第二章_数字电路
数电讲义--2章
1.0
VOL（max）0.5
输入标 准低电
平
0.4V
VNL
D VNH
E
V V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
SL VOFF VON
SH
Vi (V)
输入标准
高电平
2. 输入特性
+VCC
1) 输入伏安特性
iI
R1 3kΩ
1
-1.6 mA
<50 uA vI A
31
B
T1
1.4 V
和边沿，T4放大。 VO随iOH变化不大。 当由i于Oi以OHH受↑：线时功性,R耗变4上的化压限。降制增，大i0，H过T大3 、会T4烧饱毁和T，4管V，O随所
功耗 1mW IOH 400 A
输出高电平时的扇出系数 3.6V
R2 750Ω 2T3 Vc2 1 3 R4
VO
+VCC
R 4 +5V 100Ω
抗干扰能力越强。 高电平噪声容限
VNH= VSH ¯ VON 。
VNH越大，输入为1态下
抗干扰能力越强。
Vo (V)
4.0 A B
3.5
3.0
VOH（min）2.5 2.4V
C
2.0
1.5
A(0V, 3. 6V) B(0.6V, 3.6V) C(1.3V, 2.48V) D(1.4V, 0.3V) E(3.6V, 0.3V)
• 导通(VD>VTH) • 2、二极管的开关时间
截止5V(VDR<VT+H)
0V
D VD
uo
_
VF Vi
二极管开关状态的转换需要时间：
t1 t2
数字电子技术基础(第4版)课后习题答案详解
(b)当v i＝0V时， vB为负值 ∴ T截止 vo＝5V
当
v
i＝5V时，
I
＝
B
5－0.7 54。7
−
8.7 18
=
0.42 mA
I BS
≈
5 50 × 2
= 0.05mA <
IB
∴ T饱和
vo ≈ 0.2V (0 ~ 0.3V都行）
悬空时，
I
＝
B
5－0.7 4.7
−
8.7 18
=
0.08 mA
I BS
(5)Y =1
2
Y = ABC + ABC + ABC
(2)Y = CD + ACD (4)Y = BC + B D
(2)Y = B + AD + AC (4)Y = A + B D (6)Y = CD + B D + AC
数字电路 习题答案 （第二章）
第二章
2.1 解:
2
数字电路 习题答案 （第二章）
2.10 (1) vi2 = 1.4V (2) vi2 = 0.2V (3) vi2 = 1.4V (4) vi2 = 0.2V (5) vi2 = 1.4V
2.11 各种情况均为 1.4V 2.12 解：
输出为高电平时：Vo = Vcc − (0.2 × 2 − iL )RL = 4.6 + iL RL
114化简下列逻辑函数bdce120将下列函数化为最简与或式wwwplczonecom数字电路习题答案第二章第二章213010截止负值悬空时都行饱和悬空时都行饱和截止为负值200200ililil1010ihccihccih2002ohol系数输出为高电平时扇出系数输出为低电平时扇出所以n2025为输入端的个数分母中的系数输出为高电平时扇出系数输出为低电平时扇出2imaxohol所以n5wwwplczonecom数字电路习题答案第二章26解
(数字电子技术基础)第2章. 门电路
• 小规模集成电路(SSI-Small Scale 小规模集成电路(SSI(SSI Integration)， 每片组件内包含10~100 10~100个元件 Integration)， 每片组件内包含10~100个元件 10~20个等效门 个等效门) (或10~20个等效门)。 • 中规模集成电路(MSI-Medium Scale 中规模集成电路(MSI (MSIIntegration)，每片组件内含100~1000 100~1000个元件 Integration)，每片组件内含100~1000个元件 20~100个等效门 个等效门) (或20~100个等效门)。 • 大规模集成电路(LSI-Large Scale 大规模集成电路(LSI (LSIIntegration)， 每片组件内含1000~100 000个 Integration)， 每片组件内含1000~100 000个 元件( 100~1000个等效门 个等效门) 元件(或100~1000个等效门)。 • 超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale 超大规模集成电路(VLSI (VLSIIntegration)， 每片组件内含100 000个元件 Integration)， 每片组件内含100 000个元件 1000个以上等效门 个以上等效门) (或1000个以上等效门)。
•
+5V
R1
T1
T5 R3
•
（2-30）
前级
后级
灌电流的计算
饱和
I OL
5 − T5压降 − T1的be结压降 = R1
5 − 0.3 − 0.7 ≈ 1.4mA = 3
（2-31）
关于电流的技术参数
名称及符号 输入低电平电流 IiL 输入高电平电流 IiH IOL 及其极限 IOL（max） IOH 及其极限 IOH (max) 含义 输入为低电平时流入输 入端的电流-1 入端的电流 .4mA。 。 输入为高电平时流入输 入端的电流几十 几十μ 。 入端的电流几十μA。 当 IOL> IOL(max)时，输出 不再是低电平。 不再是低电平。 当 IOH >IOH(max)时， 输出 不再是高电平。 不再是高电平。
