《数字电路~》PPT课件
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《数字电路说课》课件
数字电路设计方法
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
硬件描述语言
硬件描述语言（HDL）是一种用于描述数字电 路和系统的语言，它能够描述电路的结构、行 为和功能。常见的硬件描述语言包括Verilog 和VHDL。
HDL的主要优点是能够在高抽象层次上描述电 路，使得设计者能够更加关注电路的逻辑和行 为，而不是具体的实现细节。这有助于提高设 计的可重用性和可维护性。
数字电路说课
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
CONTENTS
目录
1
WORKREVIEW
数字电路概述
2
UNDERWORK
数字电路基础知识
4
FUTUREOUTLOO K
数字电路的实现与 测试
5
Байду номын сангаас
UNDERWORK
数字电路的故障诊 断与排除
3
WORKHARVEST
数字电路基础知识
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是数字电路的基本组成部 分，用于实现逻辑运算。
详细描述
逻辑门电路有与门、或门、非门等基本 类型，它们通过输入和输出的逻辑关系 实现逻辑运算，是构成复杂数字电路的 基础。
03
随着数字电路功能的日益复杂，设计与验证的难度越来越大，
需要更高效的设计与验证方法。
数字电路的未来展望
数字电路将继续在材料、工艺、设计方 法等方面取得创新突破，推动集成电路 技术的不断发展。
《数字电路~》PPT课件
NOL
IOL IIL
1616 1
IOH=－7.5mA,但手册规定 |IOH|<0.4mA,故取|IOH|=0.4mA;
IIL IOL
每个负载门的输入电流为
IIHNO=H 40μAIIOIHH
0.4 10 0.04
综上所述,扇出系数NO=10
IOH IIH
例：为保证G1输出的高低电平 能正确传递到G2,要求vO1=VOH、 vI2≥VIH<min>；vO1=VOL、 vI2≤VIL<max>,试计算RP的最 大允许值.所有参数见前
0 Voff1 Vth 2Von 3 VI/V
③ 输出高、低电平的最小值
输出高电平最小值VOHmin 输出低电平最大值VOLmax
2.4V 0. 4V
VOH VO/V
4 AB
VoHmin
2
C
VOL
DE 0 Voff1 Vth 2Von 3 VI/V
④ 阈值电压<Vth>: 转折区中点对应的输入电压称阈值电压Vth.
A&
B
AB
00 01 10 11
Y
Y
0 0 0 1
Y=AB
A Y
B
继续
2、二极管或门
5V A
D1 0V B
D2
Y
R
3kΩ
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0V 4.3V 4.3V 4.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
A ≥1
Y B
AB Y
00 0 01 1 10 1 11 1
扇出系数=10
<2> 74S20为4输入与非门：
第章数字电路PPT课件
⑵对偶规则 如果两个函数式相等，则它们对应的对偶式也相等。 即 若 F1= F2 则F1′= F2′。 ⑶作用：使定理公式的证明减少一半。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
2.1 逻辑代数
2.1.2 逻辑代数的基本规则
3. 对偶规则
⑴对偶式规则： “ · ”、 “ + ”互换； “0”、“1”互换；得到
常用的代数化简方法
例2.1.7 化简 L AD A D AB A C BD AB EF B EF 解： L AD A D AB A C BD AB EF B EF
A AB A C BD AB EF B EF
2 .逻辑代数与 硬件描述语言基础
2.1 逻辑代数 2.2 逻辑函数的卡诺图化简法 2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
教学要求 1、熟悉逻辑代数常用基本定律、恒等式和规则。 2、掌握逻辑代数的变换和卡诺图化简法； 3、了解硬件描述语言Verilog HDL
⑵作用：扩大基本公式的应用范围。
利用摩根定律
BC代替B
例如，根据反演律 A B A B
得： ABC A BC A B C
由此，摩根定律能推广到n个变量：
A1 • A2
•
A •
n
A1
A2
An
A1 A2 A n A1 A • 2 • A • n
