数字电路逻辑设计集成逻辑门
数字电路与逻辑设计(第二版)章图文 (2)
第2章 组合逻辑电路
2.1 集成门电路 2.2 组合逻辑电路的分析和设计 2.3 组合逻辑电路中的竞争-冒险
第2章 组合逻辑电路
2.1 集成门电路
2.1.1 TTL门电路 TTL门电路由双极型三极管构成,它的特点是速度
快、抗静电能力强、集成度低、功耗大,目前广泛应用 于中、小规模集成电路中。TTL门电路有74（商用） 和54（军用）两大系列,每个系列中又有若干子系列,例 如，74系列包含如下基本子系列：
4)传输延时tP 传输延时tP指输入变化引起输出变化所需的时间,它 是衡量逻辑电路工作速度的重要指标。传输延时越短, 工作速度越快,工作频率越高。tPHL指输出由高电平变 为低电平时,输入脉冲的指定参考点（一般为中点）到 输出脉冲的相应指定参考点的时间。tPLH指输出由低电 平变为高电平时,输入脉冲的指定参考点到输出脉冲的 相应指定参考点的时间。标准TTL系列门电路典型的 传输延时为11ns;高速TTL系列门电路典型的传输延时 为3.3ns。HCT系列CMOS门电路的传输延时为7ns;AC 系列CMOS门电路的传输延时为5ns;ALVC系列CMOS 门电路的传输延时为3ns。
第2章 组合逻辑电路
图2―2和图2―3分别给出了TTL电路和CMOS电 路的输入/输出逻辑电平。
当输入电平在UIL(max)和UIH(min)之间时,逻辑电路可 能把它当作0,也可能把它当作1，而当逻辑电路因所接 负载过多等原因不能正常工作时,高电平输出可能低于 UOH(min),低电平输出可能高于UOL(max)。
第2章 组合逻辑电路
74AC和74ACT:先进CMOS(Advanced CMOS)。 74AHC和74AHCT:先进高速CMOS(Advanced High speed
人邮社数字电路逻辑设计习题答案
习题参考解答第1章基本知识1．什么是数字信号？什么是模拟信号？（注：所有蓝色标题最后均去掉！）答案：数字信号：指信号的变化在时间上和数值上都是断续的，或者说是离散的，这类信号有时又称为离散信号。
例如，在数字系统中的脉冲信号、开关状态等。
模拟信号：指在时间上和数值上均作连续变化的信号。
例如，温度、交流电压等信号。
2．数字系统中为什么要采用二进制？答案：二进制具有运算简单、物理实现容易、存储和传送方便、可靠等优点。
3．机器数中引入反码和补码的主要目的是什么？答案：将减法运算转化为加法运算，统一加、减运算，使运算更方便。
4．BCD码与二进制数的区别是什么?答案：二进制数是一种具有独立进位制的数，而BCD码是用二进制编码表示的十进制数。
5．采用余3码进行加法运算时，应如何对运算结果进行修正？为什么？答案：两个余3码表示的十进制数相加时，对运算结果修正的方法是：如果有进位，则结果加3；如果无进位，则结果减3。
为了解决四位二进制运算高位产生的进位与一位十进制运算产生的进位之间的差值。
6．奇偶检验码有哪些优点和不足？答案：奇偶检验码的优点是编码简单，相应的编码电路和检测电路也简单。
缺点是只有检错能力，没有纠错能力，其次只能发现单错，不能发现双错。
7．按二进制运算法则计算下列各式。
答案：（1）110001 （2）110.11 （3）10000111 （4）1018．将下列二进制数转换成十进制数、八进制数和十六进制数。
答案：（1）（117）10 ，（165）8 ，（75）16（2）（0.8281）10 ，（0.65）8 ，（0.D4）16（3）（23.25）10 ，（27.2）8 ，（17. 4）169．将下列十进制数转换成二进制数、八进制数和十六进制数（精确到二进制小数点后4位）。
答案：（1）（1000001）2 ，（101）8 ，（41）16（2）（0.0100）2 ，（0.20）8 ，（0.40）16（3）（100001.0101）2 ，（41.24）8 ，（21.50）1610．写出下列各数的原码、反码和补码。
《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。
数字电路逻辑设计(第二版) 王毓银 电子科技大学
3.5.4 CMOS逻辑门电路
3.5.5 BiCMOS门电路
3.5.6 CMOS电路的正确使用方法
3.6 VHDL描述逻辑门电路
3.6.1 VHDL描述电路的基本方法
3.6.2 VHDL描述逻辑门电路
习题
第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路分析
6.4.1 设计给定序列信号的产生电路