数字电路基础知识部分(第二章)
练习一、一、填空题1、 模拟信号是在时间上和数值上都是 变化 的信号。
2、 脉冲信号则是指极短时间内的 电信号。
3、 广义地凡是 规律变化的，带有突变特点的电信号均称脉冲。
4、 数字信号是指在时间和数值上都是 的信号，是脉冲信号的一种。
5、 常见的脉冲波形有，矩形波、 、三角波、 、阶梯波。
6、 一个脉冲的参数主要有 、tr 、 、T P 、T 等。
7、 数字电路研究的对象是电路的 之间的逻辑关系。
8、 电容器两端的电压不能突变，即外加电压突变瞬间，电容器相当于 。
9、 电容充放电结束时，流过电容的电流为0，电容相当于 。
10、 通常规定，RC 充放电，当t = 时，即认为充放电过程结束。
11、 RC 充放电过程的快慢取决于电路本身的 ，与其它因素无关。
12、 RC 充放电过程中，电压，电流均按 规律变化。
13、 理想二极管正向导通时，其端电压为0,相当于开关的 。
14、 在脉冲与数字电路中，三极管主要工作在 和 。
15、 三极管输出响应输入的变化需要一定的时间，时间越短，开关特性 。
16、 选择题1 若逻辑表达式F A B =+，则下列表达式中与F 相同的是（ ） A 、F A B = B 、F AB = C 、F A B =+2 若一个逻辑函数由三个变量组成，则最小项共有（ ）个。
A 、3 B 、4 C 、83 图9-1所示是三个变量的卡诺图，则最简的“与或式”表达式为（ ） A 、A B A C B C ++B 、A B BC AC ++ C 、AB BC AC ++4 下列各式中哪个是三变量A 、B 、C 的最小项（ ） A 、A B C ++ B 、A B C + C 、ABC 5、模拟电路与脉冲电路的不同在于( )。
A 、模拟电路的晶体管多工作在开关状态，脉冲电路的晶体管多工作在放大状态。
B 、模拟电路的晶体管多工作在放大状态，脉冲电路的晶体管多工作在开关状态。
C 、模拟电路的晶体管多工作在截止状态，脉冲电路的晶体管多工作在饱和状态。
数字电路第2章 门电路
2）输入负载特性 (ui R )
R1 3k b1 A B C T1 R2 750 R4 100
+5V
c1
T3
T2
3k
T4
R5 T5
F
ui
V
R
R3
360
R较小时 设：T2、T5 截止
A B C
R1 3k b1
+5V
R4
R2
c1
T1
T2
R5
T3
T4 F T5
R
ui
R3
R (5 U ) 4.3R ui be1 R1 R 3 R
I BS vcc vCES 5 0.3 mA 0.094mA βRc 50 1
V CC = +5V Rc iC 1kΩ vo c R b 10kΩ b β = 40 iB e
②vi=0.3V时，iB=0，三极管 工作在截止状态，ic=0。因 为ic=0，所以输出电压： vo=VCC=5V
IB 0
IC 0
VCE VCC
7
三极管的开关特性
+UCC 3V 0V RB RC uO T
+UCC
RC 3V
饱和时， VCE ≈ 0，C、 E极间电阻 很小 0V 截止时， IC ≈ 0，C、 E极间电阻 很大
C E
uO 0
相当于 开关闭合
ui
饱和 截止
+UCC RC
C E
uO UCC
避免！
0V 0
VL(max)
低电平
分立元件门电路和集成门电路:
分立元件门电路：用分立的元件和导线连 接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低， 负载差。 集成门电路：把构成门电路的元器件和连 线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来， 便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS 和TTL集成门电路。
数字电子技术教案
数字电子技术教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述了解数字电路的定义、特点和应用领域掌握数字电路的基本组成和基本原理1.2 数字逻辑基础学习逻辑代数的基本运算和规则熟悉逻辑函数的表示方法及其相互转换1.3 数字电路的表示方法掌握逻辑函数的图形表示方法（逻辑图、真值表）学习逻辑函数的代数化简方法第二章：数字电路的基本单元2.1 逻辑门电路了解常见的逻辑门电路（与门、或门、非门、异或门等）掌握逻辑门电路的电压传输特性2.2 逻辑函数及其简化学习逻辑函数的代数化简方法（卡诺图、最小项、最大项）熟悉逻辑函数的简化原则和步骤2.3 逻辑门电路的设计与实现学习逻辑门电路的设计方法掌握逻辑门电路的实际制作和调试技巧第三章：组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路的基本概念了解组合逻辑电路的定义和特点掌握组合逻辑电路的分析和设计方法3.2 常见的组合逻辑电路学习编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用3.3 组合逻辑电路的设计与实现学习组合逻辑电路的设计方法掌握组合逻辑电路的实际制作和调试技巧第四章：时序逻辑电路4.1 时序逻辑电路的基本概念了解时序逻辑电路的定义、特点和应用领域掌握时序逻辑电路的分析和设计方法4.2 