數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件

1、1第一章 數(shù)制與編碼 要求：要求： 會(huì)數(shù)制轉(zhuǎn)換；會(huì)數(shù)制轉(zhuǎn)換； 符號(hào)數(shù)的代碼表示及應(yīng)用；符號(hào)數(shù)的代碼表示及應(yīng)用； 8421BCD8421BCD碼碼、5421BCD5421BCD碼、余三碼、格雷碼；碼、余三碼、格雷碼；2第二章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)要求：要求：概念：概念： 基本邏輯關(guān)系；基本邏輯關(guān)系； 邏輯函數(shù)的幾種表示方法；邏輯函數(shù)的幾種表示方法； 最小項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)式；最小項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)式； 無關(guān)項(xiàng)。無關(guān)項(xiàng)。函數(shù)化簡(jiǎn)：函數(shù)化簡(jiǎn)：3第三章邏輯門電路要求：要求： 概念；概念； 接口應(yīng)用；接口應(yīng)用； 特殊門及應(yīng)用；特殊門及應(yīng)用； 波形圖。波形圖。概念：概念： 基礎(chǔ)門基礎(chǔ)門； 集成門功能及電氣特性及相應(yīng)參數(shù)；集成門功能及電

2、氣特性及相應(yīng)參數(shù)； 特殊門的特點(diǎn)及應(yīng)用。特殊門的特點(diǎn)及應(yīng)用。主要參數(shù)：主要參數(shù)：集成門使用接口：集成門使用接口：No,tNo,t , ,輸入、輸出特性；輸入、輸出特性；輸入負(fù)載特性；輸入負(fù)載特性；傳輸特性。傳輸特性。4第四章組合邏輯電路集成組合電路的應(yīng)用：集成組合電路的應(yīng)用： 概念；概念； 分析設(shè)計(jì)方法；分析設(shè)計(jì)方法； 集成電路應(yīng)用；集成電路應(yīng)用；概念：概念： 組合電路特點(diǎn)；組合電路特點(diǎn)； 半加與全加、編碼、半加與全加、編碼、譯碼譯碼、選擇選擇、比較；、比較； 競(jìng)爭(zhēng)與險(xiǎn)象。競(jìng)爭(zhēng)與險(xiǎn)象。組合電路的分析與設(shè)計(jì)方法：組合電路的分析與設(shè)計(jì)方法：要求：要求： SSI SSI一般分析設(shè)計(jì)方法由門實(shí)現(xiàn)；一般

3、分析設(shè)計(jì)方法由門實(shí)現(xiàn)； MSI MSI真值表、表達(dá)式及變換為相應(yīng)（邏輯部件）的形式。真值表、表達(dá)式及變換為相應(yīng)（邏輯部件）的形式。注意使能端（控制端）的正確使用：注意使能端（控制端）的正確使用：50.2 數(shù)字電路數(shù)字電路0.2.1. 基本概念電信號(hào)：指隨時(shí)間變化的電壓和電流。模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都為連續(xù)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都為離散的信號(hào)。模擬電路：處理和傳輸模擬信號(hào)的電路。數(shù)字電路：處理和傳輸數(shù)字信號(hào)的電路。60.2.2 模擬電路 模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)：任意時(shí)刻有一個(gè)相對(duì)的值。數(shù)值上連續(xù)：可以是在一定范圍內(nèi)的任意值。例如：電壓、電流、溫度、聲音等。真實(shí)的世界是模擬的。缺點(diǎn)：很難

4、度量；容易受噪聲的干擾；難以保存。優(yōu)點(diǎn)：用精確的值表示事物。模擬電路：處理和傳輸模擬信號(hào)的電路。三極管工作在線性放大區(qū)。70.2.3 數(shù)字電路數(shù)字信號(hào)： 時(shí)間上離散：只在某些時(shí)刻有定義。 數(shù)值上離散：變量只能是有限集合的一個(gè)值，常用0、1二進(jìn)制數(shù)表示。 8數(shù)字信號(hào)取值：數(shù)字信號(hào)位數(shù)：例：0和1不表示數(shù)值的大小，沒有數(shù)值的概念，僅表示兩種截然不同的邏輯狀態(tài)0和1兩種。即用二進(jìn)制表示。1位二進(jìn)制表示 2 種狀態(tài)；n位二進(jìn)制表示 2n種狀態(tài),取2n N燈的開關(guān)2種取值1位二進(jìn)制數(shù)人的性別2種取值1位學(xué)生的籍貫32種取值5位學(xué)生的民族56種取值6位 (26 = 64 56)東西南北方位4種取值2位產(chǎn)品

