數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)電子教案

第一章數(shù)字電路基礎(chǔ)本章教學(xué)要求：◆掌握邏輯代數(shù)的基本定律和常用規(guī)則。(重、難點)◆掌握邏輯函數(shù)的代數(shù)法和卡諾圖法化簡。話筒放大電路喇叭（前置、功放）（主要功能：放大；還有：運算、處理等功能秒脈沖發(fā)生器時分秒計數(shù)器時分秒顯示器（第六章第五章第三章）（主要功能：計數(shù)顯示；還有：編碼、記憶、運算等功能。）“0”電流“無”，電壓“低”低電平（0.7V以下）“1”電流“有”，電壓“高”高電平（2.7V以截止2.按所用器件分:3.按邏輯功能分：組合電路：由門電路組合構(gòu)成。（如：譯碼器等時序?+a最低位號加權(quán)系數(shù)-mii權(quán)（位置計數(shù)法：將數(shù)碼從左到右排列起來，數(shù)值等于各加權(quán)系數(shù)之和。） i?+a-m×8-m=iai×8iii?+a×16-m=幾種進(jìn)制數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系(P5表1.2.3)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)000011112223334445556667778899ABCDEF2.十進(jìn)制→二進(jìn)制方法：整數(shù)部分：除2取余，最后得到的余數(shù)為二進(jìn)制最01100方法：將二進(jìn)制數(shù)由小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每3位(4（與十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制方法相同）L燈滅滅ABL&&AA11LLL（常用符號）DRLABL2.表示方法:ABLEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up6(A),B)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up7(A),B)+LD1RLERAL2.表示方法:ALALA0L非門電路：RRCLCbAbA1.與非：2.或非:ABZABZZZA&≥1A&≥1CB=1EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up7(A),B)⊕Z真值表：ABZA⊕B⊕C=A⊙B⊙CEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(A),B)ZAZABBCZ或ZA111②P2821(學(xué)生做)1Z2ABC2ABCABCABC&&&&&&ZZC③P3132(學(xué)生做)A1A11ZA&ZAC1Z②P14例1.5.2(學(xué)生做)※注意※注意1.代入規(guī)則：P15將等式兩邊出現(xiàn)的同一變量：（EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up0(”),A)Z/=A.B.C.D.EZ=A.B.C.D.E②如：①與或式②與非與非式③或與非（各乘積項之和先與后非，再與再非先或后與再非先或后非再或）⑤或與式⑥或非或非式⑦（先或后與先或后非，再或再非先與后或再非先與后非再與）2.最簡與或式的含義：P17乘積項的個數(shù)最少；②~⑨P17例1.6.2～1.6.9作業(yè)：P2926②、⑨27③、⑤1.7邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法（四變量以內(nèi)）諾圖，不僅可以用卡諾圖來表示邏輯函數(shù)，而且還能數(shù)。利用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)，簡捷直觀、靈活方便7例如：Z(A、B、C)的真值表如下：702m3mmmmm56ABCABC13567A1A11Z代號式編號式P20P21AA1.方法:將函數(shù)的最小項表達(dá)式中含有的最小項在卡諾圖對應(yīng)的小方格中填A(yù)1A10ZA01111例如：①P21例1.7.1②P22例1.7.3（先變?yōu)榕c或式）③P3028111111110111:1 2.畫出卡諾圖；1.無關(guān)項在卡諾圖、真值表中的表示法:2.畫圈原則1）圈中不能全是無關(guān)項2）無關(guān)項可以不圈。