常见的时序逻辑电路学习触发器、计数器、寄存器等常见时序逻辑电路的原理和应用4.3 时序逻辑电路的设计与实现学习时序逻辑电路的设计方法掌握时序逻辑电路的实际制作和调试技巧第五章：数字电路的应用5.1 数字电路在计算机中的应用了解计算机的基本组成和工作原理学习微处理器、存储器、输入输出接口等计算机关键部件的设计和应用5.2 数字电路在通信系统中的应用了解通信系统的基本原理和数字调制技术学习数字通信系统中数字电路的设计和应用5.3 数字电路在其他领域中的应用了解数字电路在数字信号处理、嵌入式系统、工业控制等领域中的应用学习数字电路在不同领域中的设计和应用案例第六章：数字电路仿真与实验6.1 数字电路仿真基础学习数字电路仿真原理和工具熟悉使用仿真软件进行数字电路设计和验证的方法6.2 组合逻辑电路仿真与实验利用仿真软件对组合逻辑电路进行设计和验证分析仿真结果，优化电路性能6.3 时序逻辑电路仿真与实验利用仿真软件对时序逻辑电路进行设计和验证分析仿真结果，优化电路性能第七章：数字电路设计与验证7.1 数字电路设计流程熟悉数字电路设计的基本流程和方法掌握需求分析、模块设计、仿真验证和硬件实现等环节7.2 组合逻辑电路设计实例学习组合逻辑电路设计实例，如编码器、译码器等掌握设计方法和技术要求7.3 时序逻辑电路设计实例学习时序逻辑电路设计实例，如触发器、计数器等掌握设计方法和技术要求第八章：数字电路测试与维护8.1 数字电路测试方法学习数字电路测试的基本方法和策略掌握功能测试、结构测试和边界测试等技术8.2 数字电路调试与优化了解调试过程和方法，提高电路性能学习电路优化技巧，降低功耗和成本8.3 数字电路故障诊断与修复学习故障诊断原理和方法，如逻辑分析仪、示波器等工具的使用掌握故障分析和修复技巧，提高电路可靠性第九章：数字集成电路9.1 数字集成电路概述了解数字集成电路的分类、特点和应用领域掌握数字集成电路的基本结构和原理9.2 常见数字集成电路学习门阵列、触发器、寄存器等常见数字集成电路的原理和应用9.3 数字集成电路的设计与实现学习数字集成电路的设计方法掌握数字集成电路的实际制作和调试技巧第十章：数字电路技术的发展趋势10.1 数字电路技术的创新应用了解数字电路技术在、物联网、生物医疗等领域的创新应用学习数字电路技术在这些领域的发展前景和挑战10.2 新型数字电路技术学习新型数字电路技术，如量子计算、碳纳米管电路等掌握这些技术的原理和优势，了解其发展趋势和应用前景10.3 数字电路技术的未来发展了解数字电路技术在未来的发展趋势和挑战学习如何适应和推动数字电路技术的发展，为人类社会作出贡献重点和难点解析重点环节1：逻辑函数的表示方法及其相互转换补充和说明：逻辑函数的表示方法是理解数字电路的基础，包括逻辑图、真值表及其代数表达式。
数字电路习题-第二章
第二章 逻辑门电路集成逻辑门电路是组成各种数字电路的基本单元。
通过本章的学习，要求读者了解集成逻辑门的基本结构，理解各种集成逻辑门电路的工作原理，掌握集成逻辑门的外部特性及主要参数，掌握不同逻辑门之间的接口电路，以便于正确使用逻辑门电路。
第一节 基本知识、重点与难点一、基本知识（一） TTL 与非门 1．结构特点TTL 与非门电路结构，由输入极、中间极和输出级三部分组成。
输入级采用多发射极晶体管，实现对输入信号的与的逻辑功能。
输出级采用推拉式输出结构（也称图腾柱结构），具有较强的负载能力。
2．TTL 与非门的电路特性及主要参数 （1）电压传输特性与非门电压传输特性是指TTL 与非门输出电压U O 与输入电压U I 之间的关系曲线，即U O=f （U I ）。
（2）输入特性当输入端为低电平U IL 时，与非门对信号源呈现灌电流负载，1ILbe1CC IL R U U U I −−−=称为输入低电平电流，通常I IL ＝-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，通常I IH ≤50μA 称为输入高电平电流。
（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。
若U i ≤U OFF ，则电阻的接入相当于该输入端输入低电平，此时的电阻称为关门电阻，记为R OFF 。
若U i ≥U ON ，则电阻的接入相当于该输入端输入高电平，此时的电阻称为开门电阻，记为R ON 。
通常R OFF ≤0.7K Ω，R ON ≥2K Ω。
（4）输出特性反映与非门带载能力的一个重要参数--扇出系数N O 是指在灌电流（输出低电平）状态下驱动同类门的个数IL OLmax O /I I N =其中OLmax I 为最大允许灌电流，I IL 是一个负载门灌入本级的电流（≈1.4mA ）。
N O 越大，说明门的负载能力越强。
（5）传输延迟时间传输延迟时间表明与非门开关速度的重要参数。
数字电路知识点总结(精华版)
数字电路知识点总结(精华版)数字电路知识点总结（精华版）第一章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与十六进制数的转换二、基本逻辑门电路第二章逻辑代数逻辑函数的表示方法有：真值表、函数表达式、卡诺图、逻辑图和波形图等。
一、逻辑代数的基本公式和常用公式1.常量与变量的关系A + 0 = A，A × 1 = AA + 1 = 1，A × 0 = 02.与普通代数相运算规律a。