6.4.2 根据序列循环长度M的要求设计发生器电路
6.5 时序逻辑电路的VHDL描述
6.5.1 移位寄存器的VHDL描述
6.5.2 计数器的VHDL描述
习题
第7章 半导体存储器
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的特点与应用
5.3 主从触发器
5.3.1 主从触发器基本原理
5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象
5.3.3 主从J-K触发器集成单元
5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性
5.4 边沿触发器
5.4.1 维持一阻塞触发器
5.4.2 下降沿触发的边沿触发器
10.2.6 DAC的转换精度与转换速度
10.3 模数转换器（ADC）
10.3.1 模数转换基本原理
10.3.2 并联比较型ADC
10.3.3 逐次逼近型ADC
10.3.4 双积分型ADC
10.4 集成ADC及其应用举例
双积分型集成ADC
10.4.2 逐次逼近型集成ADC
2.1.3 真值表与逻辑函数
2.1.4 逻辑函数相等
2.1.5 三个规则
2.1.6 常用公式
2.1.7 逻辑函数的标准形式
数字电路逻辑设计课程设计
数字电路逻辑设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电路基本概念，掌握逻辑门电路的工作原理和功能；2. 学会使用逻辑代数进行简单的逻辑表达式推导和化简；3. 掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法；4. 了解数字电路的测试和调试方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的组合逻辑电路和时序逻辑电路；2. 能够使用逻辑门集成电路进行电路搭建和测试；3. 能够分析数字电路中存在的问题，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路逻辑设计的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的创新意识，敢于尝试新方法，提高解决问题的能力；4. 培养学生严谨的学习态度，注重实验操作的规范性和安全性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握数字电路基本知识的基础上，能够运用所学技能进行逻辑设计，培养其创新思维和实际操作能力。
课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字电路基本概念：逻辑门电路、逻辑函数、逻辑代数；2. 组合逻辑电路设计：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元；3. 时序逻辑电路设计：触发器、计数器、寄存器、移位寄存器；4. 数字电路测试与调试：故障分析、测试方法、调试技巧；5. 实践操作：使用集成电路搭建组合逻辑电路和时序逻辑电路，进行测试与分析。
教学大纲安排如下：1. 数字电路基本概念（1课时）：介绍逻辑门电路、逻辑函数和逻辑代数，引导学生理解数字电路的基本组成和工作原理；2. 组合逻辑电路设计（2课时）：讲解组合逻辑电路的设计方法，举例说明编码器、译码器等常见组合逻辑电路；3. 时序逻辑电路设计（2课时）：介绍时序逻辑电路的特点，讲解触发器、计数器等时序逻辑电路的设计方法；4. 数字电路测试与调试（1课时）：分析数字电路常见故障，教授测试与调试方法；5. 实践操作（2课时）：指导学生使用集成电路进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的搭建、测试与分析。
数字电路与逻辑设计-
卡诺图化简
卡诺图化简是通过填涂卡诺图来化简 逻辑函数，通过圈并和圈乘的方法来 合并最小项。
04
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路简介
组合逻辑电路
由门电路组成的数字电路，用于执行逻辑运算。
特点
输入和输出之间没有存储功能，仅根据当前输入 产生输出。
应用
如编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路的分析
分析步骤 列出逻辑表达式；
强、精度高等优点。
逻辑运算和存储功能
02
