課題十門電路和組合邏輯電路

1、課題十課題十 門電路和組合邏輯電路門電路和組合邏輯電路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境1 掌握常用進(jìn)位數(shù)制規(guī)律及掌握常用進(jìn)位數(shù)制規(guī)律及其相互轉(zhuǎn)換和基本邏輯關(guān)系其相互轉(zhuǎn)換和基本邏輯關(guān)系普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 一、數(shù)字電路的概念一、數(shù)字電路的概念 電子電路所處理的電信號(hào)可以分為兩大電子電路所處理的電信號(hào)可以分為兩大類：一類是其數(shù)值隨時(shí)間的變換而連續(xù)變換類：一類是其數(shù)值隨時(shí)間的變換而連續(xù)變換的信號(hào)，稱為模擬信號(hào)；另一類信號(hào)的數(shù)值的信號(hào)，稱為模擬信號(hào)；另一類信號(hào)的數(shù)值隨時(shí)間的變換是斷續(xù)的、離散的，這一類信隨時(shí)間的變換是斷續(xù)的、離

2、散的，這一類信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 我們把處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模我們把處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路，如各類放大器、穩(wěn)壓電路等都屬于擬電路，如各類放大器、穩(wěn)壓電路等都屬于模擬電路。而把處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱模擬電路。而把處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱為數(shù)字電路，如各類門電路、觸發(fā)器、譯碼為數(shù)字電路，如各類門電路、觸發(fā)器、譯碼器等都屬于數(shù)字電路。器等都屬于數(shù)字電路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材二、數(shù)制與碼制二、數(shù)制與碼制 在日常生活中，我們習(xí)慣采用十進(jìn)制，在日常生活中，我們習(xí)慣采用十進(jìn)制，而數(shù)字

3、電路中的基本工作信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，而數(shù)字電路中的基本工作信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，只能表示只能表示0和和1兩個(gè)基本數(shù)字。因此，在數(shù)字兩個(gè)基本數(shù)字。因此，在數(shù)字系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)字的運(yùn)算和處理時(shí)，常用二進(jìn)系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)字的運(yùn)算和處理時(shí)，常用二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制等。制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）數(shù)的表示方法（一）數(shù)的表示方法 1.十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制是以十進(jìn)制是以10為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，其進(jìn)為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，其進(jìn)位規(guī)則是位規(guī)則是“逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一”。十進(jìn)制采用十個(gè)基本。十進(jìn)制采用十個(gè)基本數(shù)碼：數(shù)碼：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，任，任何數(shù)值都可

4、以用上述十個(gè)數(shù)碼按一定規(guī)律排何數(shù)值都可以用上述十個(gè)數(shù)碼按一定規(guī)律排列起來(lái)來(lái)表示。列起來(lái)來(lái)表示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 09十個(gè)數(shù)可以用一位基本數(shù)碼表示，十個(gè)數(shù)可以用一位基本數(shù)碼表示，10以上的數(shù)則要用兩位以上的數(shù)碼來(lái)表示，這樣以上的數(shù)則要用兩位以上的數(shù)碼來(lái)表示，這樣每一位數(shù)碼處于不同的位置時(shí)，它代表的數(shù)值每一位數(shù)碼處于不同的位置時(shí)，它代表的數(shù)值是不同的，即不同的數(shù)位有不同的位權(quán)。是不同的，即不同的數(shù)位有不同的位權(quán)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 2.二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是2，采用兩個(gè)數(shù)碼，采用兩個(gè)數(shù)碼0和和

5、1。計(jì)數(shù)規(guī)律是計(jì)數(shù)規(guī)律是“逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一”。二進(jìn)制的各位位權(quán)。二進(jìn)制的各位位權(quán)分別為分別為2i，ki為第為第i位的系數(shù)，設(shè)某二進(jìn)制數(shù)有位的系數(shù)，設(shè)某二進(jìn)制數(shù)有N位的正整數(shù)，可表示為位的正整數(shù)，可表示為 式中，下標(biāo)式中，下標(biāo)2表示表示N是二進(jìn)制數(shù)。是二進(jìn)制數(shù)。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 3.十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)通常很多，不便于書寫二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)通常很多，不便于書寫和記憶。和記憶。 十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是16，采用，采用16個(gè)數(shù)碼：個(gè)數(shù)碼：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)，其中，其中1015分別用分別用A