交换律：A + B = B + A，A × B = B × Ab。
结合律：(A + B) + C = A + (B + C)，(A × B) × C = A ×(B × C)c。
分配律：A × (B + C) = A × B + A × C，A + B × C = (A + B) × (A + C)3.逻辑函数的特殊规律a。
同一律：A + A = Ab。
摩根定律：A + B = A × B，A × B = A + Bc。
关于否定的性质：A = A'二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量 A 的地方，都用一个函数 L 表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则。
例如：A × B ⊕ C + A × B ⊕ C，可令 L = B ⊕ C，则上式变成 A × L + A × L = A ⊕ L = A ⊕ B ⊕ C。
三、逻辑函数的化简——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与或表达式。
1.合并项法利用 A + A' = 1 或 A × A' = 0，将二项合并为一项，合并时可消去一个变量。
数字电路第2章逻辑代数基础及基本逻辑门电路
（5）AB＋A B = A （6）（A＋B）（A＋B ）＝A 证明： （A＋B）（A＋B ）＝A＋A B＋AB＋0 A（ ＋B＋B） = 1 JHR A =
二、本章教学大纲基本要求 熟练掌握： 1.逻辑函数的基本定律和定理； 门、 2.“与”逻辑及“与”门、“或”逻辑及“或”
“非”逻辑及“非”门和“与”、“或”、“非” 的基本运算。 理解：逻辑、逻辑状态等基本概念。 三、重点与难点 重点：逻辑代数中的基本公式、常用公式、 基本定理和基本定律。
JHR
难点：
JHR
1.具有逻辑“与”关系的电路图
2.与逻辑状态表和真值表
JHR
我们作如下定义： 灯“亮”为逻辑“1”，灯“灭”为逻辑“0” 开关“通”为逻辑“1”，开关“断”为逻辑 “0” 则可得与逻辑的真值表。 JHR
3.与运算的函数表达式 L＝A·B 多变量时 或 读作 或 L＝AB L＝A·B·C·D… L＝ABCD… 1.逻辑表达式 2.逻辑符号
与非逻辑真值表
Z = A• B
3.逻辑真值表
逻辑规律：有0出1 全1 出0
JHR
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Z 1 1 1 0
二、或非逻辑 1.逻辑表达式 2.逻辑符号
Z = A+ B
先或后非
3.逻辑真值表
JHR
三、与或非逻辑 1.逻辑表达式 2.逻辑符号
1.代入规则 在任一逻辑等式中，若将等式两边出现的同 一变量同时用另一函数式取代，则等式仍然成立。
JHR
代入规则扩大了逻辑代数公式的应用范围。例如摩 根定理 A＋B = A ⋅ B 若将此等式两边的B用B＋C 取代，则有
数字电路 第二章门电路
DA
DB B
DC
Y
C
R
–5v
第2章 2.2
由以上分析可知： 只有当A、B、C全为 低电平时，输出端才 为低电平。正好符合
或门的逻辑关系。
A
B C
>1
Y
Y= A+B+C
三、 非门电路
第2章 2.2
RA A
RB
+5V
Rc uY=0.3V 设 uA= 3.6V，T饱和导通
• Y
uY= 0.3V
T
Y= 0
3. CMOS与非门
TP1 与TP2并联，TN1 与TN2串联；
当AB都是高电平时TN1 与TN2
TP2
同时导通TP1 与TP2同时截止；
输出Y为低电平。
当AB中有一个是低电平时， B
TN1 与TN2中有一个截止，
TP1 与TP2中有一个导通， 输出Y为高电平。
A
第2章 2. 3
+VDD
TP1 Y
正逻辑：L=0,H=1 ； 负逻辑：H=0,L=1 。
2. 1 半导体二极管、三极管和 MOS管的开关特性
一、理想开关的开关特性： 1 .静态特性 2. 动态特性
二、半导体二极管的开关特性 1.静态特性：
半导体二极管的结构示意图、符号和伏安 特性
一、二极管等效模型
(b)为理想二极管+恒压源模型 (c)为理想二极管模型
当D、S间加上正 向电压后可产生 漏极电流ID 。
第2章 2. 1
UDS
。
S UGS G
D ID
N++
NN++
N型导电沟道
耗尽层
数字电子技术基础(第4版)课后习题答案详解
0 (INH=1) (C) Y=
AB + CD (INH = 0)
2．18 (a) Ya = ABCDE
(b) Yb = A + B + C + D + E
(c) Yc = ABC + DEF
(d ) Yd = A + B + C • D + E + F
2．19 不能。会使低电平变高，高电平变低。 2.20 解：
(5)Y =1
2
Y = ABC + ABC + ABC
(2)Y = CD + ACD (4)Y = BC + B D
(2)Y = B + AD + AC (4)Y = A + B D (6)Y = CD + B D + AC
数字电路 习题答案 （第二章）
第二章
2.1 解:
(4)Y = ABCD+ ABCD+ ABCD+ ABC D+ ABCD + ABCD + ABCD + ABCD (5)Y = LM N + LMN + LMN + LMN + L M N + LMN
