第二章基本逻辑运算及集成逻辑门PPT课件

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二-十进制代码:用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码, 因各位的权值依次为8、4、2、1,故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1;余3码由8421码加0011 得到;格雷码是一种循环码,其特点是任何相邻的两个码字, 仅有一位代码不同,其它位相同。
即:(5555)10=5×103 +5×102+5×101+5×100 又如:(209.04)10= 2×102 +0×101+9×100+0×10-1+4 ×10-2
(1)数制:二进制
数码为:0、1;基数是2。 运算规律:逢二进一,即:1+1=10。 二进制数的权展开式: 如:(101.01)2= 1×22 +0×21+1×20+0×2-1+1 ×2-2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算,当两个变量取值相同时, 逻辑函数值为0;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为: L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010

基本逻辑运算解读

基本逻辑运算解读

3
T3 2
0.3V
饱和
(2)输入有低电平0.3V 时。
由于T4和D导通,所以: 该发射结导通, VB1=1V 。 T2 、 T3 都截止。 VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=3.6(V) 忽略流过RC2的电流,VB4≈VCC=5V 。 实现了与非门的逻辑 功能的另一方面: 输入有低电平时, 输出为高电平。
_
_
A B
=1
L=A + B
(1)两变量的“异或逻辑”和“同或逻辑”互为反 函数。
A B A ⊙ B A⊙ B A B A B A B A B AB A B AB A B A B
_ _ ___________ _ _ _ _ ___________ _ _
_________
________
A B
=
L=A + B
两变量的“异或逻辑”和“同或逻辑”互为反函 数。
(2) 多变量的“异或”及“同或”逻辑
多变量的“异或”或“同或”运算, 要利用两变量的“异 或门”或“同或门”来实现。
图 2 – 11 多变量的“异或”电路
图 2 – 12 多变量的“同或”电路
A B F F1 C ( A B) C A B C 由图2 - 11(b)得: F A B F C D 1 2 F F1 F2 ( A B) (C D) A B C D Y1 A B 由图2 - 12(a)得:Y Y1 ⊙ C ( A ⊙ B ) ⊙ C A ⊙ B ⊙ C Y1 A ⊙ B Y2 C ⊙ D 由图2 - 12(b)得:Y Y1 ⊙ Y2 ( A ⊙ B ) ⊙ (C ⊙ D ) A ⊙ B ⊙C ⊙ D

《数字电子技术(第三版)》2. 基本逻辑运算及集成逻辑门

《数字电子技术(第三版)》2. 基本逻辑运算及集成逻辑门

Y=A+ Y=A+B
功能表
开关 A 断开 断开 闭合 闭合 开关 B 断开 闭合 断开 闭合 灯Y 灭 亮 亮 亮
真值表
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
逻辑符号
Y 0 1 1 1
实现或逻辑的电 路称为或门。或 门的逻辑符号:
A B
≥1
Y=A+B
2.1.3、非逻辑(非运算) 2.1.3、非逻辑(非运算) 非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件(Y) 发生的条件(A)满足时,事件不发生;条件不 满足,事件反而发生。表达式为: Y=A 开关A控制灯泡Y
A E B Y
A断开、B接通,灯不亮。 断开、 接通 灯不亮。 接通, 断开
A E B Y
A接通、B断开,灯不亮。 接通、 断开,灯不亮。 接通 断开
A、B都接通,灯亮。 、 都接通,灯亮。 都接通
两个开关必须同时接通, 两个开关必须同时接通, 灯才亮。逻辑表达式为: 灯才亮。逻辑表达式为:
Y=AB
2.4 集成逻辑门
2.4.1 TTL与非门 TTL与非门 2.4.2 OC门和三态门 OC门和三态门 2.4.3 MOS集成逻辑门 MOS集成逻辑门 2.4.4 集成逻辑门的使用问题 退出
逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门(反相器)、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 逻辑0和1: 电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件 的导通、截止(即开、关)两种工作状态。 集成逻辑门 双极性晶体管逻辑门 TTL ECL I2L 单极性绝缘栅场效应管逻辑门 PMOS NMOS CMOS
(6)平均传输延迟时间tpd:从输入端接入高电平开始,到输出端 输出低电平为止,所经历的时间叫导通延迟时间(tpHL); 从输入端接入低电平开始,到输出端输出高电平为止,所经 历的时间叫截止延迟时间(tpLH)。 tpd=(tpHL+ tpLH)/2=3~40ns 平均传输延迟时间是衡量门电路运算速度的重要指标。 (7)空载功耗:输出端不接负载时,门电路消耗的功率。 静态功耗是门电路的输出状态不变时,门电路消耗的功率。其中: 截止功耗POFF是门输出高电平时消耗的功率; 导通功耗PON是门输出低电平时消耗的功率。 PON> POFF (8)功耗延迟积M:平均延迟时间tpd和空载导通功耗PON的乘积。 M= PON× tpd (9)输入短路电流(低电平输入电流)IIS:与非门的一个输入端直 接接地(其它输入端悬空)时,由该输入端流向参考地的电流。 约为1.5mA。