5、的計(jì)數(shù)N種取值 n位，2nN9數(shù)字電路：處理和傳輸數(shù)字信號(hào)的電路。即能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，即飽和區(qū)或截止區(qū)。算術(shù)運(yùn)算對(duì)兩個(gè)(及以上)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行加、減、 乘、除的算術(shù)加工。邏輯運(yùn)算對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行與、或、非及其它邏 輯關(guān)系的加工處理。單元電路：邏輯設(shè)計(jì)：把單元電路和邏輯部件組成系統(tǒng)，根據(jù)確定的功能要求，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)字電路。門電路、觸發(fā)器由單元電路 構(gòu)成邏輯部件100.2.4. 數(shù)字電路特點(diǎn)（與模擬電路相比） （1）數(shù)字電路的基本工作信號(hào)是用1和0表示的二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，反映在電路上就是高電平和低電平。 （2）晶體管處于開關(guān)工作狀態(tài)，抗干擾能力強(qiáng)、精度高。 （

6、3）通用性強(qiáng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造，便于集成及系列化生產(chǎn)。 （4）具有“邏輯思維”能力。數(shù)字電路能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、邏輯判斷，故又稱為數(shù)字邏輯電路。110.2.5. 數(shù)字電路的分類（1）按功能分類 組合邏輯電路：電路的輸出信號(hào)只與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。例：表決器 時(shí)序邏輯電路：電路的輸出信號(hào)不僅與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。例：計(jì)數(shù)器（2）按結(jié)構(gòu)分類 TTL 雙極型（BJT） CMOS 單極型（FET）12（3）按集成電路規(guī)模分類集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路(Small Scale IC，SSI) 1

7、0個(gè)門 10 100個(gè)元件中規(guī)模集成電路(Medium Scale IC，MSI) 10 100個(gè)門 100 1000個(gè)元件大規(guī)模集成電路(Large Scale IC，LSI) 100 1000個(gè)門 1000 10000個(gè)元件超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale IC，VLSI) 1000個(gè)門 10000個(gè)元件特大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale IC，ULSI)巨大規(guī)模集成電路(Gigantic Scale IC，GSI）13越來越大的設(shè)計(jì) 越來越短的推向市場(chǎng)的時(shí)間（例如家電） 越來越低的價(jià)格（例如家電） 大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具（EDA技術(shù)） 多層次的設(shè)計(jì)

8、表述 大量使用復(fù)用技術(shù) IP（Intellectual Property）14從20世紀(jì)60年代以來數(shù)字集成電路經(jīng)歷了SSI 、MSI到LSI 、VLSI的發(fā)展過程,70 年代初1K位存儲(chǔ)器標(biāo)志LSI問世后，微電子技術(shù)得到迅猛發(fā)展。標(biāo)志性的芯片主要有三類:一類是CPU的發(fā)展.自從晶體管級(jí)的CPU問世以來，其集成度幾乎1-2年翻一倍，性能提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，例如：1971-1972年出現(xiàn)的Intel4004和4040（4位），其集成度為2000晶體管，1976年生產(chǎn)的8085（8位），集成度為9000晶體管/片；而1980年生產(chǎn)的Iapx43201（32位），集成度為100000晶體管/片，目前奔騰

9、芯片的集成度都達(dá)到幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)個(gè)晶體管。工業(yè)用品的單片機(jī)也得到迅猛的發(fā)展，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)已從4位、8位字長(zhǎng)，發(fā)展到16位、32位字長(zhǎng)。 另一類具有代表性的是專用ASIC的發(fā)展.由于EDA技術(shù)的發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式加之制造工藝水平的不斷提高，ASIC以其適應(yīng)面廣，體積小，功耗低，而且具有高性能、高可靠性和高保密性等優(yōu)點(diǎn)得到廣大芯片設(shè)計(jì)者的青睞。 15第三類典型的芯片是可編程器件.包括數(shù)字可編程器件和模擬可編程器件。從20世紀(jì)70年代出現(xiàn)熔絲編程的PROM和PLA，數(shù)字可編程器件獲得飛速發(fā)展，20世紀(jì)70年代末AMD公司在PLA的基礎(chǔ)上推出PAL，80年代初期Latt

10、ice公司發(fā)明電可擦寫的GAL器件。80年代中期Xilinx公司提出現(xiàn)場(chǎng)可編程的概念，于1985生產(chǎn)了世界上第一片F(xiàn)PGA器件。同期Altera公司推出了EPLD器件（Erasable Programmable Logic Device）。80年代末期Lattice公司提出了在系統(tǒng)可編程技術(shù)以后，相繼推出一系列具備在系統(tǒng)可編程能力的復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD-Complex PLD）。CPLD是在EPLD基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采用E2CMOS工藝制作，增加了內(nèi)部連線，改進(jìn)了內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系，因而比EPLD的性能更好，設(shè)計(jì)也更加靈活。 16專用集成電路（ASIC-Application Specif