数字电路具有逻辑运算和存储功能，可以实现各种复杂的逻辑
函数和数据存储。
高集成度和高性能
03
随着微电子技术的发展，数字电路的集成度越来越高，性能越
来越强大，可以实现高速、高可靠性的信息处理。
03
逻辑设计基础
逻辑代数简介
01
逻辑代数定义
逻辑代数是一种用于描述逻辑关 系的数学系统，它使用二进制变 量来表示逻辑值。
物联网技术的发展将推动数字电路在智能感 知和数据处理方面的应融合，实现 更加智能化的应用。
绿色环保
随着环保意识的提高，低功耗、低污染的数 字电路将成为未来的重要发展方向。
THANKS
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波形图
波形图是一种用于表示逻辑函数时间变化的图形方法，它通过波 形的形状和幅度来表示逻辑值。
逻辑函数的化简
公式化简
波形图化简
公式化简是通过代数方法对逻辑表达 式进行化简，常用的化简方法有合并 律、分配律、吸收律等。
波形图化简是通过观察波形图的形状 和幅度来化简逻辑函数，通过调整波 形的相位和幅度来简化函数。
02
03
基本逻辑运算
真值表
逻辑代数包括与、或、非三种基 本逻辑运算，以及一些复合逻辑 运算。
数字电路与逻辑设计复习
第二章 逻辑函数及其简化 公式法化简
① F=(A⊕B)(B⊕C) ●A+B+A+C
解: F=[(A⊕B)(B⊕C) +A+B] ●(A+C) =[(AB+AB)(BC+BC)+A+B) ●(A+C)
第二章 逻辑函数及其简化 1 若A、B、C、D、E为某逻辑函数输入变量，函数的最大项表达式 所包含的最大项的个数不可能是： A 32 B 15 C 31 D 632 2 以下表达式中符合逻辑运算规则的是： A. C●C=C2 B. 1+1=10 C. 0﹤1 D. A+1=1 3 符合逻辑运算规则的是: A. 1×1=1 B. 1+1=10 C. 1+1=1 D. 1+1=2 4 逻辑函数F=AB+CD+BC的反函数F是:_____;对偶函数F﹡是:____; 5 逻辑代数的三个重要规则是:_________,__________,_________ 当逻辑函数有n个变量时,共有____种变量取值组合。 6 异或与同或在逻辑上正好相反，互为反函数，对吗？ 7 逻辑变量的取值，1比0大，对吗？ 8 F=A⊕B⊕C=A⊙B⊙C,对吗? 答案：1. D 2. D 3. C 4. ___ 5. ____ ____ 6. √ 7. × 8. √
第一章 绪论 1．数制的转换 (1)任意进制→十进制(按位权展开相加) (2)十进制→任意进制(除R取余,乘R取整) (3) 二进制--八进制--十六进制(中介法) (4)精度要求(1/Ri＜精度要求值) 2．常用的BCD码 有权码(8421码、2421码、5121码、631-1码) 无权码(余3码，移存码、余3循环码)。
数字集成电路--电路、系统与设计
数字集成电路是现代电子产品中不可或缺的一部分，它们广泛应用于计算机、手机、汽车、医疗设备等领域。
数字集成电路通过在芯片上集成大量的数字电子元件，实现了电子系统的高度集成和高速运算。
本文将从电路、系统与设计三个方面探讨数字集成电路的相关内容。
一、数字集成电路的电路结构数字集成电路的电路结构主要包括逻辑门、寄存器、计数器等基本元件。
其中，逻辑门是数字集成电路中最基本的构建元件，包括与门、或门、非门等，通过逻辑门的组合可以实现各种复杂的逻辑功能。
寄存器是用于存储数据的元件，通常由触发器构成；而计数器则可以实现计数和计时功能。
这些基本的电路结构构成了数字集成电路的基础，为实现各种数字系统提供了必要的支持。
二、数字集成电路与数字系统数字集成电路是数字系统的核心组成部分，数字系统是以数字信号为处理对象的系统。
数字系统通常包括输入输出接口、控制单元、运算器、存储器等部分，数字集成电路在其中充当着处理和控制信号的角色。
数字系统的设计需要充分考虑数字集成电路的特性，包括时序和逻辑的正确性、面积和功耗的优化等方面。
数字集成电路的发展也推动了数字系统的不断完善和创新，使得数字系统在各个领域得到了广泛的应用。
三、数字集成电路的设计方法数字集成电路的设计过程通常包括需求分析、总体设计、逻辑设计、电路设计、物理设计等阶段。
需求分析阶段需要充分了解数字系统的功能需求，并将其转化为具体的电路规格。
总体设计阶段需要根据需求分析的结果确定电路的整体结构和功能分配。
逻辑设计阶段是将总体设计转化为逻辑电路图，其中需要考虑逻辑函数、时序关系、并行性等问题。
电路设计阶段是将逻辑电路图转化为电路级电路图，包括门电路的选择和优化等。
