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數(shù)字電路ppt課件-展示頁

2025-05-21 04:33本頁面
  

【正文】 等五種。 1 C B A 2. 邏輯表達(dá)式 用與、或、非等運(yùn)算來表達(dá)邏輯函數(shù)的表達(dá)式。 amp。 amp。 amp。 ”和“ +”互換,“ 0”和“ 1”互換,并保持運(yùn)算優(yōu)先順序不變, 則所得到新的函數(shù)稱為函數(shù) 的對偶函數(shù) 。 ” 和“ +”互換,“ 0”和“ 1”互換,原變量和反變量互換, 并保持運(yùn)算優(yōu)先順序不變,則可得到 F的反函數(shù) 。 (二)重要規(guī)則 1. 代入規(guī)則 對邏輯等式中的任意變量 A ,若將所有出現(xiàn) A 的 位置都代之以同一個邏輯函數(shù),則等式仍然成立。 A B amp。 A B Y 2. “ 或 ” 邏輯關(guān)系和或門 邏輯關(guān)系表達(dá)式 “或 ”運(yùn)算電路圖 “或 ”運(yùn)算電路真值表: BAY ??B Y U A + A B Y 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 由真值表可以得出“或”運(yùn)算電路的運(yùn)算規(guī)則: 二極管構(gòu)成的“或”門電路及邏輯符號: R VD1 A B Y VD2 邏輯符號 : A B Y 1 3. “ 非 ” 邏輯關(guān)系和非門 邏輯關(guān)系表達(dá)式 “非”運(yùn)算電路圖 “非”運(yùn)算電路真值表: AY ?Y U A + R 狀態(tài)表 1 0 1 A Y 0 由真值表可以得出“非”運(yùn)算電路的運(yùn)算規(guī)則: 三極管構(gòu)成的“非”門電路及“非”門邏輯符號: 01?10?UCC UBB A RA RB RC Y T 邏輯符號 1 A Y 4.基本邏輯關(guān)系的擴(kuò)展 ( 1)與非運(yùn)算 ( 2)或非運(yùn)算 ( 3)與或非運(yùn)算 ( 4)異或運(yùn)算 BAY ??BAY ??CDABY ??BABABAY ????常用邏輯符號如下: Y amp。 一、基本邏輯運(yùn)算、邏輯門 1. “ 與 ” 邏輯關(guān)系和與門 邏輯關(guān)系表達(dá)式 “與”運(yùn)算電路圖 “與”運(yùn)算的真值表: 基本邏輯運(yùn)算有 與 ( and)、 或 ( or)、 非 ( not),與 此相對應(yīng)有三種基本邏輯門: 與門 、 或門 、 非門 。 本教材不加特殊說明均采用 正邏輯 。 正邏輯 : 用 1 表示高電平,用 0 表示低電平。 ( 2)自變量和函數(shù)的值都只能取 0或 1。 根據(jù)晶體管的開關(guān)特性,工作在飽和區(qū)時,其間電阻相當(dāng)為零,可視為 電子開關(guān)被接通 ;工作在截止區(qū)時,其間電阻無窮大,可視為 電子開關(guān)被斷開 。顯然,由這 些晶體管子構(gòu)成的開關(guān)元件上 只有通、斷兩種狀態(tài) ,若把 “通”態(tài) 用數(shù)字“ 1” 表示 ,把 “斷”態(tài) 用數(shù)字“ 0” 表示時,則這些開關(guān)元件僅有“ 0” 和“ 1” 兩種取值,這種二值變量也稱為 邏輯變量, 因此,由開關(guān)元件構(gòu)成的數(shù)字電路又稱之為 邏輯電路。 數(shù)字電路中常用的邏輯器件有哪 些? S 3V 0V S 3V 0V R D R R 導(dǎo)通 截止相當(dāng)于 開關(guān)閉合 相當(dāng)于 開關(guān)斷開 二極管的開關(guān)作用 二極管正向?qū)〞r,管子對電流呈現(xiàn)的電阻近似為零,可 視為接通的電子開關(guān); 二極管反向阻斷時,管子對電流呈現(xiàn)的電阻近似無窮大,又 可看作是斷開的電子開關(guān)。顯然,邏輯關(guān)系中的 1和 0并不是體現(xiàn)的數(shù)值大小,而是 體現(xiàn)的某種邏輯狀態(tài) 。 事件發(fā)生的條件與結(jié)果之間應(yīng)遵循的規(guī)律稱為 邏輯 。 例如: 01101的補(bǔ)碼為 01101,而 11011的補(bǔ)碼為 10101。 (2) 正碼的補(bǔ)碼與它的原碼相同。 例如 0 1 0 1 1 0 1 0)90( ?? 原11011010)90( ?? 原2.反碼 正數(shù)的反碼等于原碼,負(fù)數(shù)的反碼等于除了符號位外各位取反。 如 00011轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為+ 3,而 10011則轉(zhuǎn)換為- 3。 四、二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼 1. 原碼 在用十進(jìn)制數(shù)表示數(shù)值時不但有數(shù)的大小之分還有數(shù)的正負(fù)之分。 每一個余 3 碼所表示的二進(jìn)制數(shù)比它所對應(yīng)的十進(jìn) 制數(shù)多 3 ,即余 3 碼是由 8421碼加 3 產(chǎn)生的。 