《數字電子技術》總結復習解讀

1、數字電子技術復習一、主要知識點總結和要求1. 數制、編碼其及轉換： 要求：能熟練在10進制、2進制、8進制、16進 制、8421BCD格雷碼之間進行相互轉換。舉例 1 : ( 37.25 ) 10= ( )2= ()16= ()8421BCD解：(37.25) 10= ( 100101.01)2= ( 25.4 )花二(00110111.00100101)8421bcd2. 邏輯門電路：(1)基本概念1) 數字電路中晶體管作為 開關使用時，是指它的工作狀態(tài)處于 飽和狀態(tài)和截止 狀態(tài)。2) TTL門電路典型高電平為3.6 V,典型低電平為0.3 V。3) OC門和OD門具有線與功能。4) 三態(tài)門

2、電路的特點、邏輯功能和應用。高阻態(tài)、高電平、低電平。5) 門電路參數：噪聲容限Vnh或Vnl、扇出系數N。、平均傳輸時間tpd。 要求：掌握八種邏輯門電路的邏輯功能；掌握 OC門和OD門，三態(tài)門電路的 邏輯功能；能根據輸入信號畫出各種邏輯門電路的輸出波形。舉例2：畫出下列電路的輸出波形CBAa JUirLTL c -解：由邏輯圖寫出表達式為：y=A BC = A b c，則輸出Y見上3. 基本邏輯運算的特點：與運算：見零為零，全1為1;或運算：見1為1,全零為零；與非運算：見零為1,全1為零；或非運算：見1為零，全零為1;異或運算：相異為1,相同為零；同或運算：相同為1,相異為零； 非運算：零

3、變1,1變零；要求：熟練應用上述邏輯運算。4. 數字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉換。 真值表（組合邏輯電路）或狀態(tài)轉換真值表（時序邏輯電路）：是由變量的所有可能取值組合及其對應的函數值所構成的表格。 邏輯表達式：是由邏輯變量和與、或、非3種運算符連接起來所構成的式子。 卡諾圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構成的圖形。 邏輯圖：是由表示邏輯運算的邏輯符號所構成的圖形。 波形圖或時序圖：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對應 的輸出函數值的高、低電平所構成的圖形。 狀態(tài)圖（只有時序電路才有）：描述時序邏輯電路的狀態(tài)轉換關系及轉換條件 的圖形稱為狀態(tài)圖。要求：掌握這五種

4、（對組合邏輯電路）或六種（對時序邏輯電路）方法之間的 相互轉換。5. 邏輯代數運算的基本規(guī)則 反演規(guī)則：對于任何一個邏輯表達式 Y,如果將表達式中的所有“ ”換成“ + ”，“ + ”換成“ ”，“0”換成“ 1”，“ 1”換成“ 0”，原變量換成反變 量，反變量換成原變量，那么所得到的表達式就是函數 丫的反函數Y (或稱 補函數)。這個規(guī)則稱為 反演規(guī)則。 對偶規(guī)則：對于任何一個邏輯表達式 Y,如果將表達式中的所有“ 換成“ + ”, “ + ”換成“ “0”換成“ 1”，“ 1”換成“0”，而變量保持不變，則可得到的一個新的函數表達式丫/, 丫/稱為函Y的對偶函數。這個規(guī)則稱為對偶規(guī)則。

5、要求：熟練應用反演規(guī)則和對偶規(guī)則求邏輯函數的反函數和對偶函數。舉例3:求下列邏輯函數的反函數和對偶函數丫 = A 亍Rc D E解：反函數： Y =辭)(匪)；對偶函數:Y = (A+B)(C*D +E)6. 邏輯函數化簡要求：熟練掌握邏輯函數的兩種化簡方法。 公式法化簡：邏輯函數的公式化簡法就是運用邏輯代數的基本公式、定理和 規(guī)則來化簡邏輯函數。舉例4：用公式化簡邏輯函數：丫 = ABC + Abc + Be解：片=ABC 4- ABC += + A)BC + BC 圖形化簡：邏輯函數的圖形化簡法是將邏輯函數用 卡諾圖來表示，利用卡諾 圖來化簡邏輯函數。(主要適合于3個或4個變量的化簡)舉例

6、5：用卡諾圖化簡邏輯函數：丫(A,B,C)八m(0,2,3,7) 、d(4,6)0J"3則Y = C十B100解：畫出卡諾圖為XABc 0001 U 107. 觸發(fā)器及其特性方程1）觸發(fā)器的的概念和特點：觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下 特點： 它有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)； 在不同的輸入情況下，它可以被 置成0狀態(tài)或1狀態(tài)，即兩個穩(wěn)態(tài)可以相互轉換； 當輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。具有 記憶功能2）不同邏輯功能的觸發(fā)器的 特性方程為：RS觸發(fā)器：Qn S RQn，約束條件為：RS= 0,具有置0、置1、保持功能JK觸發(fā)器：QnJQn KQn，具有