6、F表示。十表示。十六進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)規(guī)律是六進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)規(guī)律是“逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一”，各位，各位的位權(quán)是的位權(quán)是16的冪。的冪。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （二）不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換（二）不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換1.各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)3.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)4.八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)5.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)6.十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （三）二（

7、三）二-十進(jìn)制碼（十進(jìn)制碼（BCD）碼）碼 數(shù)字系統(tǒng)中的信息可以分為兩類，一類數(shù)字系統(tǒng)中的信息可以分為兩類，一類是前面已介紹過(guò)的數(shù)值信息，另一類是文字是前面已介紹過(guò)的數(shù)值信息，另一類是文字符號(hào)信息。符號(hào)信息。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 為了表示文字符號(hào)信息往往也采用一定為了表示文字符號(hào)信息往往也采用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示，這個(gè)特定的二進(jìn)位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示，這個(gè)特定的二進(jìn)制碼稱為代碼。建立這種代碼與文字符號(hào)或制碼稱為代碼。建立這種代碼與文字符號(hào)或特定對(duì)象之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系稱為編碼。特定對(duì)象之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系稱為編碼。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五

8、”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 二二-十進(jìn)制碼，指的是用十個(gè)四位二進(jìn)制十進(jìn)制碼，指的是用十個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)來(lái)分別表示十進(jìn)制數(shù)中的數(shù)來(lái)分別表示十進(jìn)制數(shù)中的09十個(gè)數(shù)碼，十個(gè)數(shù)碼，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱BCD碼。由于四位二進(jìn)制數(shù)有十六種不碼。由于四位二進(jìn)制數(shù)有十六種不同的組合狀態(tài)，可以任選其中十種來(lái)表示十同的組合狀態(tài)，可以任選其中十種來(lái)表示十進(jìn)制的個(gè)數(shù)，其余六種組合則不用，因此，進(jìn)制的個(gè)數(shù)，其余六種組合則不用，因此，BCD碼的編碼方式有很多種。較常用的是碼的編碼方式有很多種。較常用的是8421BCD碼。碼。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 BCD碼除碼除8421碼外，常用的還有碼外，常用的還有2421

9、碼、碼、余余3碼、余碼、余3循環(huán)碼、循環(huán)碼、BCD格雷碼等，如表格雷碼等，如表10-1所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材表10-1 常用的BCD碼 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 三、基本邏輯關(guān)系及運(yùn)算三、基本邏輯關(guān)系及運(yùn)算 邏輯關(guān)系是指一定的因果關(guān)系，即條件邏輯關(guān)系是指一定的因果關(guān)系，即條件和結(jié)果的關(guān)系。基本的邏輯關(guān)系只有和結(jié)果的關(guān)系?；镜倪壿嬯P(guān)系只有“與與”“或或”“非非”三種，因此，在邏輯代數(shù)中有三種，因此，在邏輯代數(shù)中有三種基本的邏輯運(yùn)算，即三種基本的邏輯運(yùn)算，即“與與”運(yùn)算、運(yùn)算、“或或”運(yùn)運(yùn)算、算、“非非”運(yùn)算，其他邏輯

10、運(yùn)算就是通過(guò)這三運(yùn)算，其他邏輯運(yùn)算就是通過(guò)這三種基本運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。種基本運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 在數(shù)字電路中，利用輸入信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)在數(shù)字電路中，利用輸入信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)“條條件件”，用輸出信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)，用輸出信號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)“結(jié)果結(jié)果”。數(shù)字電路輸。數(shù)字電路輸入、輸出信號(hào)之間所存在的因果關(guān)系就可以入、輸出信號(hào)之間所存在的因果關(guān)系就可以用這三種邏輯關(guān)系來(lái)描述。用這三種邏輯關(guān)系來(lái)描述。 （一）（一）“與與”邏輯和邏輯和“與與”運(yùn)算運(yùn)算 （二）（二）“或或”邏輯和邏輯和“或或”運(yùn)算運(yùn)算 （三）（三）“非非”邏輯和邏輯和“非非”運(yùn)算運(yùn)算普通高等教育普通高等教育“十二五十