11、ic Integrated Circuit）是為滿足某一應(yīng)用領(lǐng)域或特定用戶需要而設(shè)計(jì)、制造的LSI或VLSI電路，可以將特定的電路或一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一個(gè)芯片上，構(gòu)成單片應(yīng)用系統(tǒng)（SOC）。ASIC可分為模擬ASIC和數(shù)字ASIC，數(shù)字ASIC又可以分為全定制和半定制兩種。 全定制ASIC芯片的各層（掩膜）都是按特定電路功能專門制造的。設(shè)計(jì)人員從晶體管級(jí)的版圖尺寸、位置和互連線開始設(shè)計(jì)，以達(dá)到芯片面積利用率高、速度快、功耗低的最優(yōu)性能。但全定制的ASIC制作費(fèi)用高，周期長(zhǎng)，適用于批量較大的產(chǎn)品。半定制是一種約束性設(shè)計(jì)方式。約束的目的是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、縮短設(shè)計(jì)周期以及提高芯片的成品率。半定制的ASIC

12、主要有門陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元和可編程邏輯器件三種。門陣列：包括門電路、觸發(fā)器等并留有布線區(qū)供設(shè)計(jì)人員連線，用戶根據(jù)需要設(shè)計(jì)電路，確定連線方式，交生產(chǎn)廠家布線。標(biāo)準(zhǔn)單元：設(shè)計(jì)人員使用廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)單元，利用CAD（或EDA）工具完成版圖級(jí)的設(shè)計(jì)。與門陣列比較其設(shè)計(jì)靈活，功能強(qiáng)，但設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高?？删幊踢壿嬈骷涸O(shè)計(jì)人員用廠家提供的通用型半定制器件（PLD），借助特定的EDA軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過綜合適配后形成特定的二進(jìn)制文件（bitstream file），然后通過燒寫器將文件寫入芯片中，或通過ISP（In System Program）的方式下載到芯片中即可。用戶通過可配置的邏輯器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì),其

13、特點(diǎn)成本低、設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)小。 170.3 本課程講授內(nèi)容本課程講授內(nèi)容n緒 論n第一章n第二章n第三章n第四章n第五章n第六章n第七章n第八章n第十章數(shù)制與編碼: “數(shù)”在計(jì)算機(jī)中怎樣表示。 邏輯代數(shù)基礎(chǔ): 邏輯代數(shù)的基本概念、邏輯函數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)形式、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。 觸發(fā)器及其應(yīng)用。 時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。 脈沖電路。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器RAM 。模/數(shù)(A/D)與數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換。 邏輯門電路。180.4 數(shù)字電路的學(xué)習(xí)方法數(shù)字電路的學(xué)習(xí)方法 （1）重視基礎(chǔ)，突出應(yīng)用；（2）重視外特性，少顧內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）加強(qiáng)實(shí)踐能力鍛煉。 具體如下：（1）邏

14、輯代數(shù)是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路的重要工具，應(yīng)熟練掌握。（2）重點(diǎn)掌握各種常用數(shù)字邏輯電路的邏輯功能、外部特性及典型應(yīng)用。對(duì)其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和工作原理不必過于深究。（3）掌握基本的分析方法。（4）本課程實(shí)踐性很強(qiáng)。應(yīng)重視習(xí)題、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)。（5）注意培養(yǎng)和提高查閱有關(guān)技術(shù)資料和數(shù)字集成電路產(chǎn)品手冊(cè)的能力。要求：掌握基本原理及分析、設(shè)計(jì)方法 190.6 成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)定 理論理論80% 80% 包括：平時(shí)包括：平時(shí)30 %30 %和和考試：考試： 70 %0.7 參考書參考書n數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)第三版 王毓銀 高教出版社n數(shù)字電子技術(shù)第四版 閻石 高教出版社n數(shù)字設(shè)計(jì)引論 沈嗣昌 高教出

15、版社n電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)何小艇等 浙江大學(xué)出版社n數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)鄧元慶 西安電子科大出版社n數(shù)字電路龔之春 電子科技大學(xué)出版社（成都）n 習(xí)題集、專科教材、相關(guān)雜志 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)20% 20% 包括：操作包括：操作60 %60 %和和報(bào)告：報(bào)告： 40 %20n熟練掌握各進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換。n熟練掌握一個(gè)數(shù)原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示，以及原碼、反碼、補(bǔ)碼的算術(shù)運(yùn)算。n掌握8421BCD碼、余3碼、格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼的特點(diǎn)。211 1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制2 2 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換3 3 帶符號(hào)數(shù)的代碼表示帶符號(hào)數(shù)的代碼表示4 4 常用的一般編碼常用的一般編碼22 數(shù)碼個(gè)數(shù)：數(shù)碼個(gè)數(shù)：10個(gè)。個(gè)。計(jì)數(shù)規(guī)