7、置0、置1、保持、翻轉功能。D觸發(fā)器：Qn1 = D，具有置0、置1功能。T觸發(fā)器：Qn仁TQn TQn，具有保持、翻轉功能。觸發(fā)器：QnQn（計數工作狀態(tài)），具有翻轉功能。要求：能根據觸發(fā)器（重點是JK-FF和D-FF）的特性方程熟練地畫出輸出波形。舉例6:已知J, K-FF電路和其輸入波形，試畫出cp rLrLTLTLrL&脈沖產生和整形電路1）施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數字電路需要的 矩形脈 沖的電路。要求：會根據輸入波形畫輸出波形。特點：具有滯回特性，有兩個穩(wěn)態(tài)，輸出僅由輸入決定，即在輸入信號達到 對應門限電壓時觸發(fā)翻轉，沒有記憶功能。2）多諧振蕩器是一種不

8、需要輸入信號控制，就能自動產生 矩形脈沖的自激振蕩 電路。特點：沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，且兩個暫穩(wěn)態(tài)能自動轉換。3）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入負脈沖作用下，產生 定時、延時脈沖信號，或對輸入波 形整形。特點：電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。 在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由 穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經過一段時間后，電路會自動 返回到穩(wěn)態(tài)。要求：熟練掌握555定時器構成的上述電路，并會求有關參數（脈寬、周期、 頻率）和畫輸出波形。舉例7：已知施密特電路具有逆時針的滯回特性，試畫出輸出波形。解：（設&E=2V）09. A/D和D/A轉換器1) A/D和D/A轉換器概念：模數轉

9、換器：能將模擬信號轉換為數字信號 的電路稱為模數轉換器，簡稱 A/D 轉換器或ADC由采樣、保持、量化、編碼四部分構成。數模轉換器：能將數字信號轉換為模擬信號 的電路稱為數模轉換器，簡稱D/A 轉換器或DAC由基準電壓、變換網絡、電子開關、反向求和構成。ADC和DAC是溝通模擬電路和數字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。2) D/A轉換器的分辨率分辨率用輸入二進制數的有效位數表示。在分辨率為 n位的D/A轉換器中，輸 出電壓能區(qū)分2n個不同的輸入二進制代碼狀態(tài)，能給出 2n個不同等級的輸出 模擬電壓。分辨率也可以用D/A轉換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示舉例& 10位D

10、/A轉換器的分辨率為:i10230.0013) A/D轉換器的分辨率A/D轉換器的分辨率用輸出二進制數的位數表示，位數越多，誤差越小，轉換精度越高 舉例9:輸入模擬電壓的變化范圍為05V,輸出8位二進制數可以分辨的最小 模擬電壓為5VX 2 - 8= 20mV而輸出12位二進制數可以分辨的最小模擬電壓 為 5VX 2- 121.22mV。10. 常用組合和時序邏輯部件的作用和特點組合邏輯部件：編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據分配器、半加器、全加器。時序邏輯部件：計數器、寄存器。要求：掌握編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據分配器、半加器、全加器、計 數器、寄存器的定義，功能和特點。舉例10：能對兩

11、個1位二進制數進行相加而求得和及進位的邏輯電路稱為半加尹。二、典型題型總結及要求（一）分析題型1. 組合邏輯電路分析：分析思路： 由邏輯圖寫出輸出邏輯表達式； 將邏輯表達式化簡為最簡與或表達式； 由最簡與或表達式列出真值表； 分析真值表，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握由門電路和組合邏輯器件 74LS138 74LS153 74LS151構成的各種組合邏輯電路的分析。舉例11：分析如圖邏輯電路的邏輯功能解:由邏輯圖寫出輸出邏輯表達式ABC¥0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 001 11Y 二 £Y2Y廠 AB BC AC 將邏輯表達式化簡為最簡與或表達

12、式AB BC CA 由最簡與或表達式列出真值表 分析真值表，說明電路邏輯功能當輸入A B C中有2個或3個為1時，輸出丫為1,否則輸出丫為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合邏輯電路：只要有2票或3票同意，表 決就通過。2. 時序邏輯電路分析：分析思路： 由電路圖寫出時鐘方程、驅動方程和輸出方程； 將驅動方程代入觸發(fā)器的特征方程，確定電路狀態(tài)方程； 分析計算狀態(tài)方程，列出電路狀態(tài)表； 由電路狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖或時序圖； 分析狀態(tài)圖或時序圖，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數器、減法計數器、環(huán)形計數 器、扭環(huán)形計數器的分析。舉例12：如圖所示時序邏輯電路，試分析

13、它的邏輯功能，驗證是否能自啟動,并畫出狀態(tài)轉換圖和時序圖解：時鐘方程為：CP0=CP1=CP激勵方程為：J0Ko =1Ji =Q°nK i = 1將激勵方程代入J-K-FF的特性方程可得狀態(tài)方程為W = JoQon +Kq； =QonQonQin+ =J1Q；KQ1n =QonQ；n由狀態(tài)方程做出狀態(tài)轉換表為:Q； Q01qFQ腫0 0010 1101 0001 100則狀態(tài)轉換圖和時序圖為:（二）設計題型1. 組合邏輯電路設計：設計思路： 由電路功能描述列出真值表； 由真值表寫出邏輯表達式或卡若圖; 將表達式化簡為最簡與或表達式； 實現邏輯變換，畫出邏輯電路圖。要求：熟練掌握用常用