物理设计阶段则是将电路级电路图转化为实际的版图设计，考虑布线、功耗、散热等问题。
在每个设计阶段都需要充分考虑电路的性能、面积、功耗等指标，以实现设计的最优化。
结语数字集成电路作为现代电子系统的关键组成部分，对于数字系统的功能和性能起着至关重要的作用。
数字电子技术逻辑门电路课件
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。 （2）负载能力差。
+VCC（+5V）
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC（+5V） R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法：
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通， 由于T2饱和导通，VC2=1V。
由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时，存在 一个0.7V的门槛电压（锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为：
《数字电路与逻辑设计》教学大纲
《数字电路与逻辑设计》教学大纲课程名称: 数字电路与逻辑设计课程代码：0773127课程性质：专业必修课程说明：讲授+实训总学时数：64（48+16）学分数：4（理论3+实训1）适用专业：计算机科学与技术（本科）一、课程简介《数字电路与逻辑设计》是计算机科学与技术专业的必修课程，是一门集数字电子技术与逻辑设计、软件与硬件、理论与实践为一体的课程。
作为一门学科与专业技术基础性课程，本课程的学习将为学生后续的计算机组成与体系结构、操作系统、计算机网络基础、单片机原理及应用、嵌入式应用与开发等课程的学习打下必要的基础。
（一）课程目标围绕各种电子元器件构成的组合电路和时序电路的分析学习和实训，使学生在获得数字电子技术方面的基础理论和基本技能的同时，注重培养学生的数字电路分析思路和设计理念，结合计算机相关知识，理解计算机系统结构，并为后继相关课程的深入学习和实际应用打下理论基础。
职业能力目标●对逻辑电路基本单元（门电路和触发器）的特性和工作原理的掌握；●组合逻辑电路、时序逻辑电路分析和设计能力的培养；●对数字集成新技术的了解；●能使用Multisim平台仿真验证、分析和设计简单的数字电路或较为复杂的数字系统；●数字系统综合设计和应用能力的培养；●跟踪新知识与新技术的学习能力的培养；●沟通与表达能力的培养。
（二）课程设计思路本课程着眼于培养学生的设计理念和提升工程实践技能，为后继相关课程的深入学习和实际应用打下基础，激发学生对计算机在嵌入式方向应用的兴趣。
本课程设计以培养学生数字电路的分析和设计能力为核心。
课堂主要以理论教学为主，进行每章节知识点的讲解，章节中穿插辅以Multisim平台仿真案例实训教学；课外以单元练习、课后辅导为主，辅以学生自学文档资料、mooc学习。
让学生在教、学、做中掌握知识要义，养成学生重器件功能及应用等外部特性、轻内部结构分析，逐步养成学生查阅手册、选择元器件参数的能力。
（三）课程内容框架本课程包含理论体系和实践体系。
ttl、cmos集成与非门电路的主要参数和意义
ttl、cmos集成与非门电路的主要参数和意义文章标题：深度解读ttl、cmos集成与非门电路的主要参数和意义一、引言TTL和CMOS集成与非门电路是数字电路中常见的两种逻辑门电路，它们在数字系统设计中扮演着重要的角色。
本文将深入探讨这两种电路的主要参数和意义，帮助读者更好地理解数字电路设计的基础知识。
二、TTL集成与非门电路的主要参数和意义1. 逻辑电平TTL集成与非门电路的逻辑电平指的是输入电压和输出电压的标准数值范围，其中高电平通常定义为2.4V至5V，低电平定义为0V至0.8V。
这个参数的意义在于确保在不同的电路之间可以进行可靠的信号传输和逻辑运算。
2. 传输延迟TTL集成与非门电路的传输延迟指的是从输入信号变化到输出信号变化所经过的时间。
传输延迟的主要影响因素包括晶体管的开关速度和电路中的负载电容等。
理解传输延迟对于设计高速数字系统至关重要，可以帮助设计师合理安排信号的传输路径和减小信号的时延。
3. 功耗TTL集成与非门电路的功耗是指在逻辑运算和信号放大过程中消耗的电能。
功耗的高低直接影响到电路的发热和稳定性。
合理控制功耗可以延长电路的寿命并减少系统的散热设计成本。
4. 抗干扰能力TTL集成与非门电路的抗干扰能力指的是在外部噪声和干扰的情况下，电路能够正确地进行逻辑运算和输出稳定的信号。