16、律計(jì)數(shù)規(guī)律:數(shù)數(shù) 制制：進(jìn)位計(jì)數(shù)制：進(jìn)位計(jì)數(shù)制：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9逢十進(jìn)逢十進(jìn) 1,借一當(dāng)借一當(dāng)10數(shù)碼的個(gè)數(shù)和計(jì)數(shù)規(guī)律是進(jìn)位計(jì)數(shù)制的兩個(gè)決定因素計(jì)數(shù)體制、計(jì)數(shù)方法。計(jì)數(shù)體制、計(jì)數(shù)方法。高位進(jìn)位，本位歸高位進(jìn)位，本位歸0。23例例：123.45=1102+2101+3100+410-1+510-2例例：123.45 讀作 一百二十三點(diǎn)四五例例：123.45 讀作 一百二十三點(diǎn)四五例例：123.45=1102+2101+3100+410-1+510-2 位置計(jì)數(shù)法位置計(jì)數(shù)法 按權(quán)展開式按權(quán)展開式 按權(quán)展開通式按權(quán)展開通式 和式和式(N)10 = an-110n-1+an-21

17、0n-2 + a1101+a0100 +a-1 10-1+a-210-2+a-m10-miinmiaN10)(11024 用來表示數(shù)的數(shù)碼的集合稱為基（用來表示數(shù)的數(shù)碼的集合稱為基（09）, 集合的大小集合的大小稱為基數(shù)稱為基數(shù)(十進(jìn)制為十進(jìn)制為10)。即表示某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制所具有的數(shù)字符號(hào)的個(gè)數(shù)稱為即表示某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制所具有的數(shù)字符號(hào)的個(gè)數(shù)稱為基基數(shù)數(shù)，也叫，也叫模。模。在十進(jìn)制中，在十進(jìn)制中，10的整冪次方稱為的整冪次方稱為10進(jìn)制數(shù)的權(quán)。進(jìn)制數(shù)的權(quán)。即表示某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制不同位置上數(shù)字的即表示某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制不同位置上數(shù)字的單位值單位值，位置不同表示的數(shù)值大小不同。位置不同表示的數(shù)值大小不同。

18、123.45=1102+2101+3100+410-1+510-2數(shù)的位置不同，數(shù)的位置不同，權(quán)值不同。權(quán)值不同。 例例：25二、二、 其它進(jìn)制其它進(jìn)制 其它進(jìn)制的計(jì)數(shù)規(guī)律可看成是十進(jìn)制計(jì)數(shù)制的推廣，其它進(jìn)制的計(jì)數(shù)規(guī)律可看成是十進(jìn)制計(jì)數(shù)制的推廣，對(duì)任意進(jìn)制對(duì)任意進(jìn)制 R，數(shù)，數(shù)N可以表示成按權(quán)展開式：可以表示成按權(quán)展開式：(N)R = an-1R n-1+an-2R n-2 + a1R1+a0R0 +a-1 R-1+a-2R-2+a-mR-miinmiRa 1(N) R=(an-1 an-2 a1 a0. a-1 a-2 a-m)R26權(quán)值一般用十進(jìn)制表示 R2 二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)碼個(gè)數(shù)數(shù)碼個(gè)數(shù)2

19、個(gè)：個(gè)： 計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)規(guī)律:例：例：0,1逢二進(jìn)逢二進(jìn) 1,借一當(dāng)借一當(dāng) 2(11011.01)2 = 124+123 +022+121+120 +02-1 +12-21(10)100+1(10)11 +0(10)10+1(10)1+1 (10)0 + 0(10)-1 +1(10)-10權(quán)值一般用十進(jìn)制表示27 只有兩個(gè)數(shù)碼, 很容易用物理器件來實(shí)現(xiàn)。 運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。 可使用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具。 節(jié)省設(shè)備例：如需表示數(shù)字例：如需表示數(shù)字0999，共有，共有1000個(gè)信息量。個(gè)信息量。十進(jìn)制：用十進(jìn)制：用3位，每位位，每位10個(gè)數(shù)字，共需個(gè)數(shù)字，共需30個(gè)數(shù)字設(shè)備。個(gè)數(shù)字設(shè)備。二進(jìn)制：用二進(jìn)制

20、：用10位，每位位，每位2個(gè)數(shù)字，共需個(gè)數(shù)字，共需20個(gè)數(shù)字設(shè)備。個(gè)數(shù)字設(shè)備。28 R8 八進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)碼個(gè)數(shù)數(shù)碼個(gè)數(shù)8個(gè)：個(gè)： 計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)規(guī)律:例：例：0,1,2,3,4,5,6,7逢八進(jìn)逢八進(jìn) 1,借一當(dāng)借一當(dāng) 8(176.5)8 = 182+781 +680 +58-11(10)2+7(10)1 +6 (10)0+5(10)-129 R16 十六進(jìn)制進(jìn)制數(shù)碼個(gè)數(shù)數(shù)碼個(gè)數(shù)16個(gè)：個(gè)： 計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)規(guī)律:例：例： 其它進(jìn)制其它進(jìn)制 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F (0 10 15)逢十六進(jìn)逢十六進(jìn) 1,借一當(dāng)借一當(dāng) 16(FA1.C)16 = F162+A1