1.12 将下列各函数式化为最大项之积的形式 (1)Y = ( A + B + C )( A + B + C)( A + B + C )
静态功耗：PS = I DD ⋅VDD = 0.02mW
动态功耗：PD = PC + PT
PT = 0 (不计上升下降时间)
(4)Y = A + B + C
数电 第二章
异或、同或
• 异或
• 同或 • Y= A ⊙B=AB+A B’ ⊙B=AB+A’B • 异或和同或互为反运算 • A ⊕B=(A ⊙B A ⊙B=(A ⊕B)’ ⊙B)’; )
2.3 逻辑代数的基本公式和常用 公式
• 根据与、或、非的定义，得表2.3.1的布尔 根据与、 非的定义，得表 的布尔 恒等式。 恒等式。 • 证明方法：推演、 真值表
基本公式
基本公式
• 摩根定理（反演律） 摩根定理（反演律）
• 规律：函数的变量取反、常量（0、1） 取反、与或关系对换，得其反函数。 • 还原律
基本公式
• 公式（17）A + B C = (A +B)(A +C) 公式（ ） 的证明（公式推演法）： 的证明（公式推演法）：
右 = ( A + B )( A + C ) = A + AB + AC + BC = A(1 + B + C ) + BC = A + BC = 左
在二值逻辑中，输入/输出都只有两种取值 输出都只有两种取值0/1。 注：在二值逻辑中，输入 输出都只有两种取值 。
逻辑函数的表示方法
• • • • • • 真值表 逻辑式 逻辑图 波形图 卡诺图 计算机软件中的描述方式
各种表示方法之间可以相互转换
真值表
输入变量 A B C···· 遍历所有可能的输入变量 的取值组合 个输入变量就有2 （ n个输入变量就有 n种 个输入变量就有 组合。 组合。 ） 输出 Y1 Y2 ···· 输出对应的取值
真值表
A B C Y 0 0 0 0 0 1 三输入变 量，八种 组合 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1
课件数字电路.ppt
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
对偶定理：如果两个逻辑式相等，则它们的对偶 式也相等。
利用对偶规则,可以使要证明及要记忆的公 式数目减少一半。
逻辑函数及其表示方法
逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
反演定理 对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中
的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量， 反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函 数Y的反函数Y′（或称补函数）。这个规则称为反 演定理。
对偶定理
对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式 中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则 可得到的一个新的函数表达式 YD, YD称为Y的对偶 式。
基本公式
0-1
律：
A A
0 A 1 A
A 1 1 A 0 0
互补律： A A 1 A A 0
分别令A=0及 A=1代入这些 公式，即可证 明它们的正确 性。
重叠律： A A A A A A
数字电路-门电路
八、TTL门的动态特性：
传输延迟时间：输出波形相对于输入波形滞后的时间：50ns
通常把输出电压由高电平变为低电平的传输延迟时间记作tPHL， 由低电平变为高电平的传输延迟时间记作tPLH。
在此TTL非门中，由于输出管T5工作在深度饱和状态，所以 tPLH>tPHL。 一般在器件手册上给出的是平均传输延迟时间tpd。 其定义为：tpd=(tPHL+tPLH)/2
正逻辑：用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0 负逻辑：用低电平表示逻辑1，用高电平表示逻辑0
Vcc
Vo VI
S
2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.1 半导体二极管开关特性
2.2.2、晶体三极管开关特性
截止区时，内阻很大，相当于开关断开状态； 饱和区时，内阻很低，相当于开关接通状态。
饱和区 iC (mA)
i CS
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
iBS 放大区
Vi
Vo
Q iBQ
iB VBE
0 VCES 截止区
M ICEO VCC VCE (V)
VBE<VT
IB=ICBO≈0 IC=ICEO≈0 VCE≈VCC
VBE=VBES=0.7V
IC=ICS VCE=VCES≈0.2V
IB
I BS
VCC
Rc
二、三极管的开关时间：
实际中，晶体三极管也是有惰性的开关，截止状 态和饱和状态之间的转换不能在瞬间完成。
四、输入特性：
+VCC R1 4k II
Vi
T1
be2
D1
be5
当VI<0.6v时，T2和T5管截止， 当VI=VIL=0.3v时， 输入低电平电流为
中职电子技术教案