提高电路的抗干扰能力对于在工业环境中稳定运行至关重要。
5. 个人观点我认为TTL集成与非门电路在数字系统设计中具有重要的地位，其稳定性和可靠性经过了长期的验证，是非常成熟和可靠的数字逻辑电路。
三、CMOS集成与非门电路的主要参数和意义1. 静态功耗CMOS集成与非门电路的静态功耗指的是在无输入信号的情况下，由于晶体管的导通而导致的功耗。
静态功耗是CMOS电路一个重要的参数，尤其在移动设备和电池供电的场景下，合理控制静态功耗对于延长电池寿命至关重要。
2. 输入电阻CMOS集成与非门电路的输入电阻是指输入端对于外部信号的阻抗大小，它决定了电路的输入信号的驱动能力和对外部环境的适应能力。
《数字电子技术基础》——集成逻辑门电路
（6）扇入扇出数。
扇入数：
--门电路输入端的个数，用NI表示。 扇出对数于：一个2输入的“或非”门，其扇入数NI＝2。
--门电路在正常工作时，
所能带同类门电路的最大数目， 它表示带负载能力。
&
IOH IIH
拉电流负载：（存在高电平下限值）。
&
N OH
I
（驱动门）
OH
I
（负载门）
IH
IIH &
...
2.2 TTL集成逻辑门电路
2.2.1 TTL与非门电路 2.2.2 TTL集电极开路门和三态门电路 2.2.3 TTL集成电路的系列产品
2.2.1 TTL与非门电路
输入级和输出级均采用晶体三极管，称为晶体三极 管-晶体三极管逻辑电路，简称TTL电路。
1.电路结构
R1
R2
R4 +UCC
A B
D1
T1 D2
T3
T2
D3
F
T4 R3
输入级 中间级 输出级
（1）输入级。
对输入变量实现“与”运算，
输入级相当于一个与门。
A
（2）中间级。
B D1
实现放大和倒相功能。向后级
提供两个相位相反的信号，分
别驱动T3、T4管。
（3）输出级。
R1 T1 D2
输入级
R2 T2
R3 中间级
R4 +UCC T3
D3 F
1.二极管的开关特性
（1）静态特性。
iD /mA
阳极
阴极
0.5 0.7 uD/V
(VT)
（a） 电路符号
（b）特性曲线
二极管当作开关来使用正是利用了二极管的单向导电性。
数字电路逻辑设计组合逻辑电路
数字电路逻辑设计组合逻辑电路数字电路逻辑设计是计算机科学中的一个重要领域，它涉及将基本的逻辑门和其他组件组合成复杂的电路，以实现特定的功能。
组合逻辑电路是一种基于逻辑门的电路，其输出仅取决于其输入，而不考虑电路的状态或历史。
首先，让我们介绍一些常见的逻辑门。
逻辑门是数字电路的基本构建块，它们接受一组输入信号，并根据特定的逻辑规则产生一个输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
与门是一种逻辑门，只有当所有输入信号都为1时，输出信号才为1。
与门的真值表如下：输入输出A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1与门的符号是一个圆圈，输入信号通过直线连接到圆圈的左侧，输出信号通过直线连接到圆圈的右侧。
或门是一种逻辑门，只要有一个输入信号为1，输出信号就为1。
或门的真值表如下：输入输出A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1或门的符号是一个加号，输入信号通过直线连接到加号的左侧，输出信号通过直线连接到加号的右侧。
非门是一种逻辑门，它只有一个输入信号，并将其反转。
非门的真值表如下：输入输出A Y0 11 0非门的符号是一个小圆圈，输入信号通过直线连接到小圆圈的左侧，输出信号通过直线连接到小圆圈的右侧。
异或门是一种逻辑门，只有当输入信号中有奇数个1时，输出信号才为1。
异或门的真值表如下：输入输出A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 0异或门的符号通常是一个加号，上面带有一个小圆圈。
输入信号通过直线连接到加号的左侧，输出信号通过直线连接到加号的右侧。
这些逻辑门可以通过组合连接和配置来实现更复杂的逻辑功能。
例如，我们可以使用与门和非门来实现与非逻辑，该逻辑仅在两个输入信号都为1时为0。
为了实现和非逻辑，我们将两个输入信号连接到与门，并将结果连接到非门的输入端，非门的输出端即为所需的结果。
在数字电路逻辑设计中，组合逻辑电路由多个逻辑门和其他组件组成。
这些组件可以按照特定的逻辑规则进行连接和配置，以实现电路的特定功能。
第六章 数字电路基本器件及组合逻辑电路 第四节TTL集成逻辑门