21、61 +1160 +C16-1F(10)2+A(10)1 +1 (10)0+C(10)-1如六進(jìn)制、十二進(jìn)制、二十四進(jìn)制、六十進(jìn)制等。如六進(jìn)制、十二進(jìn)制、二十四進(jìn)制、六十進(jìn)制等。書書P5 表表1.1.1所列各進(jìn)制對(duì)應(yīng)值要求熟記。所列各進(jìn)制對(duì)應(yīng)值要求熟記。30幾種常用數(shù)制的幾種常用數(shù)制的表示方法表示方法（P5）R10二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F1610000201031說明：說明：

22、轉(zhuǎn)換是任意的。轉(zhuǎn)換是任意的。 方法：多項(xiàng)式替代法方法：多項(xiàng)式替代法基數(shù)乘除法基數(shù)乘除法混合法混合法直接轉(zhuǎn)換法直接轉(zhuǎn)換法1010 10 K ， K 32一、多項(xiàng)式替代法一、多項(xiàng)式替代法 （R10）(11011.11)2 = ( )10=124+123 +022+121+120 +12-1 +12-216 8 0 2 1 0.5 0.25 =(27.75)10 (321.4)8 = ( )10=382+281+180 +48-1192 16 1 0.5 =(209.5)10 例例1：例例2：規(guī)則：規(guī)則：按權(quán)展開，相加求和按權(quán)展開，相加求和33二、基數(shù)乘除法二、基數(shù)乘除法（ 10 R ）整數(shù)的轉(zhuǎn)換基

23、數(shù)除法規(guī)則：規(guī)則：除基取余，除基取余，商零為止商零為止例例 1：解：解：(25) 10 = ( ) 2 余余2251122 余余 062 余余 032 余余 10 (25)10=(11001)2低位高位2 余余 1134二、基數(shù)乘除法二、基數(shù)乘除法（ 10 R ）整數(shù)的轉(zhuǎn)換基數(shù)除法規(guī)則：規(guī)則：除基取余，除基取余，商零為止商零為止例例 2：解：解：(54) 10 = ( ) 16 余余16546316 余余 30 (54)10=(36)16低位高位35小數(shù)的轉(zhuǎn)換基數(shù)乘法規(guī)則：規(guī)則：乘基取整，滿足精度要求為止。乘基取整，滿足精度要求為止。例例 3：(0.125) 10 = ( ) 20.125 2

24、0. 25 2 0 . 5 2 1 . 0低位高位(0.125) 10 = (0.001 ) 236小數(shù)的轉(zhuǎn)換基數(shù)乘法規(guī)則：規(guī)則：乘基取整，滿足精度要求為止。乘基取整，滿足精度要求為止。例例 4：(0.125) 10 = ( ) 40.125 40. 5 4 2 . 0低位高位(0.125) 10 = (0.02 ) 437小數(shù)的轉(zhuǎn)換基數(shù)乘法例例 5：(29.93) 10 = ( ) 2 余余2291142余余072 余余 132余余102 余余 11低位高位0.93 2 1. 8 6 2 1. 7 2 2 1. 4 4低位高位高位 2 0. 8 8 2 1. 7 6 (29.93)10=(1

25、1101.11101)238 小數(shù)的精度若求出的是若求出的是有有限位小數(shù)，表明已求出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換小數(shù)；限位小數(shù)，表明已求出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換小數(shù)；若求出的是若求出的是無無限位小數(shù)，表明轉(zhuǎn)換出的小數(shù)存在誤差。限位小數(shù)，表明轉(zhuǎn)換出的小數(shù)存在誤差。 取數(shù)原則：取數(shù)原則： 等精度轉(zhuǎn)換；等精度轉(zhuǎn)換；按題意要求按題意要求等精度轉(zhuǎn)換等精度轉(zhuǎn)換設(shè)設(shè)進(jìn)制有進(jìn)制有 i位小數(shù)，轉(zhuǎn)換后位小數(shù)，轉(zhuǎn)換后進(jìn)制有進(jìn)制有 j位小數(shù)。位小數(shù)。(0.001)= (1-i)10 (0.001) = (1-j)10 i位 j位(0.01)2= (12-2)10(0.1)4= (14-1)1039等精度轉(zhuǎn)換等精度轉(zhuǎn)換(續(xù)續(xù))轉(zhuǎn)換后應(yīng)使： 1-j

26、1-i即 i j 故故取滿足不等式的最小整數(shù)取滿足不等式的最小整數(shù)lglgij例例: (0.3021)10( )16 ，已知精度為(0.1) 410 解：解： 10，16，i432. 316lg10lg4j取 j=440按題意要求按題意要求例例: (0.3021)10( )2 ，要求精度 0.1% 解解:例例: (0.3021)10( )8 ，要求精度 0.01%解解:102110001%1 . 0取 j=10581100001%01. 0取 j=541三、混合法三、混合法 ( 10 )(N) (N)10 (N) 多項(xiàng)式替代法多項(xiàng)式替代法 基數(shù)乘除法基數(shù)乘除法例例: (2022)3( )8解解