14、門電路和組合邏輯器件 74LS138 74LS153 74LS151設計實現各種組合邏輯電路。舉例13：某汽車駕駛員培訓班進行結業(yè)考試，有三名評判員，其中A為主評判員，B和C為副評判員，在評判時按照服從多數原則通過，但主評判員認為合 格也通過，試用與非門實現該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實現） 解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為ABCY0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 011 0 111 1 011 1 11則輸出邏輯表達式為Y二A BC二ABC用與非門實現邏輯電路圖為:ABC2. 時序邏輯電路設計:設計思路: 由設計要求畫出原始狀態(tài)圖或時序圖

15、； 簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)； 選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅動方程； 畫出邏輯電路圖； 檢查電路能否自啟動。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數器、減法計數器的設計實現。舉例14：設計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數器，計數規(guī)則為逢七進1，產生一個進位輸出IY解：建立原始狀態(tài)圖：/0 /0 /0000-001-010-011XI/O110一101 100/0 /0 簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)：已經是最簡，已是二進制狀態(tài)； 選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅動方程：因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FFo、FF1、FF2表示。由于要求采用同

16、步方案，故時鐘方程為：CF0 = CR = C甘 CP輸出方程：0111100000000X0111100()0100110(b)的Q；Q；Q；0Y的人or1orx瓦i Lf-7 00比較,紂嚨動方程:狀態(tài)方程：Q=QzQ+=Q：Q：+ ©遛 Q； or = QQi +®Q；Qn+ =JQn KQn宅00(a)。嘗的圖(c)。畀的卡諾圖0,=QQo + i<?o=QoQC+ 乜沁十沁110100X00001J0010X101000101X111 畫出電路圖 檢查電路能否自啟動：將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000,電路能q(T1 = qQ

17、©代=oQoQ1Q2nQonQ? = 0 u 1nQ0nQ2nHQ1nQ2 = 0夠自啟動3. 集成計數器和寄存器的應用：構成N進制計數器，構成環(huán)形計數器和扭環(huán)形計數器。要求：熟練掌握74LS160 74LS161、74LS162、74LS163四種集成計數器應用，比如分析或設計N進制計數器；熟練掌握74LS194應用，比如分析或設計 環(huán) 形計數器和扭環(huán)形計數器。1. 用同步清零端或置數端歸零構成 N進置計數器(1) 寫出狀態(tài)Sm-1的二進制代碼。(2) 求歸零邏輯，即求同步清零端或置數控制端信號的邏輯表達式。(3) 畫連線圖。2. 用異步清零端或置數端歸零構成 N進置計數器(1)

18、寫出狀態(tài)Sn的二進制代碼。(2) 求歸零邏輯，即求異步清零端或置數控制端信號的邏輯表達式(3) 畫連線圖。舉例15：用74LS161來構成一個十二進制計數器。解：(1)用異步清零端CR歸零：SN= S12= 1100則電路為：CR = Q：Q；注：這里D0D3可隨意處理。(時用異步清零端CX歸零(2)用同步置數端LD歸零：Sn= S11 = 1011LD 二 QsQ1nQo則電路為：注：這里D0D3必須都接0。(t)用同步置數端歸零舉例16:用74LS160來構成一個48進制同步加法計數器。解：因74LS160為同步十進制計數器，要構成48進制同步加法計數器須用二片74LS160來實現，現采用

19、異步清零實現：S48=01001000，取高位片的Qc和低位片的Qd作歸零反饋信號。即清零端CR歸零信號為：CR二Qc高QD低，則電路連線圖為:(三)計算和畫圖題型：要求：會分析電路工作原理，說明電路功能；會根據題意計算電路參數，或正確畫出電路波形。舉例17:如圖電路，完成下列問題：1）說明這是什么電路?2）求電路的輸出信號頻率3）畫出VC及VO的波形。20 k Ohm 20 k OhmVo555GNDVCCTRIDISOUTTHF?尺ESCON&Vc解:Ri20 uF1）這是一個由555定時器構成的多諧振蕩器2）其振蕩周期為T 二 0.7（R2R2）C= 0.7（2040）1032010*=0.84 s1 1則其頻率為2廠084 1.2Hz3） VC及V。的波形的波形為:三、基本概念練習一、判斷題1. CMO門電路為雙極型電路，而 TTL門電路則為單極型電路。（）2. 能夠實現“線與”功能的門電路是 OC門或OD門。（）3. 施密特觸發(fā)器的特點是只有一個穩(wěn)態(tài)， 需在外加信號作用下才能由穩(wěn)態(tài)翻轉 到暫穩(wěn)態(tài)。（）4. 在時鐘脈沖的控制下，根據輸入信號T不同情況，凡是具有保持和翻轉功能的電路，稱為T觸發(fā)器。（）5. 某電路任意時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號，而且與電路的原狀態(tài)有關，該電路為時序邏輯電路。（）6. 若集成555定時器的第4腳