态时输出端得到的低电平值。典型值为0.3V。 c.关门电平Uoff：在保证输出电压为额定高电平3.6V的
90％时，允许的最大输入低电平值。一般Uoff≥0.8V。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
即总的输出P为二个OC门单独输出P1和P2的“与”，等效 电路如图6－21 (b)所示。可见，OC与非门的“线与”可以 用来实现与或非逻辑功能。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
②实现“总线”（BUS）传输 如果将多个OC与非门按图6－22所示连接，当某一个门 的选通输入Ei为“1”，其他门的选通输入皆为“0”时，这 时只有这个OC门被选通，它的数据输入信号Di就经过此选通 门被送上总线（BUS）。为确保数据传送的可靠性，规定任 何时刻只允许一个门的输出数据被选通，也就是只能允许一 个门挂在数据传输总线（BUS）上，因为若多个门被选通， 这些OC门的输出实际上会构成“线与”，就将使数据传送出 现错误。
TTL与非门是采用双极型的晶体管－晶体管形式集成的 与非逻辑门电路。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
6.4.1 TTL与非门电路组成
图6－13是TTL与非门（CT54／74系列）的典型电路，它 由三部分组成：
输入级：由多发射极管VT1和电阻R1组成，完成“与” 逻辑功能。
中间级：由VT2和电阻R2、R3组成，从VT2的集电极和发 射极同时输出两个相位相反的信号，作为VT3、VT4输出级的 驱动信号，使VT3、VT4始终处于一管导通而另一管截止的工 作状态。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
6.4.4 集成与非门芯片介绍 常用的TTL与非门集成电路有7400和7420等芯片，采用
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。
《数字电路与逻辑设计》课程教学大纲
《数字电路与逻辑设计》课程教学大纲《数字电路与逻辑设计》课程教学大纲一、课程名称数字电路与逻辑设计二、课程代码020008035 三、课程属性专业基础必修课四、学时数、学分数64学时、3.5学分五、适用专业四年制本科计算机科学与技术专业六、编制者编制：七、编制日期2021年7月八、本课程的目的和任务《数字电路与逻辑设计》是计算机科学与技术专业的主干课程之一。
通过本课程的学习，使学生获得数字逻辑器件、数字逻辑电路的基本理论知识和基本技能。
为学习后续有关专业课与进一步接受新技术打下必要的基础。
本课程的主要任务：1．了解典型数字逻辑器件的逻辑符号和逻辑功能； 2．掌握数字逻辑电路的基本分析方法和设计方法； 3. 使学生能够阅读典型数字电路的工程图纸。
九、本课程与专业课程体系中其他有关课程的关系先修课程：电路与模拟电子技术；后续课程：微机原理及接口技术，计算机组成原理。
十、各教学环节学时分配教学课时分配表教学时数序号 1 2 3 4 5教学内容逻辑代数基础集成逻辑门电路（实验：TTL与非门参数性能测试，门电路）组合逻辑电路（实验：加法器，组合逻辑电路综合实验）触发器（实验：触发器）时序逻辑电路（实验：计数器） 1讲课 6 4 10 6 12 实验 4 4 2 2 其他机动 6 7 8 脉冲波形产生与整形数/模与模/数转换半导体存储器件 4 4 4 50 12 2 合计十一、课程教学内容及基本要求（一）逻辑代数基础（6学时） 1．主要教学内容数制和码制，逻辑代数的基本公式和定理，逻辑函数的化简，逻辑函数的表示方法及相互转换。
2．教学要求了解模拟信号、数字信号、二值数字和逻辑电平、数字波形，数字电路的特点及研究方法；理解十进制、二进制、八进制和十六进制，十－二进制之间的转换，逻辑函数的概念；掌握二进制码，基本逻辑运算，逻辑代数的公式和定理，逻辑函数的公式化简法和图形化简法，逻辑函数的表示方法及其相互转换。
数字逻辑实验 门电路组合逻辑设计
VCC
&
：
&
GND
1 23 45 6 7
图1-1 74LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列
1、与非门的逻辑功能 与非门的逻辑功能为：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出 端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。