27、:(2022)3 =233 +032+231+230 = (62)10= (76)842四、直接轉(zhuǎn)換法四、直接轉(zhuǎn)換法(K ， K )一般在二、八、十六進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換一般在二、八、十六進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換 八進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：八進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：(10011100101101001000.01)B=(010 011 100 101 101 001 000.010)B =()O01554=(2345510.2)O322從小數(shù)點(diǎn)開始從小數(shù)點(diǎn)開始3位一組位一組不足補(bǔ)不足補(bǔ)0不不足足補(bǔ)補(bǔ)043 十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：(10011100101101001000.01)B

28、=(1001 1100 1011 0100 1000.0100)B =()H84BC9=( 9CB48.4 ) H不足補(bǔ)不足補(bǔ)0從小數(shù)點(diǎn)開始從小數(shù)點(diǎn)開始4位一組位一組444反之:(345.7)O =( ) B(345.7)O =(011 100 101.111 ) B1位八進(jìn)制對(duì)應(yīng)位八進(jìn)制對(duì)應(yīng)3位二進(jìn)制位二進(jìn)制(27B.7C)H =( ) B(27B.7C)H =(0010 0111 1011.0111 1100 ) B1位十六進(jìn)制位十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)4位二進(jìn)制位二進(jìn)制=(10 0111 1011.0111 11 ) B0可去掉可去掉45一、符號(hào)數(shù)真值：在數(shù)值前加“”號(hào)表示正數(shù)； 在數(shù)值前加“”

29、號(hào)表示負(fù)數(shù)。機(jī)器數(shù)：把符號(hào)數(shù)值化的表示方法稱。用“0”表示正數(shù)，用“1”表示負(fù)數(shù)。例： 真值 機(jī)器數(shù)91001 0100191001 11001符號(hào)位符號(hào)位46二、原碼常用的機(jī)器數(shù)有：常用的機(jī)器數(shù)有：原碼、反碼、補(bǔ)碼原碼、反碼、補(bǔ)碼其符號(hào)位規(guī)則相同，數(shù)值部分的表示形式有差異。其符號(hào)位規(guī)則相同，數(shù)值部分的表示形式有差異。符號(hào)位數(shù)值位正0 不變負(fù)1例：X11101 X1原=01101X21101 X2原=11101直觀易辨認(rèn)；有2個(gè)0；符號(hào)不參與運(yùn)算；數(shù)值范圍10000000000原 特點(diǎn)： 組成：（2(n-1)1）（2(n-1)1） 47三、反碼 組成： 特點(diǎn)：符號(hào)位數(shù)值位正0 不變負(fù)1 取反

30、例：X11101 X1反=01101X21101 X2反=1001011111000000反X11101 X1反=10010X1反反= 11101= X1原正數(shù)的反碼同原碼， 負(fù)數(shù)的反碼數(shù)值按位取反；有2個(gè)0；反碼的反碼為原碼；數(shù)值范圍（2(n-1)1）（2(n-1)1） 48 特點(diǎn)(續(xù))兩數(shù)和的反碼等于兩數(shù)反碼之和；兩數(shù)和的反碼等于兩數(shù)反碼之和；符號(hào)位參與運(yùn)算符號(hào)位參與運(yùn)算,有進(jìn)位時(shí)循環(huán)相加。有進(jìn)位時(shí)循環(huán)相加。例：已知 X11100 X21010 求 Y1 X1 X2 ； Y2 X2 X1 解： X1反=01100 ， X1反=10011， X2反=01010 ， X2反=10101 Y1反

31、 X1反 X2反= 00010 Y10010 0 1 0 1 0+ 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0+ 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1+ 1 0 0 0 1 0循環(huán)相循環(huán)相加加 Y2反 X2反 X1反= 11101 Y2001049四、補(bǔ)碼 組成： 特點(diǎn)：符號(hào)位數(shù)值位正0 不變負(fù)1 取反1 例：X11101 X1補(bǔ)=01101X21101 X2補(bǔ)=1001100000111111000000補(bǔ)正數(shù)的補(bǔ)碼同原碼，正數(shù)的補(bǔ)碼同原碼， 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼數(shù)值按位取反負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼數(shù)值按位取反1；只有只有1個(gè)個(gè)0；補(bǔ)碼的補(bǔ)碼為原碼；補(bǔ)碼的補(bǔ)碼為原碼；數(shù)值范圍數(shù)值范圍X1110