2.1 逻辑代数
2.1.3 逻辑函数的代数法化简
1. 逻辑函数的最简与-或表达式
一个逻辑函数可以有多种不同的逻辑表达式，五种常用表达式为：
F(A、B、C) AB AC
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
2.1 逻辑代数
2.1.2 逻辑代数的基本规则
3. 对偶规则
⑴对偶式规则： “ · ”、 “ + ”互换； “0”、“1”互换；得到
常用的代数化简方法
例2.1.7 化简 L AD A D AB A C BD AB EF B EF 解： L AD A D AB A C BD AB EF B EF
A AB A C BD AB EF B EF
2 .逻辑代数与 硬件描述语言基础
2.1 逻辑代数 2.2 逻辑函数的卡诺图化简法 2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
教学要求 1、熟悉逻辑代数常用基本定律、恒等式和规则。 2、掌握逻辑代数的变换和卡诺图化简法； 3、了解硬件描述语言Verilog HDL
⑵作用：扩大基本公式的应用范围。
利用摩根定律
BC代替B
例如，根据反演律 A B A B
得： ABC A BC A B C
由此，摩根定律能推广到n个变量：
A1 • A2
•
A •
n
A1
A2
An
A1 A2 A n A1 A • 2 • A • n
2.1 逻辑代数
2.1.3 逻辑函数的代数法化简
1. 逻辑函数的最简与-或表达式
一个逻辑函数可以有多种不同的逻辑表达式，五种常用表达式为：
F(A、B、C) AB AC
数字电路ppt课件
主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、
逻辑表达式及波形图表示。
3
模拟电路研究的问题
基本电路元件: 基本模拟电路:
•晶体三极管 •场效应管 •集成运算放大器
• 信号放大及运算 (信号放大、功率放大） • 信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波） • 信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、…）
4
数字电路研究的问题
长中含反， 去掉反。
A B(A A) A B
例如：A ABC DE A BC DE
被吸收
32
3.混合变量的吸收： AB AC BC AB AC
证明： AB AC BC
1
AB AC (A A)BC
正负相对， 余全完。
AB AC ABC ABC AB AC
BA BD BC
38
吸收
例如： AB AC BCD AB AC BC BCD AB AC BC AB AC
33
五、摩根定理
AB AB AB AB
还有更多变量
可以用列真值表的方法证明：
A
B A•B A • B A
B AB
00 01
1
11
01 01
1
01
10 01
0
11
11 10
0
00
34
反演定理：将函数式 F 中所有的
C
开关断为逻辑“0”
E
F
灯亮为逻辑“1”
灯灭为逻辑“0”
20
E
真值表 AB 00 00 01 01 10 10 11 11
A B C
CF 00 11 01 11 01 11 01 11
真值表特点： 任1 则1, 全0则0。
数字电路ppt课件
数字电路PPT课件
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
《数字电路技术》PPT课件
精选课件ppt
（1-2）
模拟信号： 正弦波信号 u
锯齿波信号
u
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t t
（1-3）
研究模拟信号时，我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路，包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。
在模拟电路中，晶体管一般工作 在放大状态。
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（1-4）
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（1-11）
每四位2进 十六进制与二进制之间的转换： 制数对应
一位16进 制数
(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D
= [(023+1 22+0 21+1 20) 161
