第十章-数字电子技术基础第五版-阎石、王红、清华大学
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课件数字电技术基础第五版教学课件清华大学阎石王红.ppt
D Q Q*
0 0
1 1
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2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
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1*
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1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
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2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
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《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
数字电子技术基础第五版
(1000 1111 1010 1100 0110 )2
《数字电子技术基础》第五版
五、八进制数与二进制数的转换
例：将(011110.010111)2化为八进制
(011 110. 010 111 )2
(3 6 . 2 7)8
例：将(52.43)8化为二进制
(5
2 . 4
3)8
(101 010 . 100 011 )2
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 电子信箱：wang_hong@ 联系电话：(010)62792973
《数字电子技术基础》第五版
第一章
数制和码制
《数字电子技术基础》第五版
1 2 3 4 7
k n 2 n1 k n1 2 n 2 k1 2( k n 2 n 2 k n1 2 n3 k 2 ) k1
0
故 (173)10 (10101101 )2
5 6
《数字电子技术基础》第五版
二、十－二转换
1 2 m ( S ) k 2 k 2 k 2 10 1 2 m 小数部分: 左右同乘以 2
1.1 概述 数字量和模拟量
• 数字量：变化在时间上和数量上都是不连 续的。（存在一个最小数量单位△） • 模拟量：数字量以外的物理量。 • 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的 对象，分析/设计方法以及所用的数学工具 都有显著的不同
《数字电子技术基础》第五版
数字量和模拟量
• 电流值来表示信息
《数字电子技术基础》第五版
1.4二进制数运算
1.4.2 反码、补码和补码运算
《数字电子技术基础》第五版教学课件清华大学阎石王红.pdf
8.7 现场可编程门阵列FPGA
一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
《数字电子技术基础》第五版
可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列（PAL） + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点：
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态
！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
《数字电子技术基础》第五版
8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
《数字电子技术基础》第五版
一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
《数字电子技术基础》第五版
可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
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8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列（PAL） + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点：
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态
！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
《数字电子技术基础》第五版
8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
《数字电子技术基础》第五版
数字电子技术基础第五版
《数字电子技术基础（第5版）》是2006年高等教育出版社出版的图书，作者是阎石、清华大学电子学教研组。
本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材。
本书以前各版曾分别获得北京市教育教学成果一等奖、国家教委优秀教材一等奖、国家级优秀教材奖。
新版教材是在基本保持第四版教材内容、理论体系和风格的基础上，按照教育部2004年修订的“数字电子技术基础课程教学基本要求”修订而成的。
本次修订除改写了部分章节外，还增加了硬件描述语言和EDA软件应用的基础知识。
此外，还在多数小节后面增设了复习思考题。
为了便于教学，也为了便于读者今后阅读外文教材和使用外文版的EDA软件，书中采用了国际上流行的图形逻辑符号。
全书主要内容有：数制和码制、逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、硬件描述语言、脉冲波形的产生和整形、数-模和模-数转换等共11章。