32、1 X1補(bǔ)=10011X1補(bǔ)補(bǔ)= 11101= X1原2(n-1)（2(n-1)1）， 50補(bǔ)碼的計(jì)算和引進(jìn)補(bǔ)碼的原因： 數(shù)值有正負(fù)之分,計(jì)算機(jī)就用一個(gè)數(shù)的最高位存放符號(hào)(0為正,1為負(fù)).這就是機(jī)器數(shù)的原碼了.假設(shè)機(jī)器能處理的位數(shù)為8.即字長(zhǎng)為1byte，原碼能表示數(shù)值的范圍為(-127-0 +0127)共256個(gè).有了數(shù)值的表示方法就可以對(duì)數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算.但是很快就發(fā)現(xiàn)用帶符號(hào)位的原碼進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)結(jié)果正確,而在加減運(yùn)算的時(shí)候就出現(xiàn)了問題,如下: 假設(shè)字長(zhǎng)為8bitsn( 1 ) 10- ( 1 )10 = ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10n(00000001)原

33、+ (10000001)原 = (10000010)原 = ( -2 ) 顯然不正確.51因?yàn)樵趦蓚€(gè)整數(shù)的加法運(yùn)算中是沒有問題的,于是就發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在帶符號(hào)位的負(fù)數(shù)身上,對(duì)除符號(hào)位外的其余各位逐位取反就產(chǎn)生了反碼.反碼的取值空間和原碼相同且一一對(duì)應(yīng). 下面是反碼的減法運(yùn)算:( 1 )10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 )10(00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = ( -0 ) 有問題.( 1 )10 - ( 2)10 = ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10(00000001) 反+

34、(11111101)反 = (11111110)反 = ( -1 ) 正確問題出現(xiàn)在(+0)和(-0)上,在人們的計(jì)算概念中零是沒有正負(fù)之分的.52于是就引入了補(bǔ)碼概念. 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是對(duì)反碼加一,而正數(shù)不變,正數(shù)的原碼反碼補(bǔ)碼是一樣的.在補(bǔ)碼中用(-128)代替了(-0),所以補(bǔ)碼的表示范圍為:(-1280127)共256個(gè).已知某數(shù)的補(bǔ)碼,先求某數(shù)的反碼,然后在對(duì)反碼+1,就得到某數(shù)的原碼.比如:已知某個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼是:10100110先對(duì)10100110求反,得:11011001再對(duì)11011001加1,得: 11011010那么這個(gè)數(shù)為-8653 特點(diǎn)(續(xù))兩數(shù)和的補(bǔ)碼等于兩數(shù)補(bǔ)碼之和；符

35、號(hào)位參與運(yùn)算,有進(jìn)位時(shí)丟棄。例：已知 X11100 X21010 求 Y1 X1 X2 ； Y2 X2 X1 解： X1補(bǔ)=01100 ， X1補(bǔ)=10100， X2補(bǔ)=01010 ， X2補(bǔ)=10110 Y1補(bǔ) X1補(bǔ) X2補(bǔ)= 00010 Y10010 0 1 0 1 0+ 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0+ 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0進(jìn)位丟進(jìn)位丟棄棄 Y2補(bǔ) X2補(bǔ) X1補(bǔ)= 11110 Y2001054計(jì)數(shù)容量計(jì)數(shù)容量。例：計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為L(zhǎng)，模數(shù)為2L。 1 0 0 1 9+ 1 0 0 0 8 1 0 0 0 1 17丟棄 在模16的系統(tǒng)中，

36、17(mod16) =1 (mod16)在某一模數(shù)系統(tǒng)中，模數(shù)為在某一模數(shù)系統(tǒng)中，模數(shù)為N，如果，如果a、b的余數(shù)相同，的余數(shù)相同，則稱則稱a、b模模N同余。例：同余。例：17和和33在模在模16系統(tǒng)中同余系統(tǒng)中同余1。同余的兩數(shù)，在同一模數(shù)系統(tǒng)中值相等，即為余數(shù)。同余的兩數(shù)，在同一模數(shù)系統(tǒng)中值相等，即為余數(shù)。同余同余：模模：1.概念概念552.補(bǔ)碼的應(yīng)用：變減為加補(bǔ)碼的應(yīng)用：變減為加一般而言：一般而言：在模在模N的系統(tǒng)中，數(shù)的系統(tǒng)中，數(shù)L與與N - L是一對(duì)互補(bǔ)的數(shù)。是一對(duì)互補(bǔ)的數(shù)。L補(bǔ)數(shù)=N+L ; -(N1) L Ibs ， 開關(guān)閉合。VVRRVIicesCccCcesccbsb7 .