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
(10011100101101001000)O=
(10 011 100 101 101 001 000)D =
( 2 3 4 5 5 1 0 )O
=(2345510)O
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（1-14）
（4）十进制与二进制之间的转换：
（N）D Ki 2i i0
两边除二，余第0位K0
（N 2） Di 1Ki 2i1K 20
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（1-19）
在BCD码中，用四位二进制数表示 0~9十个数码。四位二进制数最多可以 表示16个字符，因此0~9十个字符与这 16中组合之间可以有多种情况，不同的 对应便形成了一种编码。这里主要介绍：
8421码 5421码
2421码 余3码
数字电路课件
早期发展
20世纪50年代，晶体管和集成电 路的出现为数字电路的发展奠定
了基础。
中期发展
20世纪60年代，集成电路的快速 发展使得数字电路逐渐小型化、低 功耗化。
现代发展
20世纪70年代至今，随着超大规模 集成电路技术的出现，数字电路的 应用越来越广泛，涉及到各个领域 。
02 数字电路基础
02 数字电路基础
。
可编程逻辑电路
可编程逻辑电路是一种可以通过 编程实现特定逻辑功能的数字电
路。
可编程逻辑电路的特点是具有高 度的灵活性和可编程性，可以根 据需要实现各种复杂的逻辑功能
。
可编程逻辑电路的分析和设计方 法主要包括硬件描述语言（HDL ）、可编程逻辑器件（PLD）等
。
04 数字电路的设计与实现
04 数字电路的设计与实现
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
优化时钟信号
合理设计时钟信号，减小时钟抖动，提高电路的 稳定性。
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
控制应用
数字电路在各种控制应用 中发挥着关键作用，如工 业控制、智能家居控制等 。
数字电路的应用
01
02
03
计算机硬件
数字电路是计算机硬件的 重要组成部分，如CPU、 内存、硬盘等都离不开数 字电路。
通信系统
数字电路在通信系统中发 挥着重要作用，如数字信 号处理、调制解调、数字 滤波等。
20世纪50年代，晶体管和集成电 路的出现为数字电路的发展奠定
了基础。
中期发展
20世纪60年代，集成电路的快速 发展使得数字电路逐渐小型化、低 功耗化。
现代发展
20世纪70年代至今，随着超大规模 集成电路技术的出现，数字电路的 应用越来越广泛，涉及到各个领域 。
02 数字电路基础
02 数字电路基础
。
可编程逻辑电路
可编程逻辑电路是一种可以通过 编程实现特定逻辑功能的数字电
路。
可编程逻辑电路的特点是具有高 度的灵活性和可编程性，可以根 据需要实现各种复杂的逻辑功能
。
可编程逻辑电路的分析和设计方 法主要包括硬件描述语言（HDL ）、可编程逻辑器件（PLD）等
。
04 数字电路的设计与实现
04 数字电路的设计与实现
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
优化时钟信号
合理设计时钟信号，减小时钟抖动，提高电路的 稳定性。
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
控制应用
数字电路在各种控制应用 中发挥着关键作用，如工 业控制、智能家居控制等 。
数字电路的应用
01
02
03
计算机硬件
数字电路是计算机硬件的 重要组成部分，如CPU、 内存、硬盘等都离不开数 字电路。
通信系统
数字电路在通信系统中发 挥着重要作用，如数字信 号处理、调制解调、数字 滤波等。
数字逻辑电路大全PPT课件(2024版)
第6页/共48页
Rb1 4kΩ
Rc 2 1.6kΩ
Vc 2
1
+VCC（ +5V） Rc4 130Ω
3
T2 4
1
3
A
31
2T2
D Vo
B
T1
C
Ve 2
1
3
2T 3
Re2
1kΩ
输入级
中间级
输出级
第7页/共48页
2．TTL与非门的逻辑关系
（1）输入全为高电平3.6V时。
T2、T3导通，VB1=0.7×3=2.1（V ），
列。 6 ． 74AS 系 列 —— 为 先 进 肖 特 基 系
列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
第30页/共48页
2.3
一、 NMOS门电路 1．NMOS非门
MOS逻辑门电路
