数字电路(第二章)课件
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数字逻辑课件——门电路概述
其中，i为流过二极管的电流；u为加到二极
管两端的电压；UT
kT q
k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电荷， 在常温下（即结温为27℃，T = 300K），VT ≈26mV； IS为反相饱和电流。
它和二极管的材料、工艺和尺寸有关，但对每只二 极管而言，它是一个定值。
9
i
二极管的特性也可用图 2-1-4的伏安特性曲线描 述。
5
2.1.2 半导体器件的开关特性
▪ 1. 半导体二极管的开关特性
因为半导体二极管具有单向导
电性，即外加正电压时导通，
+VCC
外加反电压时截止，所以它相
当于一个受外加电压极性控制
D
R
的开关，
uI
uO
S
如果用它取代图2-1-1中的S， 图2-1-3 二极管开关电路 就得到了图2-1-3所示的二极
管开关电路。
•以图2-1-10为例，设图中MOS管为
N沟道增强型，它的开启电压为UTN ， 则当uI = uGS < UTN时，MOS管工作
在截止区，D-S之间没有形成导电 沟道，沟道间电阻为109～1010Ω， 呈高阻状态，因此D-S间的状态就
像开关断开一样。
图2-1-10 MOS管的 开关电路
20
当uI = uGS > UTN时，且uGD > UTN，则
当uI ≤ 0时，uBE ≤ 0，三极管工
作在截止区，其工作特点是基极电
流iB ≈ 0，集电极电流iC = ICE
≈ 0，因此三极管的集-射极之间 相当于一个断开的开关。
输出电压为uo = UOH ≈ VCC 。
图2-1-7 双极型三 极管开关电路
16
数字电子技术课件第二章优秀课件
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。
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)
N uCE
IBS0.09m 4 A
因为0<iB<IBS，三极管工作在放大 状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，
因为iB>IBS，三极管工作在 饱和状态。输出电压：
输出电压：
uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
uo＝UCES＝0.3V
2.2.2半导体三极管的开关特性
一、三极管的开关作用及其条件
ui/V uo/V
逻辑电平
0 0.7 0.3 1 1 1.7 3 3.7 55
真值表 ui uo
00 11
二极管开关电路
三极管的开关特性
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点
工作状态 条件
偏置情况
工
作 集电极电流
特
点
ce 间 电 压
ce 间 等 效 电 阻
截止 iB＝ 0 发射结反偏 集电结反偏 uBE< 0， uBC< 0 iC＝ 0
＋
ui=UIL<0.5V
uo=+VCC
－
e
－
饱和状态
+VCC
数字电路逻辑函数以及简化ppt课件
异或的逻辑表达式为：
LAB
A
B
A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
A
=1
B
L=A + B
1
1
0
(a)
(b)
7.同或
同或是异或的非运算，即当两个变量取值相同时，逻辑函数值 为1；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为0。
A
同或的逻辑表达式为可：编辑L课件A PP T BA•BA•B B
=1
L
5
2.1.2 逻辑函数及其表示方法
列出函数的真值表如表。
可编辑课件PPT
6
一般地说，若输入逻辑变量A、B、 C…的取值确定以后，输出逻辑变量L的 值也唯一地确定了，就称L是A、B、C的
逻辑函数，写作：
L=f（A，B，C…）
逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个 突出的特点：
（1）逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。 （2）函数和变量之间的关系是由“与”、 “或”、“非”三种基本运算决定的。
或逻辑举例：
若用逻辑表达式
来描述，则可写为： L＝A+B
可编辑课件PPT
2
3．非运算——某事情发生与否，仅取决于一个条件，而 且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生；条 件不具备时L事 A情才发生。 非逻辑举例：
若用逻辑表达式来描述， 则可写为：
LA
可编辑课件PPT
3
4．与非 ——由与运算和非运算组合而成。
可编辑课件PPT
7
二、逻辑函数的表示方法
1．真值表——将输入逻辑变量的各种可能取值和相应的函数值排列 在一起而组成的表格。
第2章1数电完整。PPT课件
第二章 门电路
数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件。 “门”：即一种开关，在一定条件下它允许信 号 通过，条件不满足，信号就通不过。 即：门电路的输入信号与输出信号之间有一定 基的本逻逻辑辑关门系电。路：故“门与电”路门又、称“为或逻”辑门门、电“路非” 门。 二值逻辑：逻辑0、逻辑1。0的“非”即1。
1 00 1 11
5. 逻辑符号
A B
&
Y
7
2.2 简单的与、或、非门电路
2.二极管或门
1)电路组成(以二输入为例)
2)工作原理
Ua Ub 00 0 3v 3v 0 3v 3v
Da Db
截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
UY
0 2.3v 2.3v 2.3v
4)输出函数式 Y=A+B
5)逻辑符号
三. MOS管开关等效电路（理想情况下） 1、NM OS 管开关等效电路
当UGS≥2v时，TN导通： 当UGS<2v时，TN 截止
2、PMOS管开关等效电路。
当UGS≤-2v时，TP导通： 当UGS>-2v时T, P截止：（等效开关图同上）
§2.2 简单的与、或、非门电路
1. 二极管与门
+VCC
1.电路组成（以二输入为例） A
在输入高平电压上的最大噪
声（或干扰）电压VNH。
VNHVILVON
表征门的 抗干扰能力
3)扇出系数NO
与非门能带同类门的最大个数。表示负载能力。
A B
≥1
Y
3.真值表
A BY 0 00 0 11 1 01 1 11
8
2.2 三极管非门
2.工作原理
1.电原理图
