電工與電子技術(shù)課件 【ch10】門電路與組合邏輯電路

第十章電工與電子技術(shù)門電路與組合邏輯電路01數(shù)字電路的基本知識數(shù)字電路的基本知識01數(shù)制十進(jìn)制是最常使用的進(jìn)位計數(shù)制，有0～9十個數(shù)碼，它的計數(shù)規(guī)律是“逢十進(jìn)一”。數(shù)字電路的基本知識01數(shù)制二進(jìn)制是數(shù)字電路能夠處理的數(shù)制，只有0和1兩個數(shù)字符號，每位的基數(shù)是2,計數(shù)規(guī)律是“逢二進(jìn)一”。數(shù)字電路的基本知識01數(shù)制十六進(jìn)制數(shù)有0～9和A～F16個數(shù)字符號，每位的基數(shù)是16,計數(shù)規(guī)律是“逢十六進(jìn)一”。數(shù)字電路的基本知識02碼制BCD碼是用一組4位二進(jìn)制數(shù)碼表示0～9這10個十進(jìn)制數(shù)的代碼。它可以分為有權(quán)碼和無權(quán)碼，有權(quán)碼是指每位都有固定的權(quán)值，該代碼所代表的十進(jìn)制數(shù)為每位加權(quán)之和，而無權(quán)碼則無須加權(quán)。數(shù)字電路的基本知識02碼制02邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)01基本邏輯運算邏輯代數(shù)的3種基本運算分別為與、或、非。下面以如圖10-2-1所示的3個簡單電路對3種基本邏輯關(guān)系進(jìn)行簡要說明。邏輯代數(shù)01基本邏輯運算邏輯代數(shù)02復(fù)合邏輯關(guān)系下面介紹幾種較常用的復(fù)合邏輯關(guān)系：與非、或非、與或非邏輯運算；異或和同或邏輯運算；邏輯代數(shù)03邏輯代數(shù)的公式和基本規(guī)則根據(jù)邏輯變量和邏輯運算的基本定義，可得出邏輯代數(shù)基本定律如下：(1)0-1律；(2)重疊律；(3)互補(bǔ)律；(4)交換律；(5)結(jié)合律；(6)分配律；(7)否定律；(8)反演律(摩根定律)；(9)吸收律。03邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)01邏輯函數(shù)的表示方法邏輯表達(dá)式是由邏輯變量及“與”“或”“非”3種運算符構(gòu)成的式子。例如：邏輯函數(shù)02邏輯函數(shù)的化簡方法下面分別講述兩種化簡方法。公式法化簡公式法化簡就是利用邏輯代數(shù)的公式和基本規(guī)則消除邏輯表達(dá)式中的多余項和多余因子，常見的方法如下：并項法；吸收法；消去法；配項法。邏輯函數(shù)02邏輯函數(shù)的化簡方法2.卡諾圖化簡卡諾圖；卡諾圖化簡；04基本門電路及其組合基本門電路及其組合01分立元件基本門電路123分立元件基本門電路二極管或門電路三極管非門電路基本門電路及其組合02基本門電路的組合與非門基本門電路及其組合02基本門電路的組合基本門電路及其組合02基本門電路的組合2.或非門基本門電路及其組合02基本門電路的組合基本門電路及其組合02基本門電路的組合3.與或非門基本門電路及其組合02基本門電路的組合基本門電路及其組合02基本門電路的組合4.異或門、同或門基本門電路及其組合02基本門電路的組合05TTL門電路TTL門電路01TTL與非門典型的TTL與非門電路、邏輯符號和外形如圖10-5-1所示。TTL門電路02三態(tài)門三態(tài)輸出門簡稱為三態(tài)門(Three-stateGate),輸出狀態(tài)有三種，分別為高電平、低電平和高阻態(tài)。在高阻態(tài)下，相當(dāng)于開路，表示與其他電路無關(guān)，高阻態(tài)所表示的不是一種邏輯值。TTL門電路02三態(tài)門TTL門電路03集電極開路與非門(OC門)集電極開路與非門又稱為OC門。OC門的內(nèi)部電路及邏輯符號如圖10-5-4所示。06MOS門電路MOS門電路01CMOS非門CMOS非門也稱為CMOS反相器。MOS門電路02CMOS與非門MOS門電路02CMOS與非門MOS門電路03CMOS或非門07組合邏輯電路的分析和設(shè)計組合邏輯電路的分析和設(shè)計01組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析就是對一個給定的邏輯電路，通過分析找出電路的邏輯功能。組合邏輯電路的分析步驟如下：①根據(jù)給定的邏輯電路寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式；②化簡和變換邏輯函數(shù)表達(dá)式；③列出真值表(根據(jù)分析問題而定);④確定組合邏輯電路的功能。組合邏輯電路的分析和設(shè)計02組合邏輯電路的設(shè)計組合邏輯電路的設(shè)計是指根據(jù)給定的實際邏輯問題，找出一個能解決該問題的最簡的邏輯電路。最簡是指電路所用的器件數(shù)少、器件種類少、器件間的連線少。組合邏輯電路的分析和設(shè)計02組合邏輯電路的設(shè)計組合邏輯電路的設(shè)計步驟如下：①進(jìn)行邏輯抽象，根據(jù)給定的邏輯問題通過邏輯抽象，用一個邏輯函數(shù)表達(dá)式來描述。②選擇器件種類。根據(jù)對電路的具體要求和器件資源情況決定選用哪種器件。③對邏輯函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡，并變換適當(dāng)?shù)男问健＂芨鶕?jù)化簡后的邏輯函數(shù)表達(dá)式畫出邏輯圖。08常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路01編碼器編碼器是能實現(xiàn)編碼功能的電路，它能夠?qū)哂刑囟êx的信息(如數(shù)字、文字、符號等)進(jìn)行編碼，編碼器的輸入是被編碼的信號，編碼器的輸出是要編碼信息的二進(jìn)制代碼。常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路01編碼器普通編碼器是指每次只能對一個電路狀態(tài)進(jìn)行編碼，因此其他狀態(tài)為約束項。二進(jìn)制普通編碼器在優(yōu)先編碼器中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。優(yōu)先編碼器常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路02譯碼器和數(shù)字顯示譯碼是編碼的逆過程，能實現(xiàn)譯碼功能的電路為譯碼器。譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成輸出與輸入代碼對應(yīng)的高、低電平信號。常用的譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器3類。常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路02譯碼器和數(shù)字顯示譯碼是編碼的逆過程，能實現(xiàn)譯碼功能的電路為譯碼器。譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成輸出與輸入代碼對應(yīng)的高、低電平信號。常用的譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器3類。常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路03加法器在數(shù)字系統(tǒng)中，加法運算是算術(shù)運算中最基本的運算，其他的運算都可以轉(zhuǎn)化成加法運算來實現(xiàn)。能實現(xiàn)加法運算的電路稱為加法器。加法器按加數(shù)位數(shù)不同可分為：一位加法器和多位加法器。一位加法器又可分為半加器和全加器。常用的中規(guī)模集成組合邏輯電路