01AZ=AB+AC+ABC11111111A011A01111111Z=A+C11111111Z=BD+AB+BC+ACD+ABCD1111111111Z=BD+AC+AC111111111111Z=ABD+ACD+ACD+ABDZ=BD+ACD+ABC+ABC+ACD A01Z=BD+BD1××1101Z=B+AC1111×1×1Z=CD+AB111×1×1××111Z=B+D111111111Z=B+AC+AC+CD或Z=B+AC+AC+AD輸及處理的信號不同、半導(dǎo)體器件的工作狀態(tài)不同、研究的權(quán)不同。它們之間的相互轉(zhuǎn)換也比較簡單。8421用的二—十進(jìn)制編碼方法,只需將4位二進(jìn)制數(shù)中的0000~1001保留，而要一定技巧，并對公式和定律非常熟悉?？ㄖZ圖化變量以下的邏輯函數(shù)可較快地得到最簡表達(dá)式，要函數(shù)的化簡在實際使用時經(jīng)常遇到，應(yīng)充分利用第二章集成邏輯門電路本章教學(xué)要求：TTL與非門的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、外特牲、主要參數(shù)、使用方法和注意2.1二極管、三極管的開關(guān)特性（無觸點的電子開關(guān)）uDSRIF0iD(mA)D(V)如：二極管開關(guān)電路：（理想二極管忽略：正向管壓降，反向管電流）DiRi-IRtttreIR─反向電流累形成一定濃度的過程，從而引起擴(kuò)散電流，電流稍稍滯后電壓；uIUIHUILiiCTBTuU+-bRc++ce--Rcc++--+-BCtct0下降沿上升沿P38tC（工程上對速度要求不高的場合及理想電子開關(guān)，均不考慮延遲時間）D1DZB）（BCMOS：Complementary—Metal—Oxide—S器件的導(dǎo)電能力，是電壓控制器件，只有多子參與導(dǎo)電，為單極型三極管，GGSDGSVDSVGSSAlN+N+邊畫圖邊講解：+VDDOUOLOUOLSUIHUILG+VDDDS+VDDDSGS(th)D2.3CMOS集成邏輯門二、MOS集成門分類----2.3.1CMOS二、MOS集成門分類按管子類型不同分））（GSDDSS+V+VDDSuORiDEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up9(P),0)）？IPooIVDD=5VVDD=5V反相器接負(fù)載后，會產(chǎn)生負(fù)載電流；輸出低、高電平時電流不同，分二O它們越大，動態(tài)功耗越大。（越小越好）它們越大，動態(tài)功耗越大。（越小越好））：CCAB11Z=AB=A+BZ=AB=A+B（非門變成或非門）1PPP（minRP＜RP（max）即：高電平（1態(tài)）低電平（0態(tài)）輸出電阻??；TTL：Transister—Transi系列（品種54系列溫度封裝）（每個輸人端加鉗位二極管，除去負(fù)脈沖干擾）23。（可以減小輸出電阻，提高工作速度）0110止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）Z111（ub2=1.4Vub3=1VU平）（它們功能不同，但電路結(jié)構(gòu)、電氣特性、參數(shù)基本相同）T5管集電極開路）ZA3、4&T5管集電極開路）ZA3、4&BBZEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up12(A),B)ZZEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up11(A),B)Z 引言：要選擇和使用集成芯片,必須了解其外特性和參數(shù)。oAB顯示了與非門的邏輯關(guān)系：CUILEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up10(TH),ma)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(NH),m)DUIHD（轉(zhuǎn)折區(qū)）））輸入輸入T1uI（VT1uI（V）IISIISILR1IH（反向飽和電流uI繼續(xù)↑,iI不變。iIUILT1i0B1③懸空時,=∞,相當(dāng)于輸入高電平（0.9k＜Ri＜2.5k，與非門處于不穩(wěn)定態(tài)，為傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)）例：TTL門：UIH＆UIL&R&uo+V+VT飽和oUOL拉電流T飽和oUOL拉電流4IOL放大ioT5oo（最大灌電流）（輸入短路電流IOL（最大灌電流）&&oLmAICCLoH（衡量集成電路本身功耗水平的參數(shù)）還有功耗小,電源電壓使用范圍寬,輸出電壓擺幅較大,結(jié)構(gòu)簡單,集①接高電平：TTL門：接電源；通過大電阻R接地（R≥&&&門、與或非門、異或門等各種邏輯門電路，也可以構(gòu)成在電路結(jié)2.隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，分立元件第三章組合邏輯電路本章教學(xué)要求：◆掌握組合電路的特點、分析方法和設(shè)計方法；掌握中編碼器、譯碼器、全加器、數(shù)值比較器、數(shù)引言：前章我們介紹了各種門電路,這些門電路組合起來就構(gòu)成較為復(fù)雜的3.1概述★一、定義：P77輸出狀態(tài)只與此刻輸入狀態(tài)有關(guān),而與原狀態(tài)無關(guān)的電路。二、結(jié)構(gòu)：1.僅由門電路組（原狀態(tài)不影響輸出）Z1從輸入到輸出無反傳遞；EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up8(X),X)EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up1(Z1從輸入到輸出無反傳遞；Xn（各種門電路就是最簡單的組合電路）的功能及使用方法）二、步驟4步）ABC&&&&AABCBABCABCZ00010010010001101000101011001111A&ABBC&&&Y111Y1綜上：化簡后是基本邏輯函數(shù)，可直接說明功能；二、步驟4步）三、舉例：例1：P80例3.3.1EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up2(A),B)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483645(1),1)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up1(A),B)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483643(0),0)0：）邏輯符號：ASAiiAiiFAAi Bi+Ci-1iEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(輸入),個)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(輸),位)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(出),）)10個信號，輸出4個信號。P110填空題3.1解：1.列真值表（編碼表P83表3.4.1（要畫）Y=I+I+I+I=II（I～I(xiàn)為開關(guān)量。當(dāng)I=0，輸出000若輸入高電平有效,用或門）要求：輸入高電平有效（對高電平編碼）,且增加了三個控制端：ST—選通入、YS—選通出、YEX—擴(kuò)展出。P86EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up9(2),1)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up10(2),1)（1）列真值表：P90表3.4.6（要畫）有三個輸入控制端（片選端STA、STB、STC作擴(kuò)展功能或級聯(lián)使注意STA、STB、STC的接法：低位片靠STB、STC控制；高位片靠STA33（可與數(shù)據(jù)選擇器配合用：STA作數(shù)據(jù)輸入,相當(dāng)于波段開關(guān)，其位置由i&i&S=m+m+m+m=YYYY+5VAiBiCi-1）：計數(shù)器編碼器計數(shù)器編碼器驅(qū)動器顯示器或或ad）：①功能表：P96表3.4.7（要畫）全為1,七段全亮。A3A2A1A0A3A2A1A02.超前進(jìn)位加法器：P99將低位進(jìn)位信號經(jīng)判斷直接送到輸出端，使各位運C4應(yīng)用：用于輸入變量或常量之間的相加。例：P99例3.4.2。BB0033IN（A＜B＝=0，IN（A=B）=IN（A＞B）=1（由P101邏輯圖看出）（n個）AAiYMUXD0DjD0Dj1A1A0×Y000000110101D0A0D2A0A1A0A1YMUX例1：P105例3.4.3一、代數(shù)法：函數(shù)在一定條件下可能出現(xiàn)Y=A+A或Y=AA,則存在競爭冒險。二、實驗方法：P109加所有狀態(tài)的輸入信號,觀察輸出波形是否有尖脈沖。（說明：卡諾圖化簡后，有可能使函數(shù)不存在競爭—冒險）脈沖,在競爭時間內(nèi)把門封住。