37、0 , VV倒置倒置反偏正偏， 與放大相反173開關(guān)作用（靜態(tài)特性）開關(guān)作用（靜態(tài)特性） （續(xù)）（續(xù)）臨界飽和：臨界飽和：飽和系數(shù)：飽和系數(shù)：10KVcc=5V1k Y =30iVTbsbIiB B越大，飽和越深；越大，飽和越深；反之飽和則淺反之飽和則淺VVRVIIicesCcescccbsb7 . 0 , VCcccbsbRIIi7 . 0V說明：說明：因所以，臨界飽和電流是由外電路（Rc）決定的， Rc不同，臨界飽和電流是不一樣的。Vbc0 V 時(shí)，時(shí)，T處于臨界飽和處于臨界飽和174例例1:計(jì)算圖示電路的臨界飽和電流。計(jì)算圖示電路的臨界飽和電流。 =30Vces=0.7VRbiVTRcR

38、eicibieVccVoeCcesccbscesccebsCbscescceeCsCeecesccsRRVVIVVRIRIVVRIRIRRIVVI）（）（即：解：11 cc175轉(zhuǎn)換過程（動(dòng)態(tài)特性）轉(zhuǎn)換過程（動(dòng)態(tài)特性）T從：從：截止導(dǎo)通 ，建立電荷需要時(shí)間 ton導(dǎo)通截止存儲(chǔ)電荷消散需要時(shí)間 toff 開關(guān)時(shí)間開關(guān)時(shí)間:說明說明: 轉(zhuǎn)換時(shí)間：截止導(dǎo)通 時(shí)間ton較小 導(dǎo)通截止時(shí)間toff較大 toff中 ts占主要部分。 td -delay; tr -raise; ts -save; tf -fall 。max9 . 0cImax1 . 0cIdtrtstftcit0iVt0fsoffrdon

39、tttttt開啟 延時(shí) 上升關(guān)閉 存儲(chǔ) 下降176四、基本門電路四、基本門電路對(duì)應(yīng)三種基本邏輯運(yùn)算，有三種基本門電路二極管與門（二極管與門（D與門）與門）電路電路 5V A0V BFRD1D2Vcc（5V）原理原理VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V 5V 5 V 止止 止止電路分析要求出輸入的電路分析要求出輸入的各種組合與輸出的關(guān)系各種組合與輸出的關(guān)系電位表：電位表：177VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V

40、5V 5 V 止止 止止0低電位低電位1高電位高電位真值表真值表: A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了與了與邏輯邏輯功能功能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了與了與邏輯邏輯功能功能符號(hào)符號(hào)ABF&國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo) 慣用慣用 國(guó)外國(guó)外ABFABF178 二極管或門（二極管或門（D或門）或門）電路電路 5V A0V BFRD1D2原理原理VA VB VF D1 D20V 0V 0V 止止 止止0V 5V 4.3V 止止 通通5V 0V 4.3V 通通 止止5V 5V 4.3V 通通 通通電位表：電位表：0低電位低電位1高電位高電位真值表真值表: A B F 0 0 0 0 1 1 1 0

41、 1 1 1 1實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了或了或邏輯邏輯功能功能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了或了或邏輯邏輯功能功能179符號(hào)符號(hào)國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo) 慣用慣用 國(guó)外國(guó)外FAB1ABFABF180 晶體管非門晶體管非門 (反相器反相器)符號(hào)符號(hào)電路電路原理原理VA VF T0V 5V 止止5V 0.3V 通通電位表：電位表：真值表真值表: A F 0 1 1 0實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了非了非邏輯邏輯功能功能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了非了非邏輯邏輯功能功能ARbRcVcc( 5V)FT國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo) 慣用慣用 國(guó)外國(guó)外FA1AFFA181 復(fù)合門復(fù)合門把單級(jí)門電路把單級(jí)門電路級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)起來起來,構(gòu)成復(fù)合門構(gòu)成復(fù)合門,如如:與非門、或非門等等與非門、或非門等等。異或門YY與非門YA

42、BY或非門異或非門YYYY國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo) 慣用慣用 國(guó)外國(guó)外ABABABABABABABY&Y1Y=1Y=ABABABAB182 正邏輯正邏輯 門電路的輸入、輸出電壓定義為：門電路的輸入、輸出電壓定義為： 負(fù)邏輯負(fù)邏輯說明：說明： 前面所述基本門電路均以正邏輯定義。前面所述基本門電路均以正邏輯定義。 同一個(gè)邏輯門電路，在不同邏輯定義下，同一個(gè)邏輯門電路，在不同邏輯定義下， 實(shí)現(xiàn)的邏輯功能不同。實(shí)現(xiàn)的邏輯功能不同。 數(shù)字系統(tǒng)中，不是采用正邏輯就是采用數(shù)字系統(tǒng)中，不是采用正邏輯就是采用 負(fù)邏輯，而負(fù)邏輯，而不能混合使用不能混合使用。 本書中采用本書中采用正正邏輯系統(tǒng)。邏輯系統(tǒng)。低電位低電位 0高

43、電位高電位 1 門電路的輸入、輸出電壓定義為：門電路的輸入、輸出電壓定義為：低電位低電位 1高電位高電位 0五、邏輯約定（了解）五、邏輯約定（了解）183正負(fù)邏輯約定舉例正負(fù)邏輯約定舉例VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V 5V 5 V 止