数字电子技术基础简明教程第三版(2)
数字电子技术基础简明教程(第三版)全
三、二进制代码 编码： 用二进制数表示文字、符号等信息的过程。 二进制代码： 编码后的二进制数。
二-十进制代码：用二进制代码表示十个数字符号 0 ~ 9，又称为 BCD 码（Binary Coded Decimal ）。 8421码 2421码 5211码
几种常见的BCD代码： 余 3 码 余 3 循环码
Y2 1 0 1 0 11 0 0
& ≥1
Y3
(真值表略)
(4) 异或运算 A
=1
(Exclusive—OR) B
Y4 = A ⊕ B = AB + AB
(5) 同或运算 (异或非)
(Exclusive—NOR)
Y5 = A ⊕ B A =1 B
= AB + AB A=
= A⊙B B
Y4
A B Y4 00 0
10 1 11 1
（3）非运算：
真
A
Y
值
0
1
表
1
0
逻辑函数式 Y = A + B 逻辑符号
A B
≥1 Y 或门（OR gate)
逻辑函数式 逻辑符号
Y= A
A1
Y 非门（NOT gate)
二、逻辑变量与逻辑函数及常用复合逻辑运算
1. 逻辑变量与逻辑函数 逻辑变量：在逻辑代数中，用英文字母表示的变量称
¾ 1.3.1 几种表示逻辑函数的方法 ¾ 1.3.2 几种表示方法之间的转换
基本概念
一、逻辑代数（布尔代数、开关代数）
逻辑： 事物因果关系的规律
逻辑函数: 逻辑自变量和逻辑结果的关系 Z = f ( A, B, C L)
逻辑变量取值：0、1 分别代表两种对立的状态
数字电子技术基础第三版第二章答案
第二章逻辑门电路第一节重点与难点一、重点：1．TTL与非门外特性（1）电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL。
开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。
关门电平U OFF 是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值。
（2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应。
根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应，当输入端为低电平U IL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流I IL通常为1～1.4mA。
当输入端为高电平U IH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，输入高电平电流I IH通常小于50μA。
（3）输入负载特性：实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况，电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。
当R≤关门电阻R OFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥ 开门电阻R ON时，相应的输入端相当于输入高电平。
2．其它类型的TTL门电路（1）集电极开路与非门（OC门）多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能。
而集电极开路与非门（OC 门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
（2）三态门TSL三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。
它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。
处于何种状态由使能端控制。
3．CMOS逻辑门电路CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路。
当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平，两管中总有一管导通，一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小。
CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD，可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。
数字电子技术基础第三版第二章答案
第二章逻辑门电路第一节重点与难点一、重点：1．TTL与非门外特性（1)电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL.开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。