11、二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材（四）邏輯代數(shù)中的基本公式和定律（四）邏輯代數(shù)中的基本公式和定律1.邏輯代數(shù)中的基本公式邏輯代數(shù)中的基本公式A+0=A，A1=AA+1=1，A0=0A+ =1，A =0普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 2.定律定律交換律交換律 A+B=B+A AB=BA結(jié)合律結(jié)合律 (A+B)+C=A+(B+C) (AB)C=A(BC)分配律分配律 A+BC=(A+B)(A+C) A(B+C)=AB+AC普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （五）邏輯函數(shù)及其表示方法（五）邏輯函數(shù)及其表示

12、方法 1.邏輯函數(shù)的定義邏輯函數(shù)的定義 邏輯函數(shù)的定義和普通代數(shù)中函數(shù)的定邏輯函數(shù)的定義和普通代數(shù)中函數(shù)的定義類似，在邏輯電路中，如果輸入變量義類似，在邏輯電路中，如果輸入變量A，B，C，的取值確定后，輸出變量的取值確定后，輸出變量Y的值也被唯的值也被唯一確定了。那么，就稱一確定了。那么，就稱Y是是A，B，C，的邏的邏輯函數(shù)。輯函數(shù)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 邏輯函數(shù)的一般表達(dá)式為邏輯函數(shù)的一般表達(dá)式為 Y=F（A，B，C，） 根據(jù)函數(shù)根據(jù)函數(shù)的的定義：定義：Y=AB，Y=A+B， Y= 三個(gè)表達(dá)式反映的是三個(gè)基本的邏三個(gè)表達(dá)式反映的是三個(gè)基本的邏輯函數(shù)，表示輯

13、函數(shù)，表示Y是是A，B的與函數(shù)、或函數(shù)、的與函數(shù)、或函數(shù)、非函數(shù)。非函數(shù)。 在邏輯代數(shù)中，邏輯函數(shù)和邏輯變量在邏輯代數(shù)中，邏輯函數(shù)和邏輯變量一樣都只有邏輯一樣都只有邏輯0和邏輯和邏輯1兩種取值。兩種取值。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 2.邏輯函數(shù)的表示方法邏輯函數(shù)的表示方法 邏輯函數(shù)表示方法有很多種，可以結(jié)合邏輯函數(shù)表示方法有很多種，可以結(jié)合實(shí)際電路介紹幾種常用方法。實(shí)際電路介紹幾種常用方法。 真值表。真值表。 邏輯函數(shù)表達(dá)式。邏輯函數(shù)表達(dá)式。 邏輯圖。邏輯圖。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境2 掌握門電路的基本掌握門電路的基

14、本邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 一、基本邏輯門電路一、基本邏輯門電路 在數(shù)字電路中，門電路是最基本的邏輯在數(shù)字電路中，門電路是最基本的邏輯元件，其應(yīng)用極為廣泛。所謂元件，其應(yīng)用極為廣泛。所謂“門門”就是一種就是一種開關(guān)，在一定條件下它能允許信號(hào)通過(guò)，條開關(guān)，在一定條件下它能允許信號(hào)通過(guò)，條件不滿足，信號(hào)就通不過(guò)。件不滿足，信號(hào)就通不過(guò)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 門電路的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在門電路的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的邏輯關(guān)系，所以，門電路又稱為一定的邏輯關(guān)系，所以，門電路又稱為“邏輯邏輯門電路門電路”。基本邏輯門電路有?；具壿嬮T電路有“與與”門、門、“或

15、或”門門和和“非非”門。門。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）二極管（一）二極管“與與”門電路門電路 二極管與門電路如圖二極管與門電路如圖10-1（a）所示，輸）所示，輸入端為入端為A與與B，輸出端為，輸出端為Y，圖，圖10-1（b）為與）為與門邏輯符號(hào)。門邏輯符號(hào)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-1 二極管“與”門電路及邏輯符號(hào)(a)二極管“與”門電路; (b)“與”門邏輯符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （二）二極管（二）二極管“或或”門電路門電路 如圖如圖10-2（a）所示為二極管）所示為二極管“或

16、或”門電路，門電路，圖圖10-2（b）是其邏輯符號(hào)。）是其邏輯符號(hào)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-2二極管“或”門電路及邏輯符號(hào)(a)二極管“或”門電路; (b)“或”門邏輯符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （三）晶體管（三）晶體管“非非”門電路門電路 “非非”門電路利用三極管的開關(guān)特性，也門電路利用三極管的開關(guān)特性，也稱稱“反相器反相器”。圖。圖10-3（a）是三極管）是三極管“非非”門電門電路，圖路，圖10-3（b）是其邏輯符號(hào)。）是其邏輯符號(hào)。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-3 三極管“非”門路