210 )00010()32( ?但 BCD碼是 001000112. 2421碼 3.余 3碼 4.格雷碼 是一種有權(quán)代碼,權(quán)值分別為 1,并且編碼方案不是唯一的。 )(102)(2)(26 2 321??????kkk取整取整取整?????????210 )()( ?最后得 : 210 )()( ?例如: 三、二進(jìn)制編碼 1. 8421 BCD 碼 是一種有權(quán)代碼,權(quán)值是 1,用 BCD碼可以將 十進(jìn)制的每一位轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。 因此在轉(zhuǎn)換時,整數(shù)部分從小數(shù)點(diǎn)開始往左、小數(shù)部分從小數(shù)點(diǎn)開始向右,依次把每 4 位二進(jìn)數(shù)為一組,每組用一個十六進(jìn)制數(shù)表示。 二、常用數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換 1.二進(jìn)制數(shù) 例如: 2.十六進(jìn)制數(shù) 例如: iiKD 2)( 2 ?? ?210122 2120212021)( ?? ??????????iiKD 16)( 16 ?? ?4 9 6 )( 210116 ????????? ?? FAFA3.幾種常用進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 ( 1)二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 ( 2)十 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換 將十進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 整數(shù)部分 102101232)(212121202121)(??????????????????? ??0)(11|2)(13|2)(06|2)(113|2)(127|243210ddddd余余余余余??????????????? 轉(zhuǎn)換時其整數(shù)部分和小數(shù)部分應(yīng) 分別進(jìn)行。 ③ 按構(gòu)成電路的半導(dǎo)體器件來分類,可分為雙極型數(shù)字電路和單極型數(shù)字電路。 數(shù)字電路的分類 數(shù)字電路的種類很多,常用的一般按下列幾種方法來分類: ① 按電路有無集成元器件來分,可分為分立元件數(shù)字電路和集成數(shù)字電路。 低電平 t U(t) 高電平 上跳沿 下跳沿 (二 ) 脈沖波形的參數(shù) 脈沖幅度 Uq:脈沖從起始值到峰值之間的變化幅度; 脈沖前沿時間 tr: 脈沖從低電平變到高電平所需要的時間; 脈沖后沿時間 tf: 脈沖從高電平變到低電平所需要的時間; 脈沖寬度 tw:脈沖半高處的寬度; 脈沖周期 T:周期性脈沖相鄰兩個上升沿的脈沖幅度的 10%兩點(diǎn)之間的時間間隔。 在數(shù)字電路中,晶體管三極管通常工作在飽和區(qū)或截止區(qū)。實(shí)用中,計(jì)算機(jī)鍵盤的輸入信號就是典型的數(shù)字信號。 2. 數(shù)字信號 信號在時間上和數(shù)值上均是離散的, 只有低電平和高電 平二個狀態(tài)。如整流電路、放大電路等,注重研究的是輸入和輸出信號間的大小及相位關(guān)系。第十章 數(shù)字電子電路 第一節(jié) 數(shù)字電路基礎(chǔ) 第二節(jié) 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 第三節(jié) 集成邏輯門電路 第四節(jié) 組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì) 第五節(jié) 組合邏輯器件 第六節(jié) 觸發(fā)器 第七節(jié) 常用邏輯功能器件 第八節(jié) 數(shù)字電路應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例 在電子技術(shù)中,被傳遞、加工和處理的信號可以分為兩大 類: 1. 模擬信號 信號的大小是隨時間連續(xù)變化的。 正弦波信號 t 處理模擬信號的電路稱為 模擬電路 。 在模擬電路中,晶體管三極管通常工作在放大區(qū)。 矩形波 t 處理數(shù)字信號的電路稱為 數(shù)字電路 。數(shù)字電路注重研究的是二值信息輸入和輸出間的邏輯關(guān)系。 第一節(jié) 數(shù)字電路基礎(chǔ) 一、數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識 (一 ) 數(shù)字信號 數(shù)字信號 (又稱為脈沖信號):是指該信號無論從時間上還是從幅值上看其變化都是不連續(xù)的。 脈沖頻率 f:單位時間的脈沖數(shù) 脈沖寬度 D:脈沖周期與寬度之比 D=T/tw 占空比 q:脈沖寬度的倒數(shù) q=1/D Uq tw tf tr Tf /1?