数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件。 “门”：即一种开关，在一定条件下它允许信 号 通过，条件不满足，信号就通不过。 即：门电路的输入信号与输出信号之间有一定 基的本逻逻辑辑关门系电。路：故“门与电”路门又、称“为或逻”辑门门、电“路非” 门。 二值逻辑：逻辑0、逻辑1。0的“非”即1。
1 00 1 11
5. 逻辑符号
A B
&
Y
7
2.2 简单的与、或、非门电路
2.二极管或门
1)电路组成(以二输入为例)
2)工作原理
Ua Ub 00 0 3v 3v 0 3v 3v
Da Db
截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
UY
0 2.3v 2.3v 2.3v
4)输出函数式 Y=A+B
5)逻辑符号
三. MOS管开关等效电路（理想情况下） 1、NM OS 管开关等效电路
当UGS≥2v时，TN导通： 当UGS<2v时，TN 截止
2、PMOS管开关等效电路。
当UGS≤-2v时，TP导通： 当UGS>-2v时T, P截止：（等效开关图同上）
§2.2 简单的与、或、非门电路
1. 二极管与门
+VCC
1.电路组成（以二输入为例） A
在输入高平电压上的最大噪
声（或干扰）电压VNH。
VNHVILVON
表征门的 抗干扰能力
3)扇出系数NO
与非门能带同类门的最大个数。表示负载能力。
A B
≥1
Y
3.真值表
A BY 0 00 0 11 1 01 1 11
8
2.2 三极管非门
2.工作原理
1.电原理图
数字逻辑教学课件 数字电路2-4
4. 中规模组合逻辑部件 掌握典型集成电路的外部功能、扩展、应用。
–数据选择器:根据地址码的要求，从多路输入信号中 选择其中一路输出。
选择数据
应用：
并 —> 串
实现组合逻辑
–译码器：特定意义信息的二进制代码翻译出来，常用的 有二进制译码器、二-十进制译码器、数码显示译码器。
片选、地址译码
应用：
实现数据分配
0110 1 0110
7＋5＝12
＝（0001 0010）8421
75 0111
0101 1100
0110 1 0010
一旦需要修正，则8421码必有进位输出。
判 9 加 6 修正电路：
1)当有进位输出 或 2) 当和数＞9；
应修正让其产生进位，且加（0110）;
设计两个一位8421BCD码加法电路应由三部分组成。
§2.6 数值比较器和加法器
§2.6.1 数值比较器（comparator)
比较两个二进制数的大小。
A0
A1
A2
1. 四位数值比较器（74LS85)
A3
A<B
1) 结构与功能：
A=B A>B
B0
输入信号：数码输入
B1 B2
级联输入（低位比较结果）B3
输出信号：比较结果
0 COMP
1 2
P
3 P<Q FA<B
奇校验位（监督位）： P C1 C2 C2 Cn 1
74LS280
A B C EVEN D
E F ODD G H
“1” I
奇校验位
3) 校验位产生 / 校验检测
D0
D7
片1奇校验 位产生器
【精品PPT】数字电子技术基础全套课件-2(2024版)
一、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,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
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。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
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,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
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。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
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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序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
公式
0A=0 1A = A AA=A A A′= 0 AB=BA A (B C) = (A B) C A (B +C) = A B + A C (A B) ′ = A′ + B′ (A ′) ′ = A
序号 10 11 12 13 14 15 16 17 18
公式 1′ = 0; 0′= 1
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开； 以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮； 三种电路的因果关系不同：
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4
与
• 条件同时具备，结果发生
• Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 0 00 0 10 1 00 1 11
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5
或
• 条件之一具备，结果发生
•，•，01，10，
原变量 反变量
反变量 原变量 不属于单个变量的 上的反号保留不变
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19
2.4.2 反演定理
• 应用举例：
YA(BC)CD Y(ABC)(CD)
ACBCADBCD
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20
2.5 逻辑函数及其表示方法
• 2.5.1 逻辑函数
• Y=F(A,B,C,······)
• 波形图 将输入变量所有取值可能与对应输出按时间顺序排 列起来画成时间波形。
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24
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25
• 卡诺图
• EDA中的描述方式 HDL (Hardware Description Language)
VHDL (Very High Speed Integrated Circuit …) Verilog HDL
1 + A= 1 0 +A=A A+A=A A + A′ = 1 A +B = B + A A + (B +C) = (A + B) + C A + B C = (A +B)(A +C) (A+ B) ′ = A′B′