逻辑表达式为： Y=ABCD
2.与非门的逻辑功能测试 1）逻辑电路及74LS20芯片逻辑功能测试的连接方法如图1-3所示。
一、实验目的
1、掌握中规模集成芯片数据选择器和译码器的逻辑功能和使 用方法
2、熟悉组合功能器件的应用
二、实验原理
1、数据选择器 数据选择器又叫多路选择器或多路开关，它是多输入，单输
出的组合逻辑电路。由地址码控制器多个数据通道。实现单 个通道数据输出，还可以实现数据传输与并串转换等多种功 能。 它基本是由三部分组成：数据选择控制（或称地址输入）、 数据输入电路和数据输出电路，它的种类多样有原码形式输 出、反码形式输出，现以74LS153为例进行应用设计。
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 01111111 10111111 11011111 11101111 11110111 11111011 11111101 11111110 11111111 11111111
SY70
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
YS1357026432
E
1
0
A B F1 F2
F2 = ABE = ABE
南北 东西 3、电路图：
╳╳ 0 0 A 0010
B
&
&&
& F1
0 0 1 0 1 E
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IB不变，仍为0.023mA
IBS
VCC RC
12 60 6.8
0.029(mA)
∵IB＜IBS ∴三极管处在放大状态。 IC IB 60 0.023 1.4(mA)
VO VCE VCC - IC RC 12 -1.4 6.8 2.48(V)
（3）将RC改为6.8kW，再将Rb改为60kW，重复以上计算。
三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压
（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有
IB
VI
VBE Rb
VI Rb
此时，若调节Rb↓，则IB↑，IC↑，VCE↓，工作点沿着负载线由A
点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，
其特点为IC＝βIB。
P 区 耗尽层 N 区
(a) +
－
P 区中电子 浓度分布 (b)
Ln
N 区中空穴 浓度分布
x Lp
同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段 时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多， 一般可以忽略不计。
三、晶体三极管的开关特性 1.三极管稳态开关特性
基本单管共射电路
单管共射电路传输特性
注意 在严格的电路分析中或者在高速开关电路中， 晶体二极管则不能当作一个理想开关。
§3.1 晶体管的开关特性
数字电路中的二极管与三极管
一、二极管伏安特性
(a)二极管电路表示
(b)二极管伏安特性
§3.1 晶体管的开关特性
二、二极管的开关特性
1．二极管的静态特性
(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。
过路加入 一个方波信号，电流的 波形怎样呢？
D
+
i
vi
RL
－
(a)
ts为存储时间，tt称为渡 越 时 间 ， tre ＝ ts 十 tt 称 为 反向恢复时间。
反向恢复时间：tre＝ts十tt
产生反向恢复过程的原因：
反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。
在数字集成电路的发展过程中,同时
存在着两种器件的发展。一种是由三 极管组成的双极型集成电路,例如晶体 管—晶体管逻辑电路(简称TTL电路) 。 另一种是由MOS管组成的单极型集成 电路,例如N—MOS逻辑电路和互补 MOS(简称CMOS)逻辑电路。
TTL系列逻辑电路出现在19世纪60年代, 它在此之前占据了数字集成电路的主导地位. 随着计算技术和半导体技术的发展,19世纪80 年代中期出现了CMOS电路。虽然它出现晚 一些,但因为它有效地克服了TTL和ECL集成 电路中存在的单元电路结构复杂,器件之间需 要外加电隔离,以及功耗大,影响电路集成密 度提高的严重缺点 ,因而在向大规模和超大 规模集成电路的发展中,CMOS集成电路已占 有统治地位,而且这一优势将继续延伸。