VDD (+12V)
VDD (+12V)
VDD (+12V)
0.4V
高 电 平 噪 声 容 限 第1V5页NH/共＝48V页OH （ min ） - VON ＝ 2.4V-2.0V ＝
四、TTL与非门的带负载能力
1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH （1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端
接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
& Vo G0
呈 现 高 阻 ， 称 为 高 阻 态 ， 或 禁 止 态+V。CC
Rc2
Rc4
Rb1
Vc2 1
3
T2 4
A
&
B
L
EN
第七章-数字电路ppt课件
二极管与门电路
1）工作原理。 只有当输入信号 VA、VB 均为高电平时，该电路的输出 VY 才是高电平。 因此，这个二极管电路对输出获得高电平而言，输入信号与输出信号之间具有 与逻辑关系，该电路为与门电路。 2）真值表和逻辑表达式。如果用“1”表示高电平，“0”表示低电平。用 字母 A、B 来表示输入信号，字母 Y 表示输出信号。这种用 1 和0 表示的所有 可能的输入状态的取值和相应的输出状态的取值所组成的表格称为真值表。
“或非”型基本 RS 触发器 a）逻辑图 b）逻辑符号
“或非”型基本 RS 触发器真值表
同步 RS 触发器的逻辑电路及逻辑符号 a）逻辑图 b）逻辑符号
（3）特性表、状态图 综上所述，可以得到同步 RS 触发器的真值表，见表。
同步 RS 触发器的真值表
触发器的转换规律也可以用图形的方式形象地加以表示。这个图形就称为 状态转换图，简称状态图。同步 RS 触发器的状态图如图所示。
2. 编码器
把二进制数码 0 和 1 按一定的规律编排成一组组代码，并使每组代码具有 一定的含义（如代表某个十进制数），这就叫作编码。能完成编码的数字电路 称为编码器。
（1）二 - 十进制编码器 将十进制数字 0~9 编成二进制代码的电路称为二 - 十进制编码器，也称为 BCD 码编码器。
8421BCD 码的编码表
8421 编码器
（2）优先编码器 在实际应用中往往同时有多个信号输入编码器，这时编码器不可能对这些 信号同时进行编码，而只能按信号的轻重缓急，即按输入信号的优先级别进行 编码。具有这种功能的编码器就称为优先编码器。
CT74LS147 的外形图
CT74LS147 外引脚排列图
CT74LS147 型优先编码器的编码表
1）工作原理。 只有当输入信号 VA、VB 均为高电平时，该电路的输出 VY 才是高电平。 因此，这个二极管电路对输出获得高电平而言，输入信号与输出信号之间具有 与逻辑关系，该电路为与门电路。 2）真值表和逻辑表达式。如果用“1”表示高电平，“0”表示低电平。用 字母 A、B 来表示输入信号，字母 Y 表示输出信号。这种用 1 和0 表示的所有 可能的输入状态的取值和相应的输出状态的取值所组成的表格称为真值表。
“或非”型基本 RS 触发器 a）逻辑图 b）逻辑符号
“或非”型基本 RS 触发器真值表
同步 RS 触发器的逻辑电路及逻辑符号 a）逻辑图 b）逻辑符号
（3）特性表、状态图 综上所述，可以得到同步 RS 触发器的真值表，见表。
同步 RS 触发器的真值表
触发器的转换规律也可以用图形的方式形象地加以表示。这个图形就称为 状态转换图，简称状态图。同步 RS 触发器的状态图如图所示。
2. 编码器
把二进制数码 0 和 1 按一定的规律编排成一组组代码，并使每组代码具有 一定的含义（如代表某个十进制数），这就叫作编码。能完成编码的数字电路 称为编码器。
（1）二 - 十进制编码器 将十进制数字 0~9 编成二进制代码的电路称为二 - 十进制编码器，也称为 BCD 码编码器。
8421BCD 码的编码表
8421 编码器
（2）优先编码器 在实际应用中往往同时有多个信号输入编码器，这时编码器不可能对这些 信号同时进行编码，而只能按信号的轻重缓急，即按输入信号的优先级别进行 编码。具有这种功能的编码器就称为优先编码器。
CT74LS147 的外形图
CT74LS147 外引脚排列图
CT74LS147 型优先编码器的编码表
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
数字电路全部PPT课件
（10、11、12、13、14、15）
. 位置表示法：(N)16 = (Hn-1Hn-2...H0 H-1H-2..) 16
按权展开式：
(N)2=Hn-116n-1+Hn-216n-2+...+H0160+H-116-1+H-216-2+...