关门电平U OFF是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值.（2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应.根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应,当输入端为低电平U IL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流I IL通常为1～1.4mA.当输入端为高电平U IH时，与非门对信号源呈现拉电流负载,输入高电平电流I IH通常小于50μA。
(3)输入负载特性:实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况,电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。
当R≤关门电阻R OFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥ 开门电阻R ON时,相应的输入端相当于输入高电平.2．其它类型的TTL门电路（1）集电极开路与非门（OC门)多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能.而集电极开路与非门（OC 门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
（2）三态门TSL三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。
它的输出除了具有一般与非门的两种状态外,还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。
处于何种状态由使能端控制.3．CMOS逻辑门电路CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路.当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平,两管中总有一管导通,一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小.CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD，可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。
数字电子技术基础简明教程第三版
AB BC
与或非表达式
转换方法举例
与或式 与非式
或与式 或非式 与或非式
Y AB BC
Y ( A B)(B C )
AB BC 用还原律 AB BC 用摩根定律
( A B)(B C ) 用还原律 A B B C 用摩根定律
AB BC 用摩根定律
二、逻辑函数式化简的意义与标准
化
使逻辑式最简，以便设计出最简的逻辑电路，
简 意
从而节省元器件、优化生产工艺、降低成本和提
义 高系统可靠性。
不同形式逻辑式有不同的最简式，一般先求取 最简与 - 或式，然后通过变换得到所需最简式。
最简与 - 或式标准
(1)乘积项(即与项)的个数最少 (2)每个乘积项中的变量数最少
用与门个数最少 与门的输入端数最少
4 个输入
0
0
1
0
1
变量有 24
0 0
0 1
1 0
1 0
0 1
= 16 种取 0
1
0
1
1
值组合。 0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
0
Байду номын сангаас
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
2. 逻辑函数式 表示输出函数和输入变量逻辑关系的 表达式。又称逻辑表达式，简称逻辑式。
数字电子技术基础简明教程第三版课后答案
数字电子技术基础简明教程第三版课后真题及答案一、填空题：1、数字电路是将离散信号转换为_______信号和_______信号的电路。
答案：连续、离散2、5V的伏安数字栅栏电路的量子数是_______。
答案：323、中级语言的汇编代码等同于_______、_______和_______的指令集。
答案：机器语言、汇编语言、高级语言4、计算机系统的五大组成部分是_____、_____、_____、_____和_____。
答案：外部设备、操作系统、应用软件、中央处理器、存储器5、在主动补偿电桥示波器中，如果桥腿中缺少____，则电桥不能正常工作。
答案：任意一腿6、CMOS IC中钝化材料起着___和___的作用。
答案：屏蔽、绝缘7、某逻辑电路的输出信号是___。
答案：H（无条件为高）8、某电路的最大输入偏差为___A。
答案：29、在双色指示灯中，___ 颜色代表数据有效，___ 颜色代表数据无效。
答案：绿、红10、在光电转换中，光电器件功能是将_____改变为______脉冲。
答案：光信号、电二、判断题：1、在反应型门逻辑中，输入和输出信号位于同一层。
（）答案：错2、数字电路是采用模拟电路实现的。
( )答案：错3、锁存器的触发条件是高电平的输入信号。
( )答案：错4、数据通常是以二进制数来表示的。
( )答案：对5、P-表查询法实际上也是一种查找法。
( )答案：对6、反应型门逻辑中I型门的输出比输入快得多。
( )答案：错7、在周期COUNT中，周期一般指的是一个单位时间内触发一次。
( )答案：对8、在RS触发器中，R=1时，触发器处于复位状态。
( )答案：对9、在双色指示灯中，绿色代表数据可用，红色代表数据无效。