如：P110波形P1二、引入選通脈沖：其低電平去干擾,高電平使門正常輸出。如P110波形三、接濾波電容：濾去尖峰，為幾百PF。如：P110電路中Cf。作業(yè)：P11425(a)、26譯碼器、加法器、數(shù)值比較器、數(shù)據(jù)選擇器其輸出端可能出現(xiàn)干擾脈沖。消法方法：引入封鎖第四章集成觸發(fā)器本章教學(xué)要求：統(tǒng)不僅要對數(shù)字信號進(jìn)行運算,還要將運算結(jié)果保存起來,這就需要有存儲功一起,可記憶多位二進(jìn)制數(shù)）（穩(wěn)態(tài)：電流、電壓不隨時間變化的狀態(tài)）1.電路結(jié)構(gòu)：有兩種：2.邏輯符號：★四、邏輯功能的表示方法：引言：基本RS觸發(fā)器為無時鐘或異步觸發(fā)器,其特點是直接受觸發(fā)信號的有一個統(tǒng)一節(jié)拍,不便控制。為便于控制,在其電路中增加了兩個控制門和一個控制端,只要控制端出現(xiàn)脈沖信號,觸發(fā)器才動作,怎么動作,由R、S信號決定,此控制端稱時鐘脈沖,簡稱時鐘CP。CP為時鐘脈沖控制端；R、S為輸入信號端）：四個或非門(G1～G4)、四個傳輸門(TG1～TG4)、四個非門構(gòu)成：（隔離主、從觸發(fā)器）DQSQD——CP邊沿觸發(fā)（CP框外無圈，表上升沿0→1觸發(fā)）——表延遲輸出（輸出滯后于輸入）131.特性方程：Qn+1=D（CP↑時刻）P1294.32.真值表：P122表4.2.2（要畫）QSQ（與書中不同）正邊沿觸發(fā)器：CP上升沿（CP↑)觸發(fā)器。（CP↑時刻,輸出狀態(tài)由輸入信號決定）負(fù)邊沿觸發(fā)器：CP下降沿（CP↓)觸發(fā)器。（CP↓時刻,輸出狀態(tài)由輸入信號決定）（將正邊沿觸發(fā)器的CP端加一個非門后，就為負(fù)邊沿觸發(fā)器）DD綜上：負(fù)邊沿觸發(fā)器是利用內(nèi)部門電路傳輸延2.真值表：P125表4.2.3（要畫）掌握T和T/觸發(fā)器的構(gòu)成和邏輯功能及其表示方法T和T/觸發(fā)器的構(gòu)成和邏輯功能及其表示方法（3）真值表：P127表4.2.5（要畫）轉(zhuǎn)折語：一般集成觸發(fā)器中不存在T、T/觸發(fā)器,市場產(chǎn)品多為JK觸發(fā)器和EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up13(+),D)nEQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up11([J),lK)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up12(D),D)EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up15(1),1)QQQQQQn+1=JQn+KQnnnnQ（SR=0為約束條件）QTQQQQJQ1QQ第五章時序邏輯電路本章教學(xué)要求：（以實現(xiàn)記憶功能）（與輸入信號共同決定組合電路的輸出）輸入值/輸出值轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換方向★二、分析步驟4步）（以上步驟可由具體電路進(jìn)行取舍）00 1.電路結(jié)構(gòu)：P140圖5.3.611Q1n+1=1S+1RQ1n=1R=M0Q2n+M1（2）功能表：P141表5.3.1簡述如下：CP↑↑↑C011110010置數(shù)（數(shù)據(jù)并行輸入）5.4計數(shù)器（使用最多）1.按CP是否相同分：同步計數(shù)器：各觸發(fā)器的2.按計數(shù)器功能：加法計數(shù)器：遞增計數(shù)。P1685.1，5.2課題課題5.4.1異步計數(shù)器CP=CP，低位Q端接相鄰高位CP入端Q=CP。CP=CP，低位Q端接相鄰高位CP入端Q=CP。00000010★3.功能表：P147表5.4.4（要讀懂）（1）異步清0（CRCR=0，QQQQ=0000（2）異步置數(shù)（CT/LD(CR=1)，CT/LD=0，QQQQ=D11轉(zhuǎn)折語：異步計數(shù)器電路簡單,缺點是進(jìn)位信號逐級傳遞,位數(shù)越多,計數(shù)速度※特點：P149各個觸發(fā)器的CP都來自同一個計數(shù)輸入脈沖,故同時翻轉(zhuǎn),計123456798(∵同一CP控制,各觸發(fā)器并行翻轉(zhuǎn)）LD①同步清0（CRCR=0，QQQQ=0000（CP↑)。（利用進(jìn)位輸出端CO=QQQQCT，將低位nnLD①異步清0（CRCR=1，QQQQ=0000。