（C07.A4)16= （C07.A4)H= C07.A4H= 12×162+0×161+7×160+10×16-1+4×16-2
小数部分
二、常用计数体制
1、十进制（Decimal）
. （N）10= (Dn-1Dn-2...D0 D-1D-2.. ) 10
(271．59)10＝ 2×102十7×101十1×100十5×10-1十9×10-2
2020年10月2日
5
2、二进制（Binary）
基数 ： 2
位权：2i
数符Bi: 0、1 (可以用低、高电平表示)
正数的三种代码相同，都是数值码最高位加符号位 “0”。
即X≥0时,真值与码值相等,且:X=[X]原= [X]反= [X]补例： 4位二进制数X=1101和Y=0.1101
[X]原= [X]反= [X]补= 01101, [Y]原= [Y]反= [Y]补= 0.1101
2020年10月2日
20
三、二——十进制编码（Binary Code Decimal码）
2020年10月2日
12
二、十六进制与二进制转换
1、十六进制转换为二进制 根据数值关系表用四位二进制数码逐位替代各位
十六进制数码。 （52.4)16=(01010010.0100)2 =(1010010.01)2 2、二进制转换为十六进制 将二进制数从小数点起，分别按整数部分和小数
数字电路PPT
0V
3V
0V
2.1
0.7 V
V -0.9V
0V
-2.3V 3V
0V
图3.5-2基本单稳态触发电路各点波形图
❖ 输出脉冲的宽度Tω的计算：
t
Vb3 U (1 e RC )
（3.5-1）
式中：U=3V、R=R2、C=C1
假定Vb3=0.95U时，可能发生T3开始导通， 这时t=Tw，代入（1）式，则：
三极管与非门基本电路
B B 3bR C 3bR 2 C D 4bR 2 2 Q Q c c R R CCV CCV 1 Q 1 Q 2bR 1 D 1bR 1bR A A 1 D20F47NSA?U 32
❖ 典型的芯片：CD4011、74HC00（2输入）； CD4023（3输入）
（5）或非门：
❖ 其逻辑图形符号：
❖ 当Ie1R5＜Ie2 R5，翻转电压Vt1＞Vt2，即有磁 滞回环。
图3.5-5施密特触发器磁滞回环图
VO
Vt2
Vt1
Vt
图3.5-5施密特触发器磁滞回环图
数字电路的传统设计
❖ 数字系统方案确定之后，即可根据各子系统的逻辑功能，选 择合适的集成电路（元件）。由于器件类型和性能的不同， 需要的器件数量和电路连接形式也不一样，所以要对不同的 组成形式进行比较。一般情况下，选择性能可靠、使用器件 少、成本低、器件易于获得的方案。 对于组合逻辑电路，可按以下步骤进行设计： （1）分析设计要求，确定所要建立的逻辑关系中，哪些是 输入量，哪些是输出量，相互之间有什么关系。 （2）根据输入量和输出量之间的逻辑关系列出真值表。 （3）利用公式法或卡诺图进行逻辑函数化简。 （4）按照化简后的最简逻辑表达式，画出逻辑电路图。
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输出低电平
19 继续
R1 4k
R2
+5V
R4
A
B C
b1 c1 T1
T2 T3
T4
R5
F
T5 R3
因此，输入、输出的逻辑关系式：F ABC
h
20
符号
• 一般用T5的状态表示门的工作状态
• T5截止，称门电路处于关态 （关断状态）
• T5导通，称门电路处于开态 （开通状态）
h
21
TTL-IC的封装： 双列直插式
发射结反偏
全导通
vB1=VIH+VON=4.1V
T2、T5饱h 和导通
截止
13
2.输入为高电平（3.4V）时
vo =VCE5≈0.3V
输出低电平
h
14
无论输入如何，T4和T5总是一管导通而另一管截止。
这种推拉式工作方式，带负载能力很强。
h
15
h
16
类似：TTL与非门
R1
4k
A N P b1 cN1
T5
uo
任一输入为低时，uo=5-uR2-uh be3-ube43.6V 输出为高! 18 继续
2. 输入全为高电平（3.6V）时
“1” A B C
R1 4k
b1 c1 T1
R2
1V T2 T3
R5
T2、T5饱和 全导通
导通
R3
当输入全为高时，输h 出为低
+5V
R4
截止 T4
F T5uo =0.3V
h
A B
A