基本逻辑运算及集成逻辑门(PPT)

基本逻辑运算及集成逻辑门(PPT)

非逻辑的真值表
表 2 – 3 非逻辑的真值表
(a)功能表 A 假 真 F 真 假 A 0 1
(b)真值表 F 1 0
逻辑表达式(也叫逻辑函数式) 上述两个语句之间的因果关系属于非逻辑,也叫 非运算或者叫逻辑反。其逻辑表达式为:

FA


读作“F等于A非”。 通常称A为原变量, A 量, 二者共同称为互补变量。
2.3.2
逻辑运算的优先级别
逻辑运算的优先级别决定了逻辑运算的先后顺序。
在求解逻辑函数时,应首先进行级别高的逻辑运算。
各种逻辑运算的优先级别,优先顺序为:
长非号 异或 [乘] [加] 括号 同或
圆括号 非运算 与运算 或运算。
2.3.3 逻辑运算的完备性
表 2 – 1 与逻辑的真值表 (a)功能表 A 假 假 真 真 B 假 真 假 真 F 假 假 假 真 A 0 0 1 1 (b)真值表 B 0 1 0 1 F 0 2 – 1 与门逻辑电路实例图
F
2.1.1
与逻辑(与运算、 逻辑乘)
与逻辑关系只有当决定一件事情的所有条件 全部具备时,这件事情才会发生。 例如:
逻辑运算的完备性
利用“与”和“非”可以得出“或”;利用“或”
和“非”可以得出“与”。因此,“与非”、“或
非”、 “与或非”这三种复合运算中的任何一种都能
实现“与”、 “或”、“非”的功能,即这三种复合
运算各自都是完备集。因此,利用“与非门”、“或 非门”、“与或非门”中的任何一种, 都可以实现任 何逻辑函数,这给数字系统的制造、维修带来了极大 的方便。
E A B
F
与逻辑电路
逻辑的真值表
表 2 – 1 与逻辑的真值表

组合逻辑门(PPT02)

组合逻辑门(PPT02)

竞争冒险现象
定义
竞争冒险现象是指组合逻辑电路在实现逻辑功能时可能出现的不确定的输出状态。
产生原因
竞争冒险现象是由于组合逻辑电路中信号传输路径上的不同延迟时间引起的。当不同路径上的信 号同时到达输出端时,可能会产生短暂的不确定状态。
解决方法
为了消除竞争冒险现象,可以采用增加冗余项、引入时钟同步、使用滤波电路等方法。
逻辑表达式
XOR门的逻辑表达式是 Y=A·B'+A'·B,其中A和B是输入, Y是输出。
功能
实现异或运算,即当输入A和B不同时,输出Y为1;否则, 输出Y为0。
应用
异或门常用于实现数字比较、数据传输、算术运算等。
同或门
逻辑表达式
XNOR门的逻辑表达式是 Y=A·B+A'·B',其中A和B是输入,Y是 输出。
优先编码器
定义
优先编码器是一种组合逻辑电路,用于将多个输入信号中的最高优先级信号转换为二进制 代码。
工作原理
优先编码器根据输入信号的优先级顺序进行编码,优先级最高的输入信号对应的输出信号 为高电平,其他较低优先级的输入信号对应的输出信号为低电平。
应用
优先编码器广泛应用于数字系统和计算机中,用于实现多路选择和优先级控制。
感谢您的观看
应用
电路结构
由一个NMOS管或一个PMOS管组成。
用于实现非运算,如寄存器的清零信 号等。
NAND门
功能
实现逻辑与非运算,即当输入端 A和B都为1时,输出端Y为0;其
他情况下,输出端Y为1。
应用
用于实现与非运算,如多路选择 器的使能信号、寄存器的使能信
号等。
电路结构
由两个PMOS管或两个NMOS管 串联组成。