17、及邏輯符號(hào)(a)三極管“非”門電路; (b)“非”門邏輯符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （四）復(fù)合門電路（四）復(fù)合門電路 上述三種是基本邏輯門電路，有時(shí)還可上述三種是基本邏輯門電路，有時(shí)還可以把它們組合成復(fù)合門電路，以豐富邏輯功以把它們組合成復(fù)合門電路，以豐富邏輯功能。常用的一種是能。常用的一種是“與非與非”門電路，即將二極門電路，即將二極管管“與與”門和晶體管門和晶體管“非非”門連接而成，其邏輯門連接而成，其邏輯符號(hào)如圖符號(hào)如圖10-4所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-4“與非”門邏輯符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五

18、十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材二、二、TTL電路電路 二極管、三極管等分立元件組成的門電二極管、三極管等分立元件組成的門電路，制造成本相當(dāng)?shù)?，而且在?shù)字電路中，路，制造成本相當(dāng)?shù)?，而且在?shù)字電路中，門電路用得非常多，如果用分立元件門電路，門電路用得非常多，如果用分立元件門電路，體積大、焊點(diǎn)多、可靠性差。因此大多使用體積大、焊點(diǎn)多、可靠性差。因此大多使用集成電路。集成電路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 集成邏輯門電路通過(guò)特殊的半導(dǎo)體工藝集成邏輯門電路通過(guò)特殊的半導(dǎo)體工藝將二極管、三極管、電阻等電子元器件和連將二極管、三極管、電阻等電子元器件和連線制作在一個(gè)很小的硅片上，并封

19、裝在殼體線制作在一個(gè)很小的硅片上，并封裝在殼體中，管殼外面只提供電源、地線、輸入線、中，管殼外面只提供電源、地線、輸入線、輸出線等。輸出線等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 集成邏輯門電路具有體積小、功耗小、集成邏輯門電路具有體積小、功耗小、成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 集成門電路主要有兩大類，一類是由雙集成門電路主要有兩大類，一類是由雙極型晶體管為主體構(gòu)成的極型晶體管為主體構(gòu)成的TTL集成電路，另集成電路，另一類是由單極型一類是由單極型MOS管為主體構(gòu)成的集成電管為主體構(gòu)成的集成電路。路。TTL集成電路的輸入端和輸出端都采用集成電路的

20、輸入端和輸出端都采用晶體管（三極管），稱為晶體管晶體管（三極管），稱為晶體管晶體管邏晶體管邏輯電路，簡(jiǎn)稱輯電路，簡(jiǎn)稱“TTL電路電路”。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）（一）TTL與非門電路與非門電路 1.電路組成電路組成 在在TTL電路中，應(yīng)用最廣泛的是電路中，應(yīng)用最廣泛的是TTL與與非門電路，如圖非門電路，如圖10-5（a）為典型的）為典型的TTL與非與非門電路。電路由輸入級(jí)、中間倒相級(jí)和輸出門電路。電路由輸入級(jí)、中間倒相級(jí)和輸出級(jí)三部分組成。級(jí)三部分組成。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 輸入級(jí)的輸入級(jí)的Tl為多發(fā)射級(jí)三極管，如果把

21、為多發(fā)射級(jí)三極管，如果把它的集電結(jié)看成一個(gè)二極管，而發(fā)射結(jié)可看它的集電結(jié)看成一個(gè)二極管，而發(fā)射結(jié)可看成與前者背對(duì)背的幾個(gè)二極管，如圖成與前者背對(duì)背的幾個(gè)二極管，如圖10-5（b）所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 可見(jiàn)可見(jiàn)T1的作用和二極管的作用和二極管“與與”門電路的作門電路的作用完全相似。輸出級(jí)為推拉式電路，其作用用完全相似。輸出級(jí)為推拉式電路，其作用是降低靜態(tài)功耗和提高電路帶負(fù)載能力。該是降低靜態(tài)功耗和提高電路帶負(fù)載能力。該TTL電路實(shí)現(xiàn)邏輯功能對(duì)應(yīng)的邏輯表達(dá)式為電路實(shí)現(xiàn)邏輯功能對(duì)應(yīng)的邏輯表達(dá)式為普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖

22、10-5 TTL電路(a)典型的TTL與非門電路； (b)T1的等效電路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 2.工作原理工作原理 （1）輸入信號(hào)不全為）輸入信號(hào)不全為1。 （2）輸入信號(hào)全為）輸入信號(hào)全為1。 （3）常用中小規(guī)模）常用中小規(guī)模TTL門電路介紹。門電路介紹。74LS00為最常用四二輸入與非門。圖為最常用四二輸入與非門。圖10-6給給出了出了74LS00的管腳。的管腳。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-6 74LS00管腳普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （二）（二）TTL三態(tài)輸出與非門三態(tài)輸出與非門 三態(tài)

23、輸出與非門，是在與非門的基礎(chǔ)上三態(tài)輸出與非門，是在與非門的基礎(chǔ)上增加了控制端和控制電路而構(gòu)成，它的輸出增加了控制端和控制電路而構(gòu)成，它的輸出有三種狀態(tài)：輸出高電平、輸出低電平和輸有三種狀態(tài)：輸出高電平、輸出低電平和輸出高阻抗。其電路圖及邏輯符號(hào)如圖出高阻抗。其電路圖及邏輯符號(hào)如圖10-7所所示。示。E端稱為控制端或稱使能端。當(dāng)端稱為控制端或稱使能端。當(dāng)E=1時(shí)，時(shí)，與非門正常工作，即與非門正常工作，即 Y=普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-7 TTL三態(tài)輸出與非門電路及其邏輯符號(hào)（a)TTL三態(tài)輸出與非門電路；（b)邏輯符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”

24、規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （三）集電極開路與非門（三）集電極開路與非門(OC門門) 集電極開路與非門和普通集電極開路與非門和普通TTL與非門比與非門比較，少了較，少了VT3和和VT4兩個(gè)晶體管，并且輸出管兩個(gè)晶體管，并且輸出管VT5集電極斷開。邏輯符號(hào)如圖集電極斷開。邏輯符號(hào)如圖10-8所示，所示，OC門正常工作時(shí)，需串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的上門正常工作時(shí)，需串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的上拉電阻拉電阻RL后接到電源后接到電源U上。上。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 在實(shí)際使用中，有時(shí)需要將幾個(gè)在實(shí)際使用中，有時(shí)需要將幾個(gè)OC與非與非門的輸出端直接并聯(lián)使用，這樣克服了一般門的輸出端直接并聯(lián)使用

25、，這樣克服了一般TTL與非門不能直接相連的缺點(diǎn)。用這種接與非門不能直接相連的缺點(diǎn)。用這種接法實(shí)現(xiàn)了兩輸出信號(hào)之間的關(guān)系，稱法實(shí)現(xiàn)了兩輸出信號(hào)之間的關(guān)系，稱“線與線與”。OC門的輸出端也可以直接接負(fù)載，如圖門的輸出端也可以直接接負(fù)載，如圖10-9所示，發(fā)光二極管可作為信號(hào)燈或燈光作用。所示，發(fā)光二極管可作為信號(hào)燈或燈光作用。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-8 集電極開路與非門邏輯符號(hào) 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-9 OC門直接發(fā)光二極管普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材三、三、CMOS集成電路集成電路 由單

26、極型場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的集成邏輯門電由單極型場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的集成邏輯門電路叫做路叫做MOS門電路，它具有制造工藝簡(jiǎn)單、門電路，它具有制造工藝簡(jiǎn)單、集成度高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。集成度高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。MOS門電路可分為門電路可分為3種類型：種類型：PMOS門電路、門電路、NMOS門電路及門電路及CMOS門電路。門電路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 CMOS門電路是一種互補(bǔ)對(duì)稱場(chǎng)效應(yīng)管門電路是一種互補(bǔ)對(duì)稱場(chǎng)效應(yīng)管集成電路，靜態(tài)功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、工集成電路，靜態(tài)功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定性好、開關(guān)速度高，應(yīng)用更為廣泛。作穩(wěn)定性好、開關(guān)速度高，應(yīng)用更

