辑代数的基本公式
逻辑代数常用公式:
一、逻辑代数的基本公式和常用公式
例如 化简函数L=
解:先用摩根定理展开: = 再用吸收法
L=




3)消去法
利用 消去多余的因子
例如,化简函数L=
解: L=



=
=
=
4)配项法
利用公式 将某一项乘以( ),即乘以1,然后将其折成几项,再与其它项合并。
例如:化简函数L=
解:L=





2.应用举例
将下列函数化简成最简的与-或表达式
1.逻辑抽象
①分析设计要求,确定输入、输出信号及其因果关系
②设定变量,即用英文字母表示输入、输出信号
③状态赋值,即用0和1表示信号的相关状态
④列真值表,根据因果关系,将变量的各种取值和相应的函数值用一张表格一一列举,变量的取值顺序按二进制数递增排列。
2.化简
①输入变量少时,用卡诺图
②输入变量多时,用公式法
3、用双4选1数据选择器74LS153
解:1.逻辑定义
设A、B、C为三个输入变量,Y为输出变量。逻辑1表示同意,逻辑0表示不同意,输出变量Y=1表示事件成立,逻辑0表示事件不成立。
2.根据题意列出真值表如表3.1所示表3.1
3.经化简函数Y的最简与或式为:
4.用门电路与非门实现
函数Y的与非—与非表达式为:
逻辑图如下:
5.用3—8译码器74LS138实现
由于74LS138为低电平译码,故有
由真值表得出Y的最小项表示法为:
用74LS138实现的逻辑图如下:
6.用双4选1的数据选择器74LS153实现
74LS153内含二片双4选1数据选择器,由于该函数Y是三变量函数,故只需用一个4选1即可,如果是4变量函数,则需将二个4选1级连后才能实现
在表达式的第1项 中 为反变量,B、C为原变量,故 =011
在表达式的第2项 ,中A、C为反变量,为 原变量,故 =101
同理 =111
=110
这样L=
将74LS151中m 取1
即 =1
取0,即 =0
由此画出实现函数L= 的逻辑图如下图示。
第四章触发器知识要点
一、触发器分类:基本R-S触发器、同步RS触发器、同步D触发器、 主从R-S触发器、主从JK触发器、边沿触发器{上升沿触发器(D触发器、JK触发器)、下降沿触发器(D触发器、JK触发器)
1)L=
2) L=
3) L=
解:1)L=

=
=
=
=
=
2) L=
=
=
=
=
3) L=
=
=

=

2、利用卡诺图对逻辑函数化简
3、具有约束条件的逻辑函数化简
例1.1利用公式法化简
解:
例1.2利用卡诺图化简逻辑函数
约束条件为
特别注意:1.什么是约束条件?
对函数输入变量组合的限制.例如AB=0.
2.什么是约束项?
基本RS触发器:SD、RD每一变化对输出均产生影响
时钟控制RS触发器:在CP高电平期间R、S变化对输出有影响
主从JK触发器:在CP=1期间,主触发器状态随R、S变化。CP下降沿,从触发器按主触发器状态翻转。在CP=1期间,JK状态应保持不变,否则会产生一次状态变化。
T'触发器:Q是CP的二分频
边沿触发器:触发器的次态仅取决于CP(上升沿/下降沿)到达时输入信号状态。
—为逻辑1的输出电压 典型值 =3.5V
—为逻辑0的输出电压 典型值 =0.3V
对于TTL:这些临界值为 ,
,
低电平噪声容限:
高电平噪声容限:
例:74LS00的
它的高电平噪声容限 =3-1.8=1.2V
它的低电平噪声容限 =0.8-0.3=0.5V
2.TTL与COMS关于逻辑0和逻辑1的接法
74HC00为CMOS与非门采用+5V电源供电,输入端在下面四种接法下都属于逻辑0
若 ,则 =1(不允许出现)
2.同步RS触发器
(CP=1期间有效)若 ,则
(约束条件)若 ,则
同步RS触发器(锁存器)
动作特点:
CP=1的全部时间内,S和R的变化都将引起输出端状态的变化;
CP=0的全部时间内,输出端状态不变,无论S和R怎样变化;
若 ,则
若 ,则 =1处于不稳定状态
3.同步D触发器
特性方程 (CP=1期间有效)
其特性方程为 = (CP下降沿到来时)B=CP=
时刻之前 , =0,A=0
CP=B=0 0=0
时刻到来时 ,A=1
CP=B=1 0=1 不变
时刻到来时 A=0, ,故B=CP=0,当CP由1变为0时, = =1
当 1,而A=0 CP=1
时刻到来时,A=1, CP=A =0
当CP=0时, =0
当 时,由于A=1,故CP= A =1

=
其中 为 的最小项
为数据输入
当 =1时,与其对应的最小项在表达式中出现
当 =0时,与其对应的最小项则不会出现
利用这一性质,将函数变量接入地址选择端,就可实现组合逻辑函数。
②利用入选一数据选择器74LS151产生逻辑函数
解:1)将已知函数变换成最小项表达式
L=


2)将 转换成74LS151对应的输出形式 =
四、触发器转换
D触发器和JK触发器转换成T和T’触发器
第五章时序逻辑电路知识要点
一、时序逻辑电路的组成特点:任一时刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信号,还和电路原状态有关。
时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路组成。
(CP下降沿到来时有效)
其中
由JK触发器功能:
J=1, K=0 CP作用后 1
J=0, K=0 CP作用后 0
J=0, K=0 CP作用后
J=1, K=1 CP作用后
一、触发器:能储存一位二进制信号的单元
二、各类触发器框图、功能表和特性方程
RS:
SR=0
JK:
D:
T:
T':
三、各类触发器动作特点及波形图画法
①输入端接地
②输入端低于1.5V的电源
③输入端接同类与非门的输出电压低于0.1V
④输入端接10 电阻到地
74LS00为TTL与非门,采用+5V电源供电,采用下列4种接法都属于逻辑1
①输入端悬空
②输入端接高于2V电压
③输入端接同类与非门的输出高电平3.6V
④输入端接10 电阻到地
第三章
一、三极管开、关状态
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