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12
公式（17）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
2.3.2 若干常用公式
序号 21 22 23 24 25
26
公
式
A+AB=A
A +A ′B = A + B
A B + A B′ = A
A ( A + B) = A
A B + A′ C + B C = A B + A′ C
A B＋ A′ C + B CD = A B + A′ C
A (AB) ′ = A B′ ; A′ (AB) ′ = A′
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15
2.4 逻辑代数的基本定理
• 2.4.1 代入定理
------在任何一个包含A的逻辑等式中，若以 另外一个逻辑式代入式中A的位置，则等式依然成
立。
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16
2.4.1 代入定理
• 应用举例：
式（17） A+BC = (A+B)(A+C)
A+B(CD) = (A+B)(A+CD) = (A+B)(A+C)(A+D)
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17
2.4.1 代入定理
• 应用举例： 式 （8）
( A B ) A B 以 B C 代入 B
( A B C ) A ( BC ) A B C
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18
2.4 逻辑代数的基本定理
变换顺序 先括号，
• 2.4.2 反演定理
然后乘，最后加
-------对任一逻辑式 YY
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9
几种常用的复合逻辑运算
• 同或
• Y= A ⊙B
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 1
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10
2.3 逻辑代数的基本公式和常用公式
2.3.1 基本公式 2.3.2 常用公式
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11
2.3.1 基本公式
证明方法：推演 真值
表
• 根据与、或、非的定义，得表2.3.1的布尔恒等式
这三种取值的任何一种都使Y=1, 所以 Y= ?
------若以逻辑变量为输入，运算结果为输出， 则输入变量值确定以后，输出的取值也随之而定。 输入/输出之间是一种函数关系。
注：在二值逻辑中， 输入/输出都只有两种取值0/1。
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21
2.5.2 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
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22
•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
输出
Y1 Y2 ···· 输出对应的取值
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23
• 逻辑式 将输入/输出之间的逻辑关系用与/或/非的运算式 表示就得到逻辑式。
• 逻辑图 用逻辑图形符号表示逻辑运算关系，与逻辑电路 的实现相对应。
EDIF DTIF 。。。
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26
举例：举重裁判电路
YA(BC)
AB 00 00 01 01 10 10 11 11
CY 00 10 00 10 00 11 01 11
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27
各种表现形式的相互转换：
• 真值表 逻辑式 例：奇偶判别函数的真值表
• A=0,B=1,C=1使 A′BC=1 • A=1,B=0,C=1使 AB′C=1 • A=1,B=1,C=0使 ABC′ =1
《数字电子技术基础》（第五版）
邮政编码：100084 电子信箱： 联系电话：
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1
第二章 逻辑代数基础
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2
2.1 概述
• 基本概念
逻辑： 事物的因果关系
逻辑运算的数学基础：
逻辑代数
在二值逻辑中的变量取值： 0/1
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3
2.2 逻辑代数中的三种基本运算
与（AND）
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13
公式（17）的证明（真值表法）：
ABC BC 000 0 001 0 010 0 011 1 100 0 101 0 110 0 111 1
A+BC 0 0 0 1 1 1 1 1
A+B A+C （A+B）(A+C)
0
0
0
0
1
0
1
00
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1
1
1
1
Байду номын сангаас
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14
• Y= A OR B = A+B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
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6
非
• 条件不具备，结果发生 • YANOA T
A
Y
0
1
1
0
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7
几种常用的复合逻辑运算
• 与非
或非
与或非
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8
几种常用的复合逻辑运算
• 异或
• Y= A B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 0