27、為廣泛。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）（一）CMOS門電路門電路 CMOS邏輯門與其他邏輯門與其他MOS門相比，有功門相比，有功耗低，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，扇出系數(shù)大耗低，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，扇出系數(shù)大等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。CMOS反相器由反相器由NMOS管和管和PMOS管的互補(bǔ)電路構(gòu)成。管的互補(bǔ)電路構(gòu)成。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 電路如圖電路如圖10-10所示，其中工作管所示，其中工作管T1是增是增強(qiáng)型強(qiáng)型NMOS管，負(fù)載管管，負(fù)載管T2是增強(qiáng)型是增強(qiáng)型PMOS管。管。 兩管的柵極相連作為反相器的輸入端，兩管的柵極相連作為反相器的

28、輸入端，漏極相連作為反相器的輸出端。漏極相連作為反相器的輸出端。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-10 CMOS反相器電路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （二）（二）CMOS與非門與非門 如圖如圖10-11所示由兩個(gè)串聯(lián)的增強(qiáng)型所示由兩個(gè)串聯(lián)的增強(qiáng)型NMOS管管T1和和T2作為工作管，兩個(gè)并聯(lián)的增作為工作管，兩個(gè)并聯(lián)的增強(qiáng)型強(qiáng)型PMOS管管T3和和T4作為負(fù)載管。作為負(fù)載管。T1，T3是是一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸入端；一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸入端；T2和和T4是另一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作是另一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連

29、作為輸入端為輸入端。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-11 CMOS與非門電路 圖10-12 CMOS或非門電路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （三）（三）CMOS或非門或非門 如圖如圖10-12所示兩個(gè)并聯(lián)的增強(qiáng)型所示兩個(gè)并聯(lián)的增強(qiáng)型NMOS管管T1和和T2作為工作管，兩個(gè)串聯(lián)的增強(qiáng)型作為工作管，兩個(gè)串聯(lián)的增強(qiáng)型PMOS管管T3和和T4作為負(fù)載管。作為負(fù)載管。T1，T3是一對(duì)是一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸入端；互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸入端；T2和和T4是一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸是一對(duì)互補(bǔ)管，它們的柵極相連作為輸入端入端。

30、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （四）（四）CMOS傳輸門傳輸門(TG門門) CMOS傳輸門的電路和符號(hào)如圖傳輸門的電路和符號(hào)如圖10-13所所示。它是一種可控的雙向信號(hào)傳輸開關(guān)。當(dāng)示。它是一種可控的雙向信號(hào)傳輸開關(guān)。當(dāng)控制端控制端CP=1， =0，Vi可向可向Vo傳輸，反過(guò)來(lái)傳輸，反過(guò)來(lái)Vo也可向也可向Vi傳輸。當(dāng)傳輸。當(dāng) =1時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸。時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-13 CMOS傳輸門電路和符號(hào)（a）電路；（b）符號(hào)普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境3 熟悉組合邏輯電

31、路的熟悉組合邏輯電路的基本類型基本類型 按電路邏輯功能的特點(diǎn)來(lái)分，數(shù)字電路按電路邏輯功能的特點(diǎn)來(lái)分，數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。 若電路的任意時(shí)刻的輸出都只取決于該若電路的任意時(shí)刻的輸出都只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與輸入信號(hào)作用之前，時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與輸入信號(hào)作用之前，電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)，則該數(shù)字電路稱為組電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)，則該數(shù)字電路稱為組合邏輯電路。合邏輯電路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 組合邏輯電路分析的一般步驟如下：組合邏輯電路分析的一般步驟如下： （1）根據(jù)邏輯圖，從輸入到輸出，逐級(jí)）根據(jù)邏輯圖，從輸

32、入到輸出，逐級(jí)寫出邏輯表達(dá)式，直至寫出輸出信號(hào)的邏輯寫出邏輯表達(dá)式，直至寫出輸出信號(hào)的邏輯函數(shù)表達(dá)式。函數(shù)表達(dá)式。 （2）根據(jù)輸出信號(hào)的邏輯函數(shù)表達(dá)式列）根據(jù)輸出信號(hào)的邏輯函數(shù)表達(dá)式列真值表。真值表。 （3）根據(jù)真值表，分析電路的邏輯功能。）根據(jù)真值表，分析電路的邏輯功能。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 例例10-6 試分析圖試分析圖10-14所示組合邏輯電路。所示組合邏輯電路。 解：解：(1)逐級(jí)寫邏輯表達(dá)式。逐級(jí)寫邏輯表達(dá)式。 (2)列出真值表。根據(jù)輸出函數(shù)表達(dá)式，列列出真值表。根據(jù)輸出函數(shù)表達(dá)式，列出如表出如表10-2所示的真值表。所示的真值表。 (3)分析邏輯