中职电子技术教案第一章：电子技术基础1.1 电子元件学习电子元件的基本概念和分类掌握电阻、电容、电感的作用和特点学习二极管、三极管、晶体管等半导体器件的原理和应用1.2 电路图及电路分析方法学习电路图的符号和表示方法掌握基本电路分析方法，包括串联电路、并联电路、混联电路等学习欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定律第二章：数字电路2.1 数字电路基本概念学习数字电路的定义、特点和分类掌握数字电路的基本逻辑运算，包括与、或、非、异或等学习逻辑门电路的原理和应用2.2 组合逻辑电路学习组合逻辑电路的定义和特点掌握编码器、译码器、多路选择器等组合逻辑电路的设计和应用学习逻辑函数的化简方法，包括卡诺图、最小项等第三章：模拟电路3.1 放大电路学习放大电路的定义、特点和分类掌握晶体管放大电路的原理和分析方法学习放大电路的频率响应、非线性失真等特性3.2 滤波电路学习滤波电路的定义、作用和分类掌握低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等滤波电路的设计和应用学习滤波电路的频率特性、阻带特性等参数第四章：电子测量与仪器4.1 电子测量基本概念学习电子测量的定义、特点和分类掌握电压、电流、电阻等基本电量的测量方法和技术学习测量误差的概念和减小方法4.2 电子仪器与仪表学习电子仪器与仪表的分类和特点掌握示波器、万用表、信号发生器等常用电子仪器的原理和使用方法学习电子测量数据处理和显示技术第五章：电子技术应用实例5.1 数字钟学习数字钟的原理和组成掌握数字钟的设计方法和步骤学习数字钟的调试和故障排除5.2 无线遥控器学习无线遥控器的原理和组成掌握无线遥控器的设计方法和步骤学习无线遥控器的调试和故障排除5.3 声光报警器学习声光报警器的原理和组成掌握声光报警器的设计方法和步骤学习声光报警器的调试和故障排除第六章：电源电路与稳压电路6.1 电源电路基础学习电源电路的分类和工作原理掌握直流电源和交流电源的特点和应用学习电源滤波电路和去耦电路的设计和作用6.2 稳压电路学习稳压电路的原理和作用掌握稳压二极管、稳压集成电路等稳压元件的使用和选择学习串联稳压电路、并联稳压电路的设计和应用第七章：通信技术与电子电路7.1 通信技术基础学习通信系统的分类和特点掌握模拟通信和数字通信的基本原理学习调制、解调、编码和解码等通信技术7.2 电子电路在通信中的应用学习无线电发射和接收电路的设计和应用掌握放大器、滤波器、调制器等通信电路的工作原理和应用学习现代通信技术如4G、5G等电路系统的组成和特点第八章：嵌入式系统与微控制器8.1 嵌入式系统基础学习嵌入式系统的定义、特点和分类掌握嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等基本组成部件学习嵌入式系统的软件和硬件开发方法8.2 微控制器应用学习微控制器的基本原理和特点掌握常见微控制器如51系列、AVR、PIC等的结构和编程方法学习微控制器在智能家居、工业控制等领域的应用案例第九章：电子项目设计与实践9.1 电子项目设计流程学习电子项目设计的基本流程和方法掌握需求分析、原理图设计、PCB布线、样机制作等设计步骤学习电子项目的调试和测试方法9.2 电子项目实践案例完成一个简单的电子项目设计，如电子温度计、简单的等学习项目实践中的问题解决和团队合作能力第十章：电子技术发展趋势与展望10.1 电子技术发展概述学习电子技术的发展历程和重要里程碑掌握电子技术的未来发展趋势，如物联网、大数据、等学习新兴电子技术如量子计算、生物电子学等的研究方向和应用前景10.2 电子技术的挑战与机遇分析电子技术面临的挑战，如能源消耗、信息安全、环境污染等探讨电子技术发展的机遇和解决方案激发学生对电子技术未来发展的兴趣和探索精神重点和难点解析重点：电子元件的基本概念和分类、电路图及电路分析方法、数字电路的基本逻辑运算、模拟电路的放大特性、电子测量与仪器的基本使用、电子技术应用实例的设计与实现、电子项目设计的流程与实践、电子技术发展的趋势与展望。
数字电路第二章仿真软件—Proteus
2.2.5 设置系统运行环境
在Proteus ISIS主界面中选择【System】→【Set Environment】菜单项，即可打开系统环境设置对话 框 Autosave Time(minutes)：系统自动保存时间设置( 单位为min) Number of Undo Levels：可撤销操作的次数设置 Tooltip Delay(milliseconds)：工具提示延时(单位为 ms)
2.2 Proteus ISIS的编辑环境设置 的编辑环境设置
Proteus ISIS编辑环境的设置主要是指模板的选择 、图纸的选择、图纸的设置和格点的设置。绘制 电路图首先要选择模板，模板控制电路图外观的 信息，比如图形格式、文本格式、设计颜色、线 条连接点大小和图形等。然后设置图纸，如设置 纸张的型号、标注的字体等。图纸的格点为放置 元器件、连接线路带来很多方便
1. 文件的新建和保存 在 Proteus ISIS窗口中，选择【File】→【New Design】菜单项，弹出如图2-4所示对话框 选择合适的模板(通常选择DEFAULT模板)，单击 “OK”按钮，即可完成新设计文件的创建 选择【File】→【Save Design】菜单项 在“保存在”下拉列表框中选择目标存放路径， 并在“文件名”框中输入设计的文档名称。同时 ，保存文件的默认类型为“Design File”，即文档 自动加扩展名“.DSN”，单击“保存”按钮即可
