數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)第三章1(第二次課)861404936

1、3.1 引言引言3.2 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運(yùn)算器與運(yùn)算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題3.1 引言引言3.2 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運(yùn)算器與運(yùn)算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題abca理想情況：門電路沒有延遲t0t1t2t3C=ABbcpDt實(shí)際情況：門電路存在延遲pDtabcaC=ABbcpDtabcabcpHLtpLHt實(shí)際情況：門電路存在延遲前沿延遲與后沿延遲不相等3.1 引言引言3.2

2、 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運(yùn)算器與運(yùn)算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)問題3.2 門電路門電路3.2 門電路門電路AFAF BAFBAFBAFBAFBAF+BAFBAF+BAF+ABFCDDCBAF1714874LS002輸入輸入4與非門與非門1714874LS308輸入與非門輸入與非門101FCPFCPCFABFC101FCABFC+ABFCDECDABFE ; 0E=1 F= 0實(shí)現(xiàn)封鎖ECDABF當(dāng)C1時(shí)，A被選中F+ABC當(dāng)C0時(shí)，B被選中PCFPCF+PCF PCCPFPCFPCF+CPFC

3、PCPF10正邏輯01負(fù)邏輯3.2 門電路門電路S輸出信號(hào)RccV0v開關(guān)打開，V0“H”GND開關(guān)閉合，V0“L”輸入信號(hào)Vi10+-Iv+-ovccVBRCRcbe+-Iv+-ovccVBRCRc be條件：Vb0.7v 結(jié)果：Ib=0, Ic=0, VoVcccbe放大狀態(tài)Vb=0.7v, Ic = Ib注：放大系數(shù)一般為20100條件：Vb=0.7v，Ib 較小，Ic 足夠大。 結(jié)果：Ic= Ib+-Iv+-ovccVBRCRc bel飽和狀態(tài)cbe飽和狀態(tài)Ic Ib ,Vb=0.7v, Vc=0.3v, 條件：Vb=0.7v， Ib 較大，Ic Vc，發(fā)射極電平高，集電極電平低+-I

4、v+-ovccVBReR bce 結(jié)果： Ie= Ib，ebc倒置狀態(tài)但放大系數(shù)一般等于0.5。+-Iv+-ovccVBRCRc be1e2Ve1Ve2+-Iv+-ovccVBRCRc be1e2Ve1Ve2ABF ABFR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5V輸入A輸入B輸出只分析原理，不講如何設(shè)計(jì)。R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=0.1VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=0.1VB=3.6V輸出A=0.1VB=3.6V輸出3.6VR13KT1T2

5、T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出1mA，c2的最大電流為10mA,所以T2工作在飽和狀態(tài)下R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出 Vc2=Ve2+Vce2=0.7V0.3V=1V由于Vb3=Vc

6、2=1V，所以T3處于導(dǎo)通狀態(tài)，T4處于截止?fàn)顟B(tài)R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出 由于 由于Ic5 由外部提供，外部不可能提供大于120mA以上的電流。所以T5工作在飽和狀態(tài)。R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5V由于T5工作在飽和狀態(tài)，所以輸出電壓VC5=0.1V0.3VA=3.6VB=3.6V輸出=0.3V結(jié)論：當(dāng)輸入都為高時(shí)，與非門的輸出為低。T2分相器T3,T4“1”驅(qū)動(dòng)極T5“0”驅(qū)動(dòng)極T1與ABFR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500圖騰柱3.2

7、 門電路門電路輸入輸出TPHLTPLH50%l描述開關(guān)特性的參數(shù)：描述開關(guān)特性的參數(shù)：TPHL，TPLH，TPD (傳輸延遲：傳輸延遲：Propagation Delay)TPD =(TPHL TPLH)/ 2 （一般的門電路約（一般的門電路約35ns）CH1CH2CPOUT紅色波形為輸入白色波形是延遲后的1pdt2pdttpd=(tpd1+tpd2)/8在曲線上，在曲線上，VOUT急劇下降急劇下降時(shí)的時(shí)的VIN稱：閾值電壓稱：閾值電壓VT，或稱門檻電壓或稱門檻電壓 VINVOUT“0”“1”“0“1”ILIOLI“0”“1”“0”O(jiān)HIIHI“1”“0”“1”“1”IOH=N*IIHN=IO

8、H/IIH=400 /40 =10IOHIIHIIHIIHIIH“0”IOL=N*IILN=IOL/IIL=16mA/1.6mA=10IOLIILIILIILIILOLI“0”T5T4T1ILIT1“1”IOHIIHIIHIIHIIHT1IHIOHI“1”T3T4T1T2VccR23.2 門電路門電路l 電路設(shè)計(jì)中 “線與”問題！在電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要一些邏輯電路的多個(gè)輸出直接連接在一起，實(shí)現(xiàn)“線與”。例如簡(jiǎn)單的中斷邏輯示意。CPU外設(shè)1外設(shè)2外設(shè)3int“線與”l “線與”的定義普通與非門是否可以實(shí)現(xiàn)“線與”功能？l 普通與非門輸出實(shí)現(xiàn)“線與”時(shí)的電流流向T4T5T5T412121001l不能

9、不能!為什么普通與非門輸出不能直接為什么普通與非門輸出不能直接“線與線與”連在一起連在一起?R13KT1T2T3T4R5100R43KR3360R2500T5T5T401R13KT1T2T3T4R5100R43KR3360R2500T5T5T401l使用普通邏輯門實(shí)現(xiàn)“線與”時(shí)帶來的問題RL1.5KVCCR13KT1T2R3360R2500VCCRL1.5KVCCR13KT1T2R3360R2500VCCT50T5112RL1.5KVCC3.2 門電路門電路R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VABG功能表高阻態(tài)正常態(tài)ABGABGABGABG功能表BAGB

10、AG電路1、2只能有一個(gè)處于正常態(tài) 若要求D1向BUS傳送，則應(yīng)有： 若要求D2向BUS傳送，則應(yīng)有： 1, 021GG0, 121GG1BUS21G1D2D2G若原來是D1向BUS傳送，現(xiàn)在要改為D2向BUS傳送，如何實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換？ 應(yīng)使門1先由正常態(tài)轉(zhuǎn)為高阻態(tài)，然后門2由高阻態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。 即有一短暫過程門1、2均處于高阻態(tài)。否則，門1、2有一短暫過程均處于正常態(tài)，于是門1、2輸出間有很大的浪涌電流，從而影響B(tài)US正常工作。 1BUS21G1D2D2GCPUDiEDo存儲(chǔ)器E=“0”時(shí)，讀操作，E=“1”時(shí)，寫操作BUS“0”“0”“0”“0”“1”“1”IOH IOZIOZ IIH IIH IIH “1”“0”“1”總線為”1”態(tài)“0”“0”