本书可作为电气信息类、仪器仪表类各专业的教科书，也可供其他相关理工科专业选用以及社会选者阅读。
阎石，清华大学教授、全国高等学校电子技术研究会理事长。
1937年生人。
1958年毕业于清华大学自动控制系，其后一直在清华大学从事电子技术的教学与科研工作。
曾任国家教委工科本科基础课程教学指导委员会第一、二届委员，华北地区高等学校电子技术教学研究会理事长。
1989年与童诗白教授等一起获得普通高等学校优
秀教学成果国家级特等奖。
主编的《数字电子技术基础》第二版获国家教委优秀教材一等奖，第三版获国家优秀教材奖，第四版获北京市教育教学成果一等奖。
数字电子技术基础备课笔记(阎石第五版)
数字电子技术基础备课笔记汤洪涛一、课程简介《数字电子技术基础》是电力、计算机工程类各专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及应用的学科。
数字电子技术包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、VHDL 语言、脉冲信号的产生与整形和A/D与D/A转换器等内容。
本课程以小规模集成电路为基础，（门电路）以中规模集成电路为主，着重介绍各种逻辑单元电路，逻辑部件的工作原理，分析逻辑功能，介绍逻辑电路的分析方法和一般数字电路的设计方法。
二、各章节主要内容和基本要求第一章数制与码制：它是整个数字逻辑电路的基本知识，要求能够熟练掌握；第二章逻辑代数基础：它是整个数字逻辑电路的分析工具，要求能够熟练掌握和应用，其中逻辑代数化简法和卡诺图化简法是重点掌握内容。
第三章逻辑门电路：是组成逻辑电路的基本单元，它相当于模电中的二极管、三极管。
基本门电路有DTL（二极管门）、TTL（三极管门）、MOS（场效应管门），要求掌握它们的组成原理。
第四章组合逻辑电路：它是数字电子技术的一大类，要求掌握组合逻辑电路的分析和设计方法，即已知逻辑电路，请分析该电路的所能实现的逻辑功能；或已知该电路的所要实现的逻辑功能，请设计逻辑电路的来实现其逻辑功能。
当然，设计电路就有一个电路的优化设计问题，如何选择最少的基本逻辑单元电路或最廉价的或最方便的基本逻辑单元电路来就可以实现所需要的逻辑功能。
（只考虑输入、输出之间的逻辑关系）第五章触发器：触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元，掌握触发器的基本特点、工作原理和分析方法等。
第六章时序逻辑电路：要求掌握时序逻辑电路的分析、波形的绘制等。
第七章半导体存储器：主要讲述动静态的RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）要求掌握它们的基本概念及其应用。
第八章以后的章节不做讲解好要求，让大家以后如果接触到相关知识时可以查阅。
第一章数制和码制本章要求：掌握十进制、二进制、十六进制、八进制之间的转换1.1 概述一、电子信号的分类：电子电路中的信号可分为两类：1、一类是时间和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，例如音频信号、温度信号等；2、另外一类是在时间或数值上断续变化的信号，即离散信号，称为数字信号，例如工件个数的记数信号，键盘输入的电信号等。
加法器、比较器
1位数值比较器比较例如74ls85逻辑图集成电路cc14585实现4位二进制数的比较输出允许信号来自低位的比较结果来自低位的比较结果比较器的级联扩展16151413121110ttl数值比较器引脚图16151413121110cmos数值比较器引脚图集成数值比较器例1将两片74ls85接成8位数值比较器例2用cc14585构成两个8位二进制数的大小比较串联扩展ttlttl电路电路
Y( A B ) (A 3 B3 ) (A 2 B2 ) (A 1 B1 ) A 0 B0 ) I ( A B )
Y B ( A B ) A 2 B ( A B ) ( A B ) A1 B ( A B ) A3 3 3 3 2 3 3 2 2 1 ( A B ) ( A B ) ( A B ) A0 B (A3 B3 ) (A 2 B 2 ) (A1 B1 ) A 0 B 0 ) I ( A B ) 3 3 2 2 1 1 0
74LS85逻辑图
L1 (A>B) ≥1 L2 (A<B) ≥1 L3 (A=B)
&
&
&
&
&
&
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&
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&
&
≥1 & 1 A3 & 1 B3 & 1 A2
≥1 & 1 B2 & 1 A1
≥1 & 1 B1 & 1 A0
≥1 & 1 B0 A'>B' A'<B' A'=B'
集成电路CC14585 实现4位二进制数的比较
Y( A B ) (A 3 B3 ) (A 2 B2 ) (A 1 B1 ) A 0 B0 ) I ( A B )
Y B ( A B ) A 2 B ( A B ) ( A B ) A1 B ( A B ) A3 3 3 3 2 3 3 2 2 1 ( A B ) ( A B ) ( A B ) A0 B (A3 B3 ) (A 2 B 2 ) (A1 B1 ) A 0 B 0 ) I ( A B ) 3 3 2 2 1 1 0
74LS85逻辑图
L1 (A>B) ≥1 L2 (A<B) ≥1 L3 (A=B)
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≥1 & 1 A3 & 1 B3 & 1 A2
≥1 & 1 B2 & 1 A1
≥1 & 1 B1 & 1 A0
≥1 & 1 B0 A'>B' A'<B' A'=B'
集成电路CC14585 实现4位二进制数的比较
第四章-数字电子技术基础第五版-阎石、王红、清华大学备课讲稿
• 第(1)片 时表示对 No Image
No Image
的编码
• 低3位输出应是两片的输出的“或”