Design菜单：工程设计菜单。它具有编辑 设计属性，编辑原理图属性，编辑设计说 明，配置电源，新建，删除原理图，在层 次原理图中总图与子图以及各子图之间互 相跳转和设计目录管理等功能 Graph菜单：图形菜单。它具有编辑仿真图 形，添加仿真曲线、仿真图形，查看日志 ，导出数据，清除数据和一致性分析等功 能 Source菜单：源文件菜单。它具有添加/删 除源文件，定义代码生成工具，设置外部 文本编辑器和编译等功能
数字电路单元练习(第2章)
第二章门电路
单项选择填空，答案序号与题中括号内序号相同。
一、单选
1.TTL逻辑电路是以(1)为基础的集成电路
三极管二极管场效应管晶闸管
2. CMOS逻辑电路是以(2)为基础的集成电路
三极管NMOS管PMOS管NMOS管和PMOS管
3. 能实现“线与”逻辑功能的门为(3)
TTL三态门OC门TTL与非门TTL或非门
4.能实现总线连接方式的门为(4)
TTL三态门OC门TTL与非门TTL或非门
5.TTL电路的电源电压值和输出电压的高低电平值依次为(5)
5V、3.6V、0.3V 10V、3.6V、0.3V 5 V、1.4 V、0.3 V 5 V、
3.6 V、1.4 V
二、判断题
1.在TTL类电路中，输入端悬空等于接高电平(6)。
对错
2.在CMOS类电路中，对未使用的输入端可以悬空(7)。
对错
3.对于TTL与非门，只要有一个输入为低电平，输出为高电平，所以对与非门多余输入端的处理不能接低电平(8)。
对错
4.或非门的多余输入端不能接高电平(9)。
对错
5.TTL门电路输出端不能直接接电源，必须外接电阻后再接电源(10)。
对错
6.OC门和普通TTL门均可实现“线与”功能(11)。
对错
7.CMOS门电路可以把输出端并联使用以实现“线与”逻辑(12)。
对错
8.TTL与非门输入端接+5V时，逻辑上属于输入“1”(13)。
对错
9.三态门电路能控制数据进行单向、双向传递(14)。
对错
10.基本型的TTL门电路输出端不允许相互并联，否则将损坏器件(15)。
对错。
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真值表
ABF 000 010 100
111
A B A
& B
VCC R F=AB
F
2.二极管或门
功能表
AB F 0V 0V 0V 0V 5V 5V 5V 0V 5V 5V 5V 5V
A 真值表 ABF B 000
011
101 111 A
B
F=A+B R
1
F
3.与非门
真值表
ABF 001 011 101 110
因为ICCH≈1.1mA 所以空载截止功耗 PH= ICCH× VCC≈5.5mW
因为ICCL≈3.4mA 所以空载导通功耗PL= ICCL× VCC≈17mW
平均功耗P=(PL +PH)/2
6.平均延迟时间tpd
A
A
F
&
F
tpd=
1 2
(tPHL+ tPLH)
tPHL 导通时延
tpd≈10ns，一般小于40ns。
具有单向导电特性，但并非理想开关电路。
主要差异：
A.从二极管的伏安特性看实际的二极管并非理想 开关，它的正向导通电阻rD非0(约为数十欧)， 反向截止电阻r0也非无穷大(数百千欧)。
B.电压和电流之间是指数关系而不是线性关系。
因此，在工程上都做近似处理，以简化分析。
ID rD=0
A
B
r0=∞ 0
UD
A
B&
F
(2)与信号端并接使用；
(3)不允许闲置/悬浮。
2.5 CMOS集成逻辑门电路
单极型集成电路, 电压控制型器件, 工作时只有一种 载流子参与导电，输入阻抗高，温度稳定性好 。
有PMOS、NMOS、CMOS电路3种类型， CMOS 电路是目前应用最广泛的一类;
具有制造工艺简单\集成度高\功耗小\抗干扰能力强 等优点;
&
IiL
Ui“1” &
“0” IiL
&
IOL
N个
& IiL
IOL：灌入输出端的低电平电流；IiL：从输入端流 出的低电平电流。 故选N=10;工程上选N=6～8。
Ni=IOL／IiL=16mA／1mA=16
5.平均功耗：空载条件下工作时所消耗的电功率
VCC ICCH
ICCL VCC
& VOH
“1” & VOL
A B C
F
TTL门闲置输入端的处理：
处理原则：不影响信号端的正常逻辑运算。
1.与门、与非门 (1)接”1”(VCC)，优点是不增加信号端的驱动电流； (2)与信号端并接使用，优点是能提高逻辑可靠性， 但使信号端要提供的驱动电流增大； (3)闲置(TTL门输入端闲置等效输入为“1”)。
2.或门、或非门 (1)接“0”(地)；
（1）工程上： Ui > Ui <
2
3 VDD ，输入为“1”；
1 3
VDD ，输入为“0”。
（2）TTL器件输入端闲置逻辑上等效为“1”，但 CMOS器件输入端不允许浮空闲置，否则会造成逻 辑混乱。
A
&F
△
B
EN
高电平有效
A
&F
△
B
EN
低电平有效
(3)三态门可以把多个门的输出连接在一起，作为 总线输出形式；但任一时刻只允许一个门处于工 作态，其余的必须处于高阻态，以便分时传送。
A1
& F1
B1
EN1
总线
△ △
An
&
Bn
Fn
ENn
例：画出输出波形。 1
A EN
C
B
△
&
F
C 1，Z1 AB A B； C 0，Z1 B.