0 0 1 1
A B
&
Y
B
Y
0
0
1
0
0
0
1
1
Y=AB
Y
2 继续
2、二极管或门
5V A
D1 0V B
D2
Y
R
3kΩ
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0V 4.3V 4.3V 4.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通h
A ≥1
Y B
AB
Y
00
输出电压uY＝VCES＝h0.3V
6
继续
A
Y
0
1
YA
1
0
h
7 继续
5、复合逻辑门
(1)、与非电路
D1 A
D2 B
C
D3
ABC L L1
000 0 001 0 010 0 011 0 100 0 101 0 110 0 111 1
1 1 1 1 1 1 1 0
Vcc (5V)
R=3kΩ Rb L
h
B C
T1
T1:多发射极晶体管
R2 T2 T3
R5
R3
+5V
R4
T4
F
T5 FABC
TTL与非h 门的内部结构
17 继续
1. 任一输入为低电平（0.2V）时
不足以让 T2、T5导通
R1 4k
A
0.9V b1 c1
B C
T1
+5V
R2
R4
T2 T3
T4
R5
F
三个PN结 “0” 导通需2.1V R3
T2、T5截止
如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 )
电源VCC（+5V）
外形
h 地GND
管脚
22
74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。
h
23
§2.4.2 TTL的外特性及参数
1、输入、输出特性
①输入低电平电流IIL：
+5V
vIL A iIL A &
B C
②输入高电平电流IIH： +5V
0
01
1
10
1
11
1
Y=A+B
3
三极管反相器
A
Y
加入－VEE目的： ？
YA
h
4
①uA＝0V时，三极管截止，
iB＝0，iC＝0，
输出电压uY＝VCC＝5V h
5 继续
三极管临界饱和时
的基极电流为：
I BS
5 0.3 30 1
0.16 mA
②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：
50.7 iB 4.3 mA 1mA
2.3 简单的与、或、非门电路
基本逻辑门电路： 与门电路 或门电路 非门电路
h
1
继续
1、二极管与门
5V
D1
A
D2 0V B
+VCC(+5V) R 3kΩ
Y
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0.7V 0.7V 0.7V 5V
D1 D2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止
vO
T5 R3
饱和导通内阻很小，饱和导通压降很低， 负载电流增加时输出低电平稍有升高
IOLmax=16mA
IOL(max)
VOL(MAX)
2 输入端负载特性
vIH A vIH B
iI C
RP V vI
+5V
&
测试电路
vI f(RP)
vIH
+5V
R1 3k R2 750 R4 100
A B
T1
C
RP
T3 T4
R5
F
RL
输出电流的方向为流出（拉电流）
由于与非门输出电阻的存在， 输出电压随输出电流的增大而 下降
实际工作中，受到功耗的限制， 输出电流不能超过0. 4mA。
IOHmax= -0. 4mA
VOH(MIN)
②与非门输出为 低电平时：
灌电流：
IOL
RL
输出电流的方向为流入(灌电流)， 输出电压随输出电流的增大而增大。
T3
T2
T4
3k R5
Hale Waihona Puke FT5R3 360
vI RPRPR1(VCCUBE)
RP vI
vI/V 1.4 0.8
0 ROFF RON RP(k)
输入端负载特性
vIH A vIH B
iI C
RP V vI
+5V
&
测试电路
vI f(RP)
RP 0.7k时， vI VOFF0.8V
T5截止，与非门处在关断状态。 将0.75k称为关门电阻，用ROFF表示。 当RP< ROFF时，相当于输入端接低电平。
称为推拉式 电路或图腾 柱输出电路
10
1.输入为低电平（0.2V）时