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
三、二-十进制优先编码器
•将
No Image
编成0110 ~ 1110
•
的优先权最高， No
No
Image
Image
最低
• 输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码
故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
No Image
输入变量 输 出
RA G Z 00 0 1 00 1 0 01 0 0 01 1 1 10 0 0 10 1 1 11 0 1 11 1 1
设计举例：
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简
No Image
5. 画出逻辑图
《数字电子技术基础》第五版
1
10
1 01 0
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字形
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真值表
《数字电子技术基础》第五版
卡诺图
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《数字电子技术基础》第五版
BCD－七段显示译码器7448的逻辑图
001 001 01
001 1 01 1 0
01 0001 1 1
X
1 XXX1 1 1 1 1 1 1 1
数字电子技术基础第五版阎石课件
2006年
24
8.4 通用阵列逻辑GAL
要使用GAL器件，就要先进行设计。GAL器件的开发 工具包括硬件开发工具和软件开发工具。硬件开发工 具有编程器，软件开发工具有ABEL-HDL程序设计语言 和相应的编译程序。编程器的主要用途是将开发软件 生成的熔丝图文件按JEDEC格式的标准代码写入选定 的GAL器件。
8.1 概 述
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法 （a）与门
（b）输出恒等于0的与门 （c）或门 （d）互补输出的缓冲器 （e）三态输出的缓冲器
2006年
返回
1
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法
（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门 （d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器
辑模式（c）单乘积项模式 图8.8.7 输入/输出单元（ IOC ）的电路结构 图8.8.8 IOC的各种组态 图8.8.9 ispLSI器件的编程接口 图8.8.10 ispGDS22的结构框图 图8.8.11 ispGDS22的输入/输出单元（ IOC ）
支持不同厂家生产的，各种型号的PAL，GAL， EPLD，FPGA产品开发。
PLD开发系统包括软件和硬件俩部分。 开发系统软件是指PLD专用的编程语言和相 应的汇编程序或编译程序。开发系统软件大体
上可以分为汇编型，编译型和原理图收集型三
种。
2006年
58
8.8 在系统可编程逻辑器件（ISP－PLD）
图8.8.1 ispGAL16z8的电路结构框图 图8.8.2 ispGAL16z8编程操作流程图 图8.8.3 ispLSI1032的电路结构框图 图8.8.4 ispLSI1032的逻辑功能划分框图 图8.8.5 通用逻辑模块（GLB）的电路结构 图8.8.6 GLB的其它几种组态模式（a）高速旁路模式（b）异或逻
数字电子技术基础阎石主编第五版
四、触发器分类
SR锁存器
按
SR触发器
按
逻
构 造
电平触发旳触发器 辑 功
JK触发器
可 分
脉冲触发旳触发器 能 可
D触发器
为
边沿触发触发器
分 为
T和T′触发器
5.2 触发器旳电路构造与动作特点
一、SR锁存器 （基本RS触发器）
1.或非门构成
RSD— RSeetset 直直接接复置位位端端 ((置置01端端））
转换环节：
（1）写出已经有触发器和待求触发器旳特征方程。
（2）变换待求触发器旳特征方程，使之形式与已经 有触发器旳特征方程一致。
（3）比较已经有和待求触发器旳特征方程，根据两 个方程相等旳原则求出转换逻辑。
（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。
JK触发器→RS触发器
变换RS触发器旳特征方程，使之形式与JK触发器旳特征 方程一致：
T触发器特征方程：
Q* TQ T Q T Q
J T 与JK触发器旳特征方程比较，得： K T
电 路 图
D触发器→T触发器
D T Q
D触发器→T＇触发器
D Q
三、触发器电路构造和逻辑功能旳关系
同一种逻辑功能旳触发器能够用不 同旳电路构造实现。反过来，用同一种 电路构造形式能够作成不同逻辑功能旳 触发器。
RS触发器特征方程
Q* S RQ RS 0
Q* S RQ S(Q Q ) RQ SQ SQ RQ SQ RQ SQ (R R) SQ RQ RSQ RSQ SQ RQ
Q* JQ K Q
Q* SQ RQ
比较，得：
J K
S R
电路图
JK触发器→T触发器
0
数字电子技术基础第五版阎石门电路
TTL与非门举例
7400是一种典型的 TTL 与非门器件，内部含有 4个2输入端 与非门，共有14个引脚。引脚排列图如图所示。
二、集电极开路的门电路
1.推拉式输出电路结构的局限性
① 输出电平不可调
② 负载能力不强，尤其是高电平输出
③ 输出端不能并联使用
一是会抬高
1
（不能构成“线与”结构） 门2的低电平，
4.异或门
? A=0,B=0 ，T2 T3导通， T4 T5截止，T7 T9导通， T8截止，输出为0
? A=1,B=1 ，T6 T7导通， T8截止输出为0
? A=0,B=1 ，或者A=1,B=0 ： T3导通，T6截止，T4 T5必 有一个导通，T7 截止，T9 截止，T8导通，输出为1
Y ? A? B
二是会因功
耗过大损坏
门电路.