( )答案：错10、计算机是一套硬件系统及相关软件构成的有机整体。
( )答案：对。
余孟尝数字电子技术基础简明教程(第三版)
Y5 1 0 0 1
三、基本和常用逻辑运算的逻辑符号 国标符号 A B A B & Y A B 曾用符号 A B Y 美国符号
A B
A B A
Y
≥1 Y A B A B 1
YA
Y
Y
A
A
Y
Y
国标符号 A B
曾用符号 A B Y
美国符号
& Y A B
A B
A B A B
Y
A
B A B
基
数：进位制的基数，就是在该进位制 中可能用到的数码个数。
位 权（位的权数）：在某一进位制的数中， 每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一 个固定的数，这个固定的数就是这 一 位的权数。权数是一个幂。
十进 制D 基数(N) 10
二进 制B 2
八进 制O 8
十六进制 H 16
0~7 0~9, 数字 0～9 0、1 A,B,C,D,E,F 符号 N进制数的一般表的形式： DN=∑KiNi ————按权展开式
第一章 逻辑代数与EDA技术的 基础知识
一、数字电路与数字信号
电子电路分类
模拟电路 数字电路
传递、处理模拟 信号的电子电路
传递、处理数字
信号的电子电路
模拟信号
时间上和幅度上都 连续变化的信号
数字信号
时间上和幅度上都 断续变化的信号
数字电路中典型信号波形
二、数字电路特点
研究对象 分析工具 信 号
输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系
一直除到商为 0 为止
(26 .375 )10 = (11010 .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 。
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按电路结构不同分 是构成数字电路的基本单元之一
TTL 集成门电路
输入端和输出端都用 三极管的逻辑门电路。
CMOS 集成门电路
用互补对称 MOS 管构成的逻辑门电路。
CTMT按LO功S即能即T特rCa点onms不ipstl同oerm分-TenrtaanrsyisMtoretLalo-gOicxide-Semiconductor
uI 增大使 uBE > Uth 时，三极管开始导通，
B
uBE < Uth
C 三极管 截止状态 等效电路
E
iB > 0，三极管工作于放 大导通状态。
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
iC 临界饱和线 放大区
M IC(sat)
T
S
IB(sat)
uI=UIH
+ uBE
-
饱
Q
和
截止区
区
A
O UCE(sat)
VCC
UCE(sat) O
上例中三极管反相 器的工作波形是理想波 形，实际波形为 ：
t
EXIT
二、三极管的动态开关特性
uI UIH
UIL O iC 0.9IC(sat)
0.1IC(sat) O uO VCC
IC(sat)
ton
toff
UCE(sat) O
uI 正跳变到 iC 上升到 0.9IC(sat) 所需的时间 ton 称 为三极管开通时间。
3.6 3.6
V V
因此，输入有低电平时，输出为高电平。
微饱和 放大 截止
EXIT
2. TTL与非门的工作原理
• 输入均为高电平时，输出低电平
VCC 经 R1 使 V1 集电结和 V2、
V5 发射结导通，使uB1 = 1.8 V。
因此，V1 发射结反偏而集电极
1.8 V
正偏，称处于倒置放大状态。
倒置放大
iB ≥ IB(sat) E
EXIT
截止条件
饱和条件
uBE ＜ Uth 可靠截止条件为
uBE ≤ 0
iB ＞ IB(Sat) iB 愈大于 IB(Sat) ， 则饱和愈深。
由于UCE(Sat) 0，因此饱和后 iC 基本上为恒值，
iC
IC(Sat)
=
VCC
UCE(sat) RC
VCC RC
I B(sat)
又称门槛电平。
近似分析时认为： uI > UTH，则与非门开通，
输出低电平UOL； uI < UTH，则与非门关闭，
输出高电平UOH。
EXIT
输入信号上叠加的噪声电压只要不超过允许 值，就不会影响电路的正常逻辑功能，这个允许 值称为噪声容限。
噪声容限越大，抗干扰能力越强。
输入低电平噪声容限 UNL 指输入低电平时，允许的最大正向噪声电压。
主要要求：
理解三极管的开关特性。 掌握三极管开关工作的条件。
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
iC 临界饱和线 放大区
uI=UIL
+ uBE
三怎极样管控为制什它么饱和I的能C(sMa开用t) T和作关开S ？关？Q
-Hale Waihona Puke 区O UCE(sat)
三极管关断的条件和等效电路
当输入 uI 为低电平，使 uBE < Uth时，三极管截止。
UNL = UOFF – UIL
输入高电平噪声容限 UNH 指输入高电平时，允许的最大负向噪声电压。
UNH = UIH – UON
EXIT
2. 输入负载特性
uI /V
N
1.1
UOFF
F
输入负载特性测试电路
0
ROFF
RON
R1/k
输入负载特性曲线