不足以让 T2、T5导通
0.9V
三个PN结 导通需2.1V
T2、T5截止
h
11
1.输入为低电平（0.2V）时
vo
vo=5－vR2－vbe4－vD2≈3.4V 输出高电平
h
12
2.输入为高电平（3.4V）时
电位被嵌 在2.1V
1V
当RP 2k时， vI 1.4V,T5导通，
将2k称为开门电阻，用RON表示。 当RP> RON时，相当于输入端接高电平。
vI RPRPR1(VCCUBE)
RP vI
vI/V 1.4 0.8
0 ROFF RON RP(k)
数字电路中要求输入负载电阻 RP ≥ RON或RP ≤ ROFF ，否则输入信 号将不在高低电平范围内。
VCC RC L1 T
8 继续
(2)、或非门电路
A B C
ABC L L1
000 0 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111 1
1 0 0 0 0 0 0 0
Vcc
D1
D2
L Rb
D3 R
Rc L1
T
h
9
继续
2.4.1 TTL反相器的电路结构和工作原理
输入级 倒相级h 输出级
vIH A iIH A &
B
C
测试电路
测试电路
输入特性
输入短路电 流IIS(IIL)
注：以流入门的电流为正
高电平输入电流IIH
输出特性
vO f(iL)
反 映 输 出 电 压 vO 与 输 出 电 流 iL 的 关系。规定灌入电流为正方向。
拉出电流为负方向。
①与非门输出为 高电平时：
拉R电2流： R4 +5V IOH
19 继续
R1 4k
R2
+5V
R4
A
B C
b1 c1 T1
T2 T3
T4
R5
F
T5 R3
因此，输入、输出的逻辑关系式：F ABC
h
20
符号
• 一般用T5的状态表示门的工作状态
• T5截止，称门电路处于关态 （关断状态）
• T5导通，称门电路处于开态 （开通状态）
h
21
TTL-IC的封装： 双列直插式
发射结反偏
全导通
vB1=VIH+VON=4.1V
T2、T5饱h 和导通
截止
13
2.输入为高电平（3.4V）时
vo =VCE5≈0.3V
输出低电平
h
14
无论输入如何，T4和T5总是一管导通而另一管截止。
这种推拉式工作方式，带负载能力很强。
h
15
h
16
类似：TTL与非门
R1
4k
A N P b1 cN1
T5
uo
任一输入为低时，uo=5-uR2-uh be3-ube43.6V 输出为高! 18 继续
2. 输入全为高电平（3.6V）时
“1” A B C
R1 4k
b1 c1 T1
R2
1V T2 T3
R5
T2、T5饱和 全导通
导通
R3
当输入全为高时，输h 出为低
+5V
R4
截止 T4
F T5uo =0.3V
h
A B
A
0 0 1 1
A B
&
Y
B
Y
0
0
1
0
0
0
1
1
Y=AB
Y
2 继续
2、二极管或门
5V A
D1 0V B
D2
Y
R
3kΩ
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0V 4.3V 4.3V 4.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通h
A ≥1
Y B
AB
Y
00
输出电压uY＝VCES＝h0.3V
6
继续
A
Y
0
1
YA
1
0
h
7 继续
5、复合逻辑门
(1)、与非电路
D1 A
D2 B
C
D3
ABC L L1
000 0 001 0 010 0 011 0 100 0 101 0 110 0 111 1
1 1 1 1 1 1 1 0
Vcc (5V)
R=3kΩ Rb L
h
B C
T1
T1:多发射极晶体管
R2 T2 T3
R5
R3
+5V
R4
T4
F
T5 FABC
TTL与非h 门的内部结构
17 继续
1. 任一输入为低电平（0.2V）时
不足以让 T2、T5导通
R1 4k
A
0.9V b1 c1
B C
T1
+5V
R2
R4
T2 T3
T4
R5
F
三个PN结 “0” 导通需2.1V R3
T2、T5截止
如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 )
电源VCC（+5V）
外形
h 地GND
管脚
22