0
OC门（Open Collector ）
线与结构
yes
no
2、OC门的结构特点
VCC ?
RL
? 输出端为 OC三极管 T5，T5可承受较大电压、电流 ， 如SN 7407 : 40 mA / 30V
正逻辑
正逻辑 高电平：1 低电平：0
负逻辑 低电平：1 高电平：0
实际中高 /低电平都有一个允许的范围
在数字电路中，对电子元件、器件参数精度的要 求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。
3.2 分立元件门电路
3.2.1 半导体二极管和半导体三极管的开关特性
数字电路中的晶体二极管、三极管和 MOS管工作在开关状态。 导通状态：相当于开关闭合 截止状态：相当于开关断开。
当A和B同为高电平时， VB1 ? 2.1V , T4截止， T2和 T5导通， VO ? VOL ? 0
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《数字电子技术基础》第五版
二、功能表（输出与输 入的关系）
输
入
输
出
R D
0 1 1 1 1
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
*VI 后，C重新充电至 VOH , 恢复初始态；
2. 性能参数计算 输出脉宽：
《数字电子技术基础》第五版
V( ) V( 0) VOH tw RC ln RC ln V( ) V( t ) VTH
)C tre (3 ~ 5)( R RO td tTR tre
10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号） 10.4.1 对称式多谐振荡器 一、工作原理（TTL） (1)静态（未振荡） 时应是不稳定的
《数字电子技术基础》第五版
( 2)由于“扰动”使 VI 1有微小 ，则有： VI 1 VO ! VI 2 VO 2 使VO1迅速跳变为低，而 VO 2 迅速跳变为高。 电路进入第一个暂稳态 , C1开始充电， C 2开始放电。
不变 不变 截止 截止
《数字电子技术基础》第五版
10.5.2 用555定时器接成施密特触发器 工作原理 输
R D
0 1
入
输
出
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
1
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2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
《数字电子技术基础》第五版
VOH VI 1时，T1饱和， T2截止， VO VE1 (VVI VE1 0.7V时， T1脱离饱和，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VBE1 VE
R1 (1 )VTH R2
《数字电子技术基础》第五版
VI VT VI VT
R1 (1 )VTH R2 R1 (1 )VTH R2
《数字电子技术基础》第五版
10.2.2 集成施密特触发器 一、双极型IC VOL VI 0时，T1截止， T2饱和导通， VO 1. R4 VE 2 (VCC VCES2 ) R3 R4
《数字电子技术基础》第五版
当VI 1时， VO 1。 当VI , 至VI' VTH时，进入传输特性的放 大区，故 VI' VO1 VO
使电路迅速跳变到 VO VOL
R1 VI ) VI R1 R2
VI VTH (VDD VI VT
加触发信号 VI , Vd VO1 VI 2 VO 电路迅速进入暂稳态 VO 1, VO1 0, C开始充电
《数字电子技术基础》第五版
二、微分型 G1和G2为CMOS门
VOH VDD ,VOL 0 ,VTH 1 VDD 2
充电至 VI 2 VTH 时, VI 2 又引起正反馈 VI 2 VO VO1 电路迅速返回稳态 VO 0, VO1 VDD , C放电至没有电压，恢复 稳态。
输出脉冲宽度（ VO 0时间）等于 VA从VOH 放电至VTH的时间。
《数字电子技术基础》第五版
1 VOH VDD ,VOL 0,VTH VDD 2
二、微分型 G1和G2为CMOS门
1. 原理分析
稳态下： VI 0,Vd 0,VI 2 VDD ,VO 0, (VO1 VDD ), C上无电压；
1 稳态时，无触发信号： VI 1 ( VCC即可， VC 2 1) 3 V 1 若通电后 Q 0 TD导通 VC 0 C 1 Q 0保持 VC 2 1 2 若通电后 Q 1 TD 截止 C充电至 VC VCC 3 V 1 VC 1 0 Q 0 TD导通 C放电 C 1 Q 0保持 VC 2 1
《数字电子技术基础》第五版
三、振荡频率计算
T VI1从充电开始到充至 VTH的时间 VI 2从充电开始到充至 VTH的时间
VE VOH (VCC VBE VOH ) RE R1 // RF 2 RF 2 R1 RF 2
VE VIK T 2 RE C ln VE VTH
10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 一、积分型 G1和G2为TTL门 1、原理分析
《数字电子技术基础》第五版
* 稳态下： VI 0,VO 1, (VO1 VOH ),VA VOH ；
*VI 后，VO 0, 进入暂稳态， VO1 0, C开始放电；
*当放至 VA VTH 后，VO 1, 返回稳态；