33、功能。分析邏輯功能。 由真值表可歸納出：在輸入由真值表可歸納出：在輸入A，B，C中，中，1的個(gè)數(shù)少于兩個(gè)時(shí)，輸出的個(gè)數(shù)少于兩個(gè)時(shí)，輸出Y為為1，否則為，否則為0。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-14 組合邏輯電路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材一、編碼器一、編碼器 所謂編碼，就是將特定含義的輸入信號(hào)所謂編碼，就是將特定含義的輸入信號(hào)(文字、數(shù)字、符號(hào)等文字、數(shù)字、符號(hào)等)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼的過(guò)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路就稱為編碼器。按程。實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路就稱為編碼器。按照編碼方式不同，可分為普通編碼器和優(yōu)先照編碼方式不同，

34、可分為普通編碼器和優(yōu)先編碼器；按照輸出代碼種類的不同，可分為編碼器；按照輸出代碼種類的不同，可分為二進(jìn)制編碼器和非二進(jìn)制編碼器。二進(jìn)制編碼器和非二進(jìn)制編碼器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）二進(jìn)制編碼器（一）二進(jìn)制編碼器 二進(jìn)制編碼器假設(shè)輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)為二進(jìn)制編碼器假設(shè)輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)為N，輸出變量二位數(shù)為輸出變量二位數(shù)為n，若滿足，若滿足N=2n，稱此電路，稱此電路為二進(jìn)制編碼器。任意時(shí)刻只能對(duì)其中一個(gè)為二進(jìn)制編碼器。任意時(shí)刻只能對(duì)其中一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 若輸入信號(hào)有四個(gè)，輸出為兩位代

35、碼，若輸入信號(hào)有四個(gè)，輸出為兩位代碼，則稱此編碼器為則稱此編碼器為4線線-2線編碼器線編碼器(或或4/2線編碼線編碼器器)。常用的編碼器有。常用的編碼器有8線線-3線、線、16線線-4線等。線等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 如圖如圖10-15所示為一個(gè)集成所示為一個(gè)集成8線線-3線優(yōu)先編線優(yōu)先編碼器的碼器的74LS148的外部引線，表的外部引線，表10-3為為74LS148的功能表。的功能表。74LS148對(duì)對(duì)8條數(shù)據(jù)條數(shù)據(jù) 線，線， 進(jìn)行二進(jìn)制優(yōu)先編碼，由進(jìn)行二進(jìn)制優(yōu)先編碼，由 輸輸出，它允許在幾個(gè)輸入端上同時(shí)有信號(hào)，電出，它允許在幾個(gè)輸入端上同時(shí)有信號(hào)，電路只

36、對(duì)其中優(yōu)先級(jí)最高的信號(hào)進(jìn)行編碼。路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)最高的信號(hào)進(jìn)行編碼。II70YYY012,普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 它不必對(duì)輸入信號(hào)提出嚴(yán)格要求，而且它不必對(duì)輸入信號(hào)提出嚴(yán)格要求，而且使用可靠方便，所以應(yīng)用十分廣泛。使用可靠方便，所以應(yīng)用十分廣泛。 和和 是用于擴(kuò)展編碼功能的輸出端。是用于擴(kuò)展編碼功能的輸出端。該電路輸入信號(hào)低電平有效，輸出為三位二該電路輸入信號(hào)低電平有效，輸出為三位二進(jìn)制反碼。進(jìn)制反碼。YEXYS普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材圖10-15 74LS148外部引線普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材