基本逻辑运算及集成逻辑门-课件

基本逻辑运算及集成逻辑门-课件

或非运算(NOR)
先对输入进行或运算,再对结果进行 非运算。在数字电路中,或非门实现 或非运算。
异或运算(XOR)
当输入中有且仅有一个为真时,输出 为真。在数字电路中,异或门实现异 或运算。
同或运算(XNOR)
当输入中两个值相同时,输出为真; 否则输出为假。在数字电路中,同或 门实现同或运算。
02 集成逻辑门电路
工作原理
寄存器和移位寄存器的工作原理都是基于双稳态触发器的状态保持和转换功能。通过控制 输入信号和时钟脉冲,可以实现数据的存储、传输和处理。
计数器与分频器
计数器
计数器是一种用于对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路。它可以根据需要设置计数范围,实现加法计数、减法计数或 可逆计数等功能。
分频器
分频器是一种用于将输入频率降低的时序逻辑电路。它可以将输入信号分频为较低的频率输出,实现频率的变换和控 制。
基本结构、工作原理、电压传输特性、输 入特性与输出特性、主要参数及应用。
CMOS集成逻辑门电路
CMOS反相器
基本结构、工作原理、电压传输特性、输入特性与输出 特性、主要参数。
CMOS漏极开路门(OD门)
基本结构、工作原理、电压传输特性、输入特性与输出 特性、主要参数及应用。
ABCD
CMOS传输门
基本结构、工作原理、电压传输特性、输入特性与输出 特性、主要参数及应用。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
分析设计要求,确定输入、输出变量,列真值表,写逻辑表 达式,化简逻辑表达式,画逻辑图。
常见组合逻辑电路的设计
编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、比较 器等。
组合逻辑电路中的竞争与冒险
1 2
竞争现象
门电路两个输入信号同时向相反方向变化的现象。

基本逻辑运算

基本逻辑运算
Vo
3 3.6V
2T 3 截止
3 主要参数
(1)TTL与非门提高工作速度的原理
a.采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
iB1
Rb1
4kΩ
+VCC Rc 2 1.6kΩ
3.6V
A B C
1
1V 1.4V
31
T1 β iB1
0.7V
0.3V
3
2T2
1
Re2 1kΩ
Vo
3
2T 3
b.采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。
应的输入电压。即输入高电压的3最.5 小值。在产B(品0.6V手,3.6V册) 中常
称为输入高电平电压,用VIHV(OH(mmiinn))23.5.0表2示.4V 。产C 品规C(1定.3V,V2.4I8HV() min)
=2V。(1.4-1.8V)
D(1.4V, 0.3V)
2.0
1.5
E(3.6V, 0.3V)
表2 -5 电位关系与正、 负逻辑
同样的方法可得到正与等于负或, 正异或等于负同或。
2.3 集 成 逻 辑 门
集成门电路的分类 1.按内部有源器件的不同分为:
双极型晶体管集成门电路:LSTTL、ECL、I2L 单极型MOS集成门电路:CMOS、NMOS、 PMOS、LDMOS、VDMOS…… 晶体管和MOS管集成门电路:BiCMOS
B
NP
A
C
NP
B C
1
+VCC ( +5V) Rb1
3
T1
1. 电路基本结构
Rb1 4kΩ
Rc 2 1.6kΩ
Vc 2
1
+VCC( +5V) Rc4 130Ω

数字电子技术_第2章_逻辑门

数字电子技术_第2章_逻辑门

第2章逻辑门内容提要:本章系统地介绍数字电路的基本逻辑单元—门电路,及其对应的逻辑运算与图形描述符号,并针对实际应用介绍了三态逻辑门和集电极开路输出门,最后简要介绍TTL集成门和CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。

2.1 基本逻辑门导读:在这一节中,你将学习:⏹与、或、非三种基本逻辑运算⏹与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能⏹逻辑门真值表的列法⏹画各种逻辑门电路的输出波形在逻辑代数中,最基本的逻辑运算有与、或、非三种。

每种逻辑运算代表一种函数关系,这种函数关系可用逻辑符号写成逻辑表达式来描述,也可用文字来描述,还可用表格或图形的方式来描述。

最基本的逻辑关系有三种:与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。

实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。

例如:实现“与”运算的电路称为与逻辑门,简称与门;实现“与非”运算的电路称为与非门。

逻辑门电路是设计数字系统的最小单元。

2.1.1 与门“与”运算是一种二元运算,它定义了两个变量A和B的一种函数关系。

用语句来描述它,这就是:当且仅当变量A和B都为1时,函数F为1;或者可用另一种方式来描述数字电子技术2它,这就是:只要变量A 或B 中有一个为0,则函数F 为0。