74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。
h
23
§2.4.2 TTL的外特性及参数
1、输入、输出特性
①输入低电平电流IIL：
+5V
vIL A iIL A &
B C
②输入高电平电流IIH： +5V
0
01
1
10
1
11
1
Y=A+B
3
三极管反相器
A
Y
加入－VEE目的： ？
YA
h
4
①uA＝0V时，三极管截止，
iB＝0，iC＝0，
输出电压uY＝VCC＝5V h
5 继续
三极管临界饱和时
的基极电流为：
I BS
5 0.3 30 1
0.16 mA
②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：
50.7 iB 4.3 mA 1mA
2.3 简单的与、或、非门电路
基本逻辑门电路： 与门电路 或门电路 非门电路
h
1
继续
1、二极管与门
5V
D1
A
D2 0V B
+VCC(+5V) R 3kΩ
Y
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0.7V 0.7V 0.7V 5V
D1 D2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止
vO
T5 R3
饱和导通内阻很小，饱和导通压降很低， 负载电流增加时输出低电平稍有升高
IOLmax=16mA
IOL(max)
VOL(MAX)
2 输入端负载特性
vIH A vIH B
iI C
RP V vI
+5V
&
测试电路
vI f(RP)
vIH
+5V
R1 3k R2 750 R4 100
A B
T1
C
RP
T3 T4
R5
F
RL
输出电流的方向为流出（拉电流）
由于与非门输出电阻的存在， 输出电压随输出电流的增大而 下降
实际工作中，受到功耗的限制， 输出电流不能超过0. 4mA。
IOHmax= -0. 4mA
VOH(MIN)
②与非门输出为 低电平时：
灌电流：
IOL
RL
输出电流的方向为流入(灌电流)， 输出电压随输出电流的增大而增大。
T3
T2
T4
3k R5
Hale Waihona Puke FT5R3 360
vI RPRPR1(VCCUBE)
RP vI
vI/V 1.4 0.8
0 ROFF RON RP(k)
输入端负载特性
vIH A vIH B
iI C
RP V vI
+5V
&
测试电路
vI f(RP)
RP 0.7k时， vI VOFF0.8V
T5截止，与非门处在关断状态。 将0.75k称为关门电阻，用ROFF表示。 当RP< ROFF时，相当于输入端接低电平。
称为推拉式 电路或图腾 柱输出电路
10
1.输入为低电平（0.2V）时
不足以让 T2、T5导通
0.9V
三个PN结 导通需2.1V
T2、T5截止
h
11
1.输入为低电平（0.2V）时
vo
vo=5－vR2－vbe4－vD2≈3.4V 输出高电平
h
12
2.输入为高电平（3.4V）时
电位被嵌 在2.1V
1V
当RP 2k时， vI 1.4V,T5导通，
将2k称为开门电阻，用RON表示。 当RP> RON时，相当于输入端接高电平。
vI RPRPR1(VCCUBE)
RP vI
vI/V 1.4 0.8
0 ROFF RON RP(k)
数字电路中要求输入负载电阻 RP ≥ RON或RP ≤ ROFF ，否则输入信 号将不在高低电平范围内。
VCC RC L1 T
8 继续
(2)、或非门电路
A B C
ABC L L1
000 0 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111 1
1 0 0 0 0 0 0 0
Vcc
D1
D2
L Rb
D3 R
Rc L1
T
h
9
继续
2.4.1 TTL反相器的电路结构和工作原理
输入级 倒相级h 输出级
vIH A iIH A &
B
C
测试电路
测试电路
输入特性
输入短路电 流IIS(IIL)
注：以流入门的电流为正
高电平输入电流IIH
输出特性
vO f(iL)
反 映 输 出 电 压 vO 与 输 出 电 流 iL 的 关系。规定灌入电流为正方向。
拉出电流为负方向。
①与非门输出为 高电平时：
拉R电2流： R4 +5V IOH