37、（二）二（二）二-十進(jìn)制編碼器十進(jìn)制編碼器 二二-十進(jìn)制編碼器能將十進(jìn)制編碼器能將10個(gè)輸入信號(hào)分別個(gè)輸入信號(hào)分別編成對(duì)應(yīng)的編成對(duì)應(yīng)的BCD代碼，它實(shí)際上就是一種代碼，它實(shí)際上就是一種10線線-4線帶線帶BCD輸出的編碼器。輸出的編碼器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 74LS147就是一種二就是一種二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器，十進(jìn)制優(yōu)先編碼器，其輸入低電平有效，輸出為其輸入低電平有效，輸出為8421代碼的反碼。代碼的反碼。 二二-十進(jìn)制編碼器中，每一個(gè)十位數(shù)字都十進(jìn)制編碼器中，每一個(gè)十位數(shù)字都獨(dú)立編碼，因此無(wú)需擴(kuò)展編碼位數(shù)，沒(méi)有擴(kuò)獨(dú)立編碼，因此無(wú)需擴(kuò)展編碼位數(shù)，沒(méi)有擴(kuò)展功

38、能端。展功能端。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 二、譯碼器二、譯碼器 譯碼是編碼的逆過(guò)程。在編碼時(shí)，所使譯碼是編碼的逆過(guò)程。在編碼時(shí)，所使用的每一個(gè)碼字都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或用的每一個(gè)碼字都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或者對(duì)象，把這些碼字翻譯成原有信息的過(guò)程，者對(duì)象，把這些碼字翻譯成原有信息的過(guò)程，就是譯碼。實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路就是譯碼器。就是譯碼。實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路就是譯碼器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 譯碼器的模型是把譯碼器的模型是把n位并行輸入的二進(jìn)制位并行輸入的二進(jìn)制代碼，根據(jù)譯碼要求選擇代碼，根據(jù)譯碼要求選擇m個(gè)輸出中的一個(gè)個(gè)輸出中的一

39、個(gè)或幾個(gè)輸出譯碼信息，常用的有二進(jìn)制譯碼或幾個(gè)輸出譯碼信息，常用的有二進(jìn)制譯碼器、二器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器等。十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （一）二進(jìn)制譯碼器（一）二進(jìn)制譯碼器 二進(jìn)制譯碼器是將二進(jìn)制代碼翻譯成對(duì)二進(jìn)制譯碼器是將二進(jìn)制代碼翻譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電路。常見(jiàn)的芯片有應(yīng)輸出信號(hào)的電路。常見(jiàn)的芯片有2線線-4線譯線譯碼器碼器74LS139，3線線-8線譯碼器線譯碼器74LS138，4線線-16線譯碼器線譯碼器74LS154等。等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 （二）二（二）二-十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制

40、譯碼器 在數(shù)字系統(tǒng)中，處理的是二進(jìn)制代碼，在數(shù)字系統(tǒng)中，處理的是二進(jìn)制代碼，而人們習(xí)慣用十進(jìn)制，故常常需要將二進(jìn)制而人們習(xí)慣用十進(jìn)制，故常常需要將二進(jìn)制代碼翻譯成十進(jìn)制代碼。代碼翻譯成十進(jìn)制代碼。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 將將BCD代碼翻譯成代碼翻譯成10個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的電路就稱為二的電路就稱為二-十進(jìn)制譯碼器。十進(jìn)制譯碼器。 BCD代碼時(shí)由代碼時(shí)由4個(gè)變量組成，故電路有個(gè)變量組成，故電路有4個(gè)輸入端和個(gè)輸入端和10個(gè)輸出端，所以它又稱為個(gè)輸出端，所以它又稱為“4線線-10線譯碼器線譯碼器”。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃

41、教材 （三）顯示譯碼器（三）顯示譯碼器 在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將譯碼輸出顯在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將譯碼輸出顯示成十進(jìn)制數(shù)字或其他符號(hào)，因此希望譯碼示成十進(jìn)制數(shù)字或其他符號(hào)，因此希望譯碼器能同顯示器配合使用或直接驅(qū)動(dòng)顯示器，器能同顯示器配合使用或直接驅(qū)動(dòng)顯示器，這種類型的譯碼器就叫做顯示譯碼器。市面這種類型的譯碼器就叫做顯示譯碼器。市面上常見(jiàn)的數(shù)碼管顯示器有七段字形數(shù)碼顯示上常見(jiàn)的數(shù)碼管顯示器有七段字形數(shù)碼顯示器和米字形數(shù)碼顯示器。器和米字形數(shù)碼顯示器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材三、加法器三、加法器 算術(shù)運(yùn)算電路是數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中不算術(shù)運(yùn)算電路是數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中不可缺少的單元電路，最常用的是加法器，加可缺少的單元電路，最常用的是