“与”运算又称为逻辑乘运算,也叫逻辑积运算。

“与”运算的逻辑表达式为: F A B =⋅ 式中,乘号“.”表示与运算,在不至于引起混淆的前提下,乘号“.”经常被省略。

该式可读作:F 等于A 乘B ,也可读作:F 等于A 与B 。

逻辑与运算可用开关电路中两个开关相串联的例子来说明,如图2-1所示。

开关A 、B 所有可能的动作方式如表2-1a 所示,此表称为功能表。

如果用1表示开关闭合,0表示开关断开,灯亮时F =1,灯灭时F =0。

则上述功能表可表示为表2-1b 。

这种表格叫做真值表。

它将输入变量所有可能的取值组合与其对应的输出变量的值逐个列举出来。

它是描述逻辑功能的一种重要方法。

表2-1a 功能表由“与”运算关系的真值表可知“与”逻辑的运算规律为:00001100111⋅=⋅=⋅=⋅= 表2-1b “与”运算真值表图2-1 与运算电路第二章 逻辑门 3简单地记为:有0出0,全1出1。

电子技术基础数字部分第二章逻辑门电路经典课件

电子技术基础数字部分第二章逻辑门电路经典课件

V5
A
V1
V2
F 输出管
V3
R2
输入级
中间级 (推拉式)输出级
(中间放大且驱动互补输出)
(1)A=1时,V1管处于发射结与集电结倒置使用放大状态,V2、V3导通,V4截止,有F=0;
VCC
+2.5V
高电平箝位电路提高输出的正向抗干扰能 力;(低电平输入时正向波动导致V导通,
但只要仍有IQ的存在即VZ导通,仍可以保证 高电平输出)
加速电容
A
提高低电平输入的 正向抗干扰能力
IRC RC
VZ
IQ
Cb
F
Rb
V
R' VCC
饱和的深度提高高电平输入时的负向抗干扰能力; 但饱和深度又降低了开关速度,增加了电路损耗;
1、逻辑非:某件事物发生的条件与结果相反的逻辑关系。 2、非门:实现逻辑非运算,且单端输入单端输出的电路。
3、BJT非逻辑电路基本结构及工作原理
VCC
Rb
A
RC
V
F
电位表
VA VF V 0V 5V 止 5V 0.3V 通
4、非门符号
1
A
F
实现了非 逻辑功能
真值表
AF 01 10
5、BJT非逻辑电路改进
CMOS负载
V OH(min)/V TTL负载
CMOS负载
V OL(max)/V TTL负载
VDD/VCC/V tpd/ns PD/mW NO VNH/V VNL/V
CMOS
74HC 74HCT
0.001 -0.001 -0.02
-4
0.001 -0.001 -0.02
-4
0.02
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F=A☉B
A☉A=0 A☉A=1 A☉1=A A☉0=A A☉B=A☉B=A⊕B A☉B=B☉A A☉(B☉C)=(A☉B)☉C A+(B☉C)=(A+B)☉(A+C)
2.3正负逻辑
一)正负逻辑: 在数字系统中,逻辑值是用 逻辑电平表示的.若用逻辑高电平UOH表示逻 辑“真”,用逻辑电平UOL表示逻辑“假”,则 称为正逻辑;反之,则称为负逻辑. 二)逻辑运算的优先级别:在求解逻辑函数时, 应首先进行级别高的逻辑运算. 三)逻辑运算的完备性:任何数字系统都可以 用“与” “或” “非”逻辑门来实现.称它 们为完备集. “与非” “或非” “与或非” 都是完备集.
基本逻辑运算 TTL与非门的工作原理 TTL与非门的特性与参数 OC门和三态门 MOS集成逻辑门 集成逻辑门使用中的实际问题
学习要求:
掌握逻辑代数的基本概念,学会用逻 辑函数描述逻辑问题的基本方法。 掌握集成逻辑门的功能分析及应用。
2.1基本逻辑运算
逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述.具有 “真” “假”两种可能,并且可以判定其“真” “假 ”的陈述语句叫逻辑变量.用ABCD表示.逻辑变量 只有“真” “假”两种可能,在逻辑数学中,把“真 ” “假”称为逻辑变量的取值,简称逻辑值,也叫逻 辑常量,用“1”表示“真”,用“0”表示“假”.虽然 “1”和“0”叫逻辑值,但是它们没有“大小”的含义 ,也无数量的含义.
TTL门输入电阻与输入电压的关系 RI<0.7K时 UI=VL RI>2K时 UI=VH
ROFF—关门电阻=0.7K RON —关门电阻=2K
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例:电路如图所示,标出输出电压的高低值
VH
&
0.2K
VL
≥1
3K
3. 输出特性
①与非门处于 输出低电平
(此时,IL为灌电流。 为保证UOL≤0.35V, 通常ILmax ≤25mA)
逻辑式: F=A •B=AB
AB F
逻辑门:与门
00 0 01 0 10 0 11 1
A
F
B
a. 国际流行
A
&F
B
b. IEEE 标准
A
F
B
c. 中国标准
2. 或运算(+)决定事件结果
的所有条件中,只要有一个满足,结果就 会发生.
逻辑式:
F=A +B
或门:
AB F
00 0 01 1 10 1 11 1
A B
F A F ≥1
B
a. standard
b. IEEE standard
A
F