ROFF 称关门电阻。RI < ROFF 时，相应输入端相
AAUUOOHHBB
截止区：与非门 处于关门状态。
33.6.6
33.0.0
uI 较小时工作于AB 段，22.0.0
转折区
电段放引非这VU作态这低门态4O压，大起门时在。导H时电工。传u这区工截u通Vu平作IVO3I输较时，作2止，.2很，在、急6、特大在V区Vu输大U饱V剧VI，性2时转O或5的、出时和5下L截称饱测工折处微V恒工区降止与和试0作区5于小为作或.，工，3非，电于。关V增高于处称作V门，输路门B大电3于与于C、工C称出状D平开与恒S段，S门T01非为T010..，T状003..T03LL与与非非门门11.电0.电0 C压压C传传U2UO输.20输OL.0L特特DD性性曲u曲Iu/V线I线/V
8.2k
深度1 V 饱和
5V 截止
V6 所这构时成V的2、有V源5 截泄止放。电V路2 截的止 使IVu电B的而为结必作不因也Y13V路>=微集和须用影此不V0>1V5输.集饱2因7电VI2是响下予Vu、B截出VB电和1-2为结提与面考(1V、，s0止为a≥极，抗导5t.高非的虑)V7因发1使高，等V饱通V5.开门工。8此射发4电V效u-和电V放关的作1C要结射0平。电深2三压大.速逻原7使导结。阻度V极为工度辑理V通导V很C=饱管作，功分0C1电通3.大和集=4。.它能析V6压，V5，。电1V们，中，V使，
关门电平 UOFF 输出不小于标准
高
电
平
U
S
USL
H
=
00.3.3V 0
C UOL D U1OU.F0TFHUON 2.0
uI/V
时,允许的输入低电平的最大值。
电压传输特性曲线
开门电平 UON 保证输出不高于标准低电平USL 时,允许下的面输介入绍高与电电平压的传最输小特值。
阈性值有电关压的U主T要H 参数： 转折区中点对应的输入电压，
uY = UCE5(sat) 0.3 V
注意
输出为低电平
TTL 电路输入端悬 空时相当于输入高电平。
综上因所此述，,该输电入路均实为现高了电与平非时逻，辑输功出能为,低即电Y 平 。ABC
EXIT
(三) TTL 与非门的外特性及主要参数
1. 电压传输特性和噪声容限
输出电压随输入电u压uOO/V/变V 化的特性
t
EXIT
三、抗饱和三极管简介
C
C
SBD
B
B
E
E
抗饱和三极管的开关速度高
① 没有电荷存储效应 ② S在BD普的通导三通极电管压的只基有极0和.4 集V 而电非极之0.7间V并， 接一因个此肖特UB基C =势0垒.4二V 极时管，(S简BD称便SB导D通) ，。使
UBC 钳在 0.4 V 上，降低了饱和深度。
N uCE
三极管开通的条件和等效电路
B
C
当输入 uI 为高电平，使 iB ≥ IB(sat)时，三极管饱和。 uBE 0.7V UCE(sat) 0.3 V ， C、E 间相当于开关合上。
uBE < Uth
B UBE(sat)
E C
UCE(sat)
三极管 截止状态 等效电路
三极管 饱和状态 等效电路
饱和区：与非门
处于开门状态。
EXIT
有标关准参高数电平 USH 当 uO ≥ USH 时，则认为输出 高电平，通常取 USH = 3 V。
标准低电平 USL
uO/V AUOH B
3.6 USH =33.0V
当 uO ≤ USL 时，则认为输出低
2.0
电平，通常取 USL = 0.3 V。
1.0
保
证
uI
三极管截止时，
UIH
iC 0，uO +5 V 三极管饱和时，
UIL O
uO UCE(sat) 0.3 V
uO/V
5
可见，该电路在输入低 电平时输出高电平，输入高 0. 3 电平时输出低电平，因此构 O 成三极管非门。由于输出信 号与输入信号反相，故又称 三极管反相器。
t t
EXIT
二、三极管的动态开关特性
B
uBE < Uth
IB(sat)
负载线
截止区
A
N uCE
C 三极管 截止状态 等效电路
E
iB 0，iC 0，C、E 间相当
于开关断开。
Uth为门限电压
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
i相UU界UBBB称C应饱EEE((ss(临S地和aasatt))t为界)，点为为放0饱三I饱饱.C7大(和极和Vs和at，和基)管基为集饱极仍极U临电C和电然电E界极(的流s具压a饱电t)交，有；和压界用0放集。.3点大IV电对B，。(作s极硅at这在)用饱和区电管I表C时临。(s流，iM示aOCt的) ；；T临UCS界E(sa饱t)从大和Q而 ，线u工uIC增作ENIA减放B大点(sa小大t截)使上u。区止移CiEB区，增大iC ，增
导通
1V
截止
这时 V2、V5 饱和。 uC2 = UCE2(sat) + uBE5
= 0.3 V + 0.7 V = 1 V 使 V3 导通，而 V4 截止。
3.6 V 3.6 V 3.6 V
饱和
0.3 V
深 饱 和
V4 截止使 V5 的等效集电极
电阻很大，使 IB5 >> IB5(sat) ，因
此 V5 深度饱和。
输入级 中间倒相级 输出级
STTL系列与非门电路
EXIT
(二)TTL 与非门的工作原理
• 输入端有一个或数个为
低VD电1 ~平V时D3，在输正出常高信电号平输。
入时输不入工低作电，平因端此对下应面的的发分射结 导V1析通管中，其不u他B予1发= 考0射.7虑结V。因+R反0B.、3偏VR而C=截和1止V。 0.3 V