《數(shù)字電子技術》復習知識點

1、叮叮小文庫數(shù)字電子技術重要知識點匯總一、主要知識點總結(jié)和要求1 .數(shù)制、編碼其及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換。舉例 1 ： ( 37.25 ) 10= ( )2= ( )16= ()8421BCD解：(37.25) 10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )化=(00110111.00100101)8421bcd2 .邏輯門電路：(1)基本概念1)數(shù)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

2、功能。4)三態(tài)門電路的特點、邏輯功能和應用。高阻態(tài)、高電平、低電平。5)門電路參數(shù)：噪聲容限Vnh或Vnl、扇出系數(shù)No、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(jù)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I* i- F V -I£ I：-3b -U LU jc_n_ILp n_mrrr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

3、算：相異為1,相同為零；同或運算：相同為1,相異為零；非運算：零變1, 1變零；要求：熟練應用上述邏輯運算。4 .數(shù)字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉(zhuǎn)換。真值表（組合邏輯電路）或狀態(tài)轉(zhuǎn)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(shù)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?？ㄖZ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。11X100X000XX11XX了、口口 印 1110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(shù)值的高、低電平所構成的圖

4、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(zhuǎn)換關系及轉(zhuǎn)換條件 的圖形稱為狀態(tài)圖。要求：掌握這五種（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(zhuǎn)換。5 .邏輯代數(shù)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(shù) Y的反函數(shù)Y (或稱 補函數(shù))。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“ + ”，“ 十 ”換成“ ？，“0”換成“1”，“1”換成“0”，而變量保持不變，

5、則可得到的一個新的函數(shù)表達式丫"丫/稱為函Y的對偶函數(shù)。這個規(guī)則稱為對偶規(guī)則。 要求：熟練應用反演規(guī)則和對偶規(guī)則求邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)。舉例3:求下列邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)Y A B C 審E解：反函數(shù)： Y (A B)(C D E)對偶函數(shù)： Y (A B)(C D E)6 .邏輯函數(shù)化簡要求：熟練掌握邏輯函數(shù)的兩種化簡方法。公式法化簡：邏輯函數(shù)的公式化簡法就是運用邏輯代數(shù)的基本公式、定理和 規(guī)則來化簡邏輯函數(shù)。舉例4：用公式化簡邏輯函數(shù)：Y ABC ABC BC解：用=ABC + ABC + BC = (A + A)BC + BC= j3C + Z?C = /3(C+C

6、) = B圖形化簡：邏輯函數(shù)的圖形化簡法是將邏輯函數(shù)用 卡諾圖來表示，利用卡諾 圖來化簡邏輯函數(shù)。(主要適合于3個或4個變量的化簡)舉例5:用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)：Y(A,B,C) m(0,2,3,7)d(4,6)解：畫出卡諾圖為則Y C B7 .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(zhuǎn)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 1 S RQn,約束條件

7、為：RS= 0,具有置0、置1、保持功能JK觸發(fā)器：Qn 1 JQn KQn ,具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)功能。D觸發(fā)器：Qn1 D ,具有置0、置1功能。T觸發(fā)器：Qn 1 TQn TQn ,具有保持、翻轉(zhuǎn)功能。觸發(fā)器：Qn1 Qn（計數(shù)工作狀態(tài)），具有翻轉(zhuǎn)功能。要求：能根據(jù)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-58 .脈沖產(chǎn)生和整形電路叮叮小文庫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(shù)字電路需要的 矩形脈 沖的電路。要求：會根據(jù)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

8、在輸入信號達到 對應門限電壓時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，沒有記憶功能。2）多諧振蕩器是一種不需要輸入信號控制，就能自動產(chǎn)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(zhuǎn)換 。3）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入負脈沖作用下，產(chǎn)生 定時、延時脈沖信號，或?qū)斎氩?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(zhuǎn)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(jīng)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(shù)（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：9 . A/D和D

9、/A轉(zhuǎn)換器1) A/D和D/A轉(zhuǎn)換器概念：模數(shù)轉(zhuǎn)換器：能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或ADC由采樣、保持、量化、編碼四部分構成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器：能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號 的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A 轉(zhuǎn)換器或DAC由基準電壓、變換網(wǎng)絡、電子開關、反向求和構成。ADCF口 DA奧溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。2) D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率分辨率用輸入二進制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為 n位的D/A轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的最小輸出電壓

10、與最大輸出電壓的比值來表示。舉例8: 10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：1 1F0.001210 110233) A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù) 越多，誤差越小，轉(zhuǎn)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(shù)可以分辨的最小 模擬電壓為5Vx2-8= 20mV而輸出12位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓 為 5Vx 2121.22mV10.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(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器。時序邏輯部件：計數(shù)器、寄存器。要求：掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器、計