值为：VCES≈0.3V。
三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞ IBS
电压条件为：集电结和发射结均正偏
例
1.4.1 电路及 VBE=0.7V。
参
数
如
图
1.4.6
所
示
，
设
输
入
电
压
VI=3V
，
三
极
管
的
（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出IC和VO的值。
解： 根据饱和条件IB＞IBS解题。
IB
3 - 0.7 100
0.023(mA)
IBS
VCC RC
12 60 10
0.020(mA)
∵IB＞IBS ∴三极管饱和。
IC
ICS
VCC RC
12 10
1.2(mA)
+VCC （ +12V） RC 10kΩ
Rb
1
3
T
+
+
100kΩ
2
VO
VI
－
-
VO VCES 0.3V
（2）将RC改为6.8kW，重复以上计算。 图1.4.6 例1.4.1电路
§3.1 晶体管的开关特性 §3.2 基本逻辑门电路 §3.3 TTL集成逻辑门 §3.4 MOS逻辑门电路
§3.5 集成逻辑门电路的应用
§3.1 晶体管的开关特性
晶体二极管开关特性:
晶体二极管是由PN结构成，具有单向导电的特 性。在近似的开关电路分析中，晶体二极管可以作 为一个理想开关来分析；
IB
3 - 0.7 60
0.038(mA)
IBS≈0.029 mA
∵IB＞IBS ∴三极管饱和。
IC
I CS
集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极 临界饱和电流，用IBS表示，有:
ICS
VCC - 0.7V RC
VCC RC
I BS
I CS
VCC
RC
若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加， 三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型
三、三极管的开关特性
三极管的三种工作状态
+VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC VCC/RC E
ICS D C
0.7V
IB5 IB4 = IBS IB3
IB2
B
IB1
A IB=0 v
VCC
CE
（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC ＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。
内容概述
TTL、ECL I2L、HTL
集 成 按器件类型分 逻 辑 门 按集成度分
PMOS
双极型集成逻辑门 NMOS
CMOS MOS集成逻辑门
SSI（100以下个等效门） MSI（〈103个等效门） LSI （〈104个等效门）
VLSI（>104个以上等效门）
本章内容 基本逻辑门的基本结构、工作原理以及外部特性
二极管相当于一个闭合的开关。
D
V
F
IF
RL
K
V
F
IF
RL
(a)
(b)
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。
二极管相当于一个断开的开关。
D
V
R
IS
RL
K
V
R
RL
(a)
(b)
可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开 关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲 电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换
三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏
+VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC VCC/RC E
ICS D C
0.7V
IB5 IB4 = IBS IB3
IB2
B
IB1
A IB=0 v
VCC
CE
（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE ＝0.7V时，集电
结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的