3.集成规模分类
小规模(SSI):<100元器件 中规模(MSI):100-999元器件 大规模(LSI):1000-9999元器件 超大规模(VLSI):>100000元器件
4.设计方法和功能分类
非定制电路（标准逻辑器件） 全定制电路（专用集成电路） 半定制电路（PLD）
2.1 晶体管的开关特性
A B
A B
VCC
RC
Rb1
F
Rb2
－Vbb
&
F
4.或非门
真值表
A B FA
0 0
0 1
1 0
B
100
110
VCC RC Rb1 F=A+B Rb2
－Vbb
A
B ≥1
F
2.3 TTL集成逻辑门电路
1.根据工作环境温度和电源电压工作范围的 差别分为54系列和74系列。
2.根据工作速度和功耗分:
系列
2.动态特性
UD
t
ID
ID=UD/R
t
t1
t2
由图可见，反向恢复时间Δt2>>Δt1，影响二极管 开关速度的主要是Δt2。
时延的产生：
A.当外加电压由反向突然变为正向时，须等待PN结 内部建立起足够的电荷浓度梯度才会有扩散电流形 成，因而ID滞后于UD的跳变。
B.当外加电压突然由正向变成反向时，由于PN结内 部尚有一定数量的存储电荷，因而瞬间有较大的反 向电流，此后以指数规律趋于0。(实际有反向漏电 流is)。
IC Ib Ui Rb UBE
VCC RC
UCE
3.饱和状态(等效开关导通)
Ube>0(e结正偏) Ubc>0(c结正偏) 饱和状态: Ib≥Ibs=
VCC- Uces =
βRC
ICS β
Ib Ui Rb
(Ibs称为临界饱和基极电流)
VCC IC RC
UCE=0.3V UBE=0.7V
b
cb
c
Ubes
几乎所有超大规模集成器件，如超大规模存储器 件\可编程器件等都采用CMOS工艺制造。
2.5.1 场效应晶体管
场效应管有两种: 结型场效应管JFET
绝缘栅型场效应管MOS
N沟道 P沟道
耗尽型
增强型 耗尽型
增强型
MOS绝缘栅场效应管（N沟道） （1） 结构 金属铝 S G D SiO2绝缘层
N
N
P
P型基底
2.输入高电压
VCC
A 3.6V B
3.6V
R1 4K
2.1V
R2 1.6K 1V
T11.4V T2 R3 0.7V 1K
R4 130
Ω
T4
D3 F
T5 0.3V
A、B均为“1”
T1反向导通、T2饱和导通 T4截止、D3截止 T5通（深饱和）、输出“0”
2.3.2 参数与指标
TTL与非门主要外部特性参数： 输入开门电平、关门电平、输出逻辑电平、扇入 系数、扇出系数、平均传输时延和空载功耗等。 1.输入开门电平和关门电平 “1”:[U(1)-△U(1),U(1)],U(1)-△U(1)≈1.4V “0”:[U(0),U(0)+△U(0)],U(0)+△U(0)≈1V
2.1.1 二极管开关特性
一、理想开关
闭合 RAB=0
静态特性
U
AB R
断开 RAB ->∞
动态特性: △t
△t
0( 断开
闭合)
二、二极管开关 1.静态特性
二极管开关电路及特性曲线如图所示:
ID
UD
AB
R
ID
1/rD
UBR IS Ⅱ UTH
UD
Ⅲ
UD
I D I S (e VT 1)
硅管 UTH=0.7V
2.3.1 TTL与非门电路结构及工作原理
VCC
1.输入低电压 R1 4K
R2 1.6K
R4 130
Ω
A 0.3V
1V 5V
T4 4.3V
B 0.3V
T10.6V T2
R3 1K
0V
D3
F
T5 3.6V
A、B中任一个为“0” 或均为“0”
T1通（深饱和）、T2截止 T4通、D3通 T5截止、输出“1”
F
T2
T1
T1 T2 驱动管串联连接，T3 T4 负载管并联连接。
三、传输门(模拟开关) C
Ui
TG Uo
C
四、CMOS漏极开路输出门(OD)
可实现“线与”，必须外加上拉电阻，用于输出 驱动或用于输出电平的转换。
五、三态门(TS)
以TS反相器为例：
EN=0，F=A； EN=1，F=高阻态
CMOS电路注意事项：
2.1.2 双极型晶体三极管开关特性
一、静态特性
IC Ib Ui Rb UBE
VCC RC
UCE
晶体管开关电路
1.截止状态
截止条件:Ube≤0(工程上<0.5V)
结果: IC=0
c
c
Icbo
b
b
e
e
2.放大状态 Ube≈0.5～0.7V Ube>0(e结正偏) Ubc<0(c结反偏) IC=βIb
F A B (工作态)。
R1 4K
R2 1.6K
R4 130
VCC
A
M
T4
B
T1
T2
D3
EN
1
G
1
H
P
1RK3
F T5
EN=“0”时，M点为0.9V，Vb5=0V，故T4、T5均截止， 输出为高阻态(第三态)，相当于开路。
TS门的特点:Leabharlann (1)TS门不需外接上拉电阻；
(2)EN=1，电路处于工作状态，称为使能控制端高 电平有效的三态与非门；