11、 數(shù)器、寄存器的定義，功能和特點。舉例10:能對兩個1位二進制數(shù)進行相加而求得和及進位的邏輯電路稱為 生加翟。二、典型題型總結(jié)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 74LS13& 74LS15a 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ABCp0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 0011Y Y1Y2Y3 AB BC AC將邏輯

12、表達式化簡為最簡與或表達式Y(jié) 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 R C中有2個或3個為1時，輸出Y為1,否則輸出Y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(qū)動方程和輸出方程；將驅(qū)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(shù)器、減法計數(shù)器、環(huán)形計數(shù) 器、扭環(huán)形計數(shù)器的分析。舉例12:如圖所示時序

13、邏輯電路，試分析它的邏輯功能，驗證是否能自啟動,并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖 解：時鐘方程為：CP0=CP1=CP激勵方程為：J0QinK01Ji QonK11將激勵方程代入J-K-FF的特性方程可得狀態(tài)方程為Q0 1J0QonKQ01QonQonQin1JlQnKQinQonQin由狀態(tài)方程做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為:QinQnQin1Q01 10001011010001100則狀態(tài)轉(zhuǎn)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(xiàn)邏輯變換，畫出邏輯電路圖。要求：熟練掌握用常用門電路和組合邏輯器件7

14、4LS13& 74LS153 74LS151設計實現(xiàn)各種組合邏輯電路。舉例13:某汽車駕駛員培訓班進行結(jié)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(shù)原則通過，但主評判員認為合 格也通過，試用與非門實現(xiàn)該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實現(xiàn)）解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為A BC ABC13用與非門實現(xiàn)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；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(qū)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

15、同步加法計數(shù)器、減法計數(shù)器的設計實現(xiàn)。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(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進1,產(chǎn)生一個進位輸出。解：建立原始狀態(tài)圖：/0/0/0OX)；'。： f 00()f OOl-OlOf 0 H 1/0/O /(I簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)：已經(jīng)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(qū)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FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為:CP0 CP1 CP2 CP輸出方程：狀態(tài)方程:叮叮小文庫Q二Q：Q回士愆Or、Q；Q0。； +SQ；QnUJQn +KQn

16、132得驅(qū)動方程:Jo= Q；Q：、K。M=o;、& =&Q"/ =她；、島=q;畫出電路圖檢查電路能否自啟動:21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； 1 Q；Q1nQn 彳Q；0Q1n 1 QnQ1n QQnQ1n 0Qn 1 Q1nQ；Qn 0?Q； 0夠自啟動。3 .集成計數(shù)器和寄存器的應用：構成N進制計數(shù)器，構成環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形 計數(shù)器。要求：熟練掌握74LS16R 74LS161、74LS162、74LS163四種集成計數(shù)器應用, 比如分析或設計N進制計數(shù)器；熟練掌握74LS194應用，比如分析或設計環(huán)形 計數(shù)器

17、和扭環(huán)形計數(shù)器。1 .用同步清零端或置數(shù)端歸零構成 N進置計數(shù)器(1)寫出狀態(tài)$-1的二進制代碼。(2)求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)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(shù)端歸零構成 N進置計數(shù)器(1)寫出狀態(tài)&的二進制代碼。(2)求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)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(shù)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Do D3可隨意處理S)用異步清零端歸零(2)用同步置數(shù)端LD歸零:SN1= S11 = 1011LD Q；Q1nQn則

18、電路為：注：這里D0D3必須都接0。0。1 02 03Dq L)2 D3ibl用同步置數(shù)端上方歸零舉例16:用74LS160來構成一個48進制同步加法計數(shù)器。解：因74LS160為同步十進制計數(shù)器，要構成48進制同步加法計數(shù)器須用二片74LS160來實現(xiàn)，現(xiàn)采用異步清零實現(xiàn)： 848=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 Qc高Qd低，則電路 連線圖為：SR K p CICL%ECDENGN74160NTECLRJVCC>CLKRCO蛤EQBCQ匚D屆口ENPENTGND LOW（三）計算和畫圖題型：要求：會分析電路工作原理，說明電

19、路功能；會根據(jù) 題意計算電路參數(shù)，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f3）畫出VC及VO的波形。20 k Ohm 20 k OhmH I-FVoRi555 GND VCC TRI DIS OUT ThIF RES CONVc2）其振蕩周期為20 10 61.2Hz3） VC及Vo的波形的波形為:20 uF解:1）這是一個由555定時器構成的多諧振蕩器T 0.7(R 2R2)C30.7(20 40) 1030.84 s.11則其頻率為f -T 0.84三、基本概念練習 一、判斷題1 . CMOS電路為雙極型電路，而 TTL門電路則為單極型電路。（）2 .能夠?qū)崿F(xiàn)“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(zhuǎn) 到暫穩(wěn)態(tài)。（）4 .在時鐘脈沖的控制下，根據(jù)輸入信號T不同情況，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)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腳接