B
c. China standard
3.非运算(¯ )
非运算是逻辑的否定,当条件具备时,结果不会发生,当条件不具备时,结果 一定会发生.
AF
逻辑式: F=Ā
01 10
1○
a. standard b. IEEE standard
c2
V3
A
B C
e1 e2 e3
V1 c1
V2 3k R3 360
R4
Ui
UCC R5 100
V4 F
V5 UO
0.3
UOL
D
UOFF UT UON
E UI(V)
CD段(转折区): 1.3 =<Ui<1.4V
AB段(截止 区):Ui<=0.6V
V2,V5导通 V2输入电阻 =R3//Rbe5 V2的放大倍数增加
BC段(线V性2区,V)5截0.止6<Ui<1.3V DE段(饱和区):Ui>1.4V
V2导通,V5截止
V2,V5饱和
大V2输入电阻=R3 V2反相放 目录
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2.输入负载特性
+UCC
R1 Ib1 UB1

I1
-UI
ห้องสมุดไป่ตู้
RI
V2
V5
R3
UI(V)
1.4 UOFF
0 ROFF RON
RI(kΩ)

c. China standard
2.2常用复合逻辑
1.与非逻辑
F AB A
B
F &
2.或非逻辑
FAB
A
F
B
或非门
3. 异或逻辑
FA BA BA B
A
=1
F
B
4.同或逻辑 F=A ⊙ B= ABAB
A
=
F
B
AB F
00 0 01 1 10 1 11 0
AB F
00 1 01 0 10 0 11 1
②与非门处于 输出高电平
(此时,IL为拉电流。 为保证UOH输出高电 平,通常IL ≤14mA)
2.4.1 TTL与非门
工作原理
第一级V1多射级输入(与) 第二级V2反相 第三级V3—V5互补推挽输出
R1 3k b1
R2 750
c2
V3
A
B C
e1 e2 e3
V1 c1
V2 3k R3 360
R4
UCC R5 100
V4 F
V5 UO
TTL与非门的各级工作状态 高电平3.6V 低电平0.3V
输入
V1
V2 V3 V4 V5 输 出 与非门状态
全部为高电位 倒置工作 饱和 导通 截止 饱和 低电位UOL 至少有一个为低电位 深饱和 截止 微饱和 导通 截止 高电位UOH
开门 关门
目录
<>
总目录
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e1
e2
e3
b
c


NNN

P

N
体 管
P型衬底

(a)
结 构
UCC
UCC
及 等 效 电 路
一个结论成立与否,取决于与其相关的前提条件是否 成立.结论与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数. 通常记作F=f(A,B,C…)
逻辑函数F也是一个逻辑变量,也叫输出变量.因此它 们也只有“1”和“0”两种取值,相对地把A,B,C…叫 做输入变量.
1. 与运算(•)
只有当决定一事件结果的所有条件同时具备时,结果才能发生.
5. 与或非逻辑
“与或非”逻辑是“与”, “或”, “非”三种基本逻辑 的组合.先“与”再“或”最后“非”。
FABCD
&
异或逻辑与同或逻辑公式
F=A⊕B
A⊕A=1 A⊕A=0 A⊕0=A A⊕1=A A⊕B=A⊕B=A☉B A⊕B=B⊕A A⊕(B⊕C)=(A⊕B)⊕C A(B⊕C)=AB⊕AC
R1
b
A e1 V1
e1 e2 e3 ABC
c
B e2 C e3
V2 V3
R1 b V4
P1
(b)
目录
<>
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2.4.2TTL与非门的特性与参数
⒈电压传输特性
UO(V) UOH A B 2.7 C
UT :阀值电压 1.4V UOFF : 开门电平 UON : 关门电平
R1 3k b1
R2 750
2.4集成逻辑门
把若干个有源器件和无源器件及其连线,按 照一定的功能要求,制作在同一块半导体基 片上,这样的产品叫集成电路.若它完成的功 能是逻辑功能或数字功能,则称为逻辑集成 电路或数字集成电路.最简单的数字集成电 路是集成逻辑门.
集成逻辑门,按照其组成的有源器件的不同 可分为两大类:一类是双极性晶体管逻辑门; 另一类是单极性绝缘栅场效应管逻辑门,简 称MOS门.
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