(3)当VI 1 至VTH , 又返回第一个暂稳态。
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二、电压波形
脉冲宽度计算： TW T1 T2 T1 : C放电，从VTH VDD 放至VTH T2 : C充电，从VTH VDD 充至VTH
V( ) V( 0) tw RC ln V( ) V( t )
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《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
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第十章 脉冲波形的产生和整形
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(3)当VI 2充至 VTH时，再 将起引起如下正反馈： VI 2 VO 2 VI 1 VO1 使VO1迅速跳变为高，而 VO 2 迅速跳变为低。 电路进入第二个暂稳态 , C 2开始充电， C1开始放电。
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二、电压波形
输
入
输
出
R D
0 1 1 1 1
VI 1
X
VI 2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3
不变 不变 截止 截止
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稳态： VI 1,VO 0, TD导通
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当VI 0时， VO 0。 当VI , 至VI' VTH时，进入传输特性的放 大区，故 VI' VO1 VO
VI VTH R2 VI R1 R2 VI VT R1 (1 )VTH R2
使电路迅速跳变到
VO VOH
2、性能参数计算 输出脉宽：
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V( ) V( 0) V 0 tw RC ln RC ln DD RC ln2 V( ) V( t ) VDD VTH
tre (3 ~ 5)( R // rD1 RON )C (3 ~ 5) RON C td tw tre 输出脉冲宽度（ VO 1 时间）等于 VI 2从0充电至VTH的时间。
VOL 迅速转为 T1截止， T2导通 VO
VT V E 2 0.7V
VE1 VE 2 (Vcc VCES 2 )
R4 R3 R4
VE1 (Vcc VCES 1 )
VT V E 1 0.7V
R4 R2 R4
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10.4.3 环形振荡器 一、最简单的环形振荡器
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二、实用的环形振荡器
（TTL）
第一步：增加RC积分环节，加大t pd 2。
第二步：为获取更大延 迟，将C的接地端改至G1输出。
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通过调整 R、C改f（R不能太大） RC常数远大于 Tpd ,因此周期主要计算 RC环节
当VI ，至 VI VE 2 0.7V时， T1导通，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VBE1 VE
VOH 迅速转为 T1导通， T2截止 VO
1.9V VOL
VE 2
R4 VE1 (Vcc VCES 1 ) R2 R4
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10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器
VDD VT VDD VT T T1 T2 RC ln RC ln VDD VT VDD VT
VDD VT VDD VT T T1 T2 R2C ln R1C ln VDD VT VDD VT
不变 不变
截止 截止
VI , 使电路状态发生转变的 值VT ? VI , 使电路状态发生转变的 值VT ?
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VCO
VI , 使电路状态发生转变的 值VT ? VI , 使电路状态发生转变的 值VT ?
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10.5.3 用555定时器接成单稳态触发器
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10.4.2 非对称式多谐振荡器 (1)由于“扰动”使 VI 1有微小 ，则有： 一、工作原理（CMOS）
VI 1 VI 2 VO 2 使VO1迅速 低，而 VO 2 迅速 高。 电路进入第一个暂稳态 C开始放电 ,VI 1
( 2)VI 1 至VTH，则有： VI 1 VI 2 VO 2 使VO1迅速 高，而 VO 2 迅速 低。 电路进入第二个暂稳态 C开始充电 ,VI 1