(三 ) 數(shù)字電路及特點(diǎn) ( 1) 在數(shù)字電路中一般都采用二進(jìn)制; ( 2) 抗干擾能力強(qiáng)、精度高; ( 3) 數(shù)字信號便于長期存儲; ( 4) 保密性好; ( 5) 通用性強(qiáng)。 ② 按集成電路的集成度進(jìn)行分類,可分為小規(guī)模集成數(shù)字電路 (SSI)、中規(guī)模集成數(shù)字電路 (MSI)、大規(guī)模集成數(shù)字電路 (LSI)和超大規(guī)模集成數(shù)字電路 (VLSI)。 ④ 按電路中元器件有無記憶功能可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。 210 )1 1 0 1 1()27( ?小數(shù)部分 小數(shù)部分乘 2取整,步驟如下: (3) 二 — 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換 由于 4位二進(jìn)制數(shù)一共有 16個狀態(tài),而且它的進(jìn)位輸出也是逢十六進(jìn)一 。不足 4位的,整數(shù)部分左邊補(bǔ)零,小數(shù)部分右邊補(bǔ)零。 1622)()0 0 1 01 0 1 1 1 00 1 0 0()1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0(BE??2216)1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0()1 1 0 0 1 01 0 0 00 0 0 1().18(??DA編碼 是把符號、文字、邏輯關(guān)系等信息用數(shù)字表示的過程。 例如: 5 的 2421 碼為 0101 或 0101 。 例如: 38 4 2 110 )1 0 1 1()0 0 1 1()1 0 0 0()8( 余???10103 )7(3)10()1 0 1 0( ???余是一種無權(quán)碼、循環(huán)碼。最高位的“ 0”表示正數(shù),最高位的 “ 1”表示負(fù)數(shù)。使用這種方式表示的二進(jìn)制數(shù)碼稱為帶符號數(shù),如果帶符號數(shù)沒有經(jīng)過變化稱為 原碼 。 例如: 3.補(bǔ)碼 (1) 補(bǔ)碼最高為符號位,正數(shù)為“ 0” ,負(fù)數(shù)為“ 1” 。 (3) 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是將原碼(除符號位外)逐位求反后在最低 位加 1 得到。 0 1 0 1 1 0 1 0)90()91( ???? 原反10100100)90( ?? 反 日常生活中我們會遇到很多結(jié)果完全 對立而又相互依存的事件,如開關(guān)的通斷、電位的高低、信號的有無、工作和休息等,顯然這些都可以表示為二值變量的 “ 邏輯 ” 關(guān)系。一 般來講,事件的發(fā)生條件與產(chǎn)生的結(jié)果均為有限個狀態(tài), 每一個和結(jié)果有關(guān)的條件都有滿足或不滿足的可能,在邏 輯中可以用“ 1” 或“ 0” 表示。 第二節(jié) 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字電路中用到的主要元件是 開關(guān) 元件 ,如二極管、雙極型三極管和單 極型 MOS管等。 三極管的開關(guān)作用 3V 0V uO ? 0 uO ? UCC +UCC ui RB RC uO T uO +UCC RC E C uO +UCC RC E C 3V 0V 飽和 截止相當(dāng)于 開關(guān)閉合 相當(dāng)于 開關(guān)斷開 數(shù)字電路正是利用了二極管、三極管和 MOS管的上述開 關(guān)特性進(jìn)行工作,從而實(shí)現(xiàn)了各種邏輯關(guān)系。 1. 晶體管用于模擬電路時工作在哪個區(qū)?若用于數(shù)字電路時,又工作于什么區(qū)? 2. 為什么在晶體管用于數(shù)字電路時可等效為一個電子開關(guān)? 晶體管用于數(shù)字電路時,工作在 飽和區(qū)或截 止區(qū) ;用于模擬電路時,應(yīng)工作在 放大區(qū) 。 學(xué)習(xí)與討論 邏輯函數(shù)的表達(dá)式通常為: 邏輯函數(shù)具有以下特點(diǎn): ( 1)邏輯函數(shù)與自變量的關(guān)系是由有限個基本邏輯運(yùn)算 (與、或、非)決定。 門電路 : 用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的單元電路。 負(fù)邏輯 : 用 0 表示高電平,用 1 表示低電平。 )( ?A 、 、 B 、 C 、FZ ?描述邏輯關(guān)系的數(shù)字工具是邏輯代數(shù),它又稱為 布爾代數(shù) .或是 二值代數(shù)。 BAY ??U + A B Y A B Y 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 ? 0 = 0 0 ? 1 = 0 1 ? 0 = 0 1 ? 1 = 1 由真值表可以得出“與”運(yùn)算電路的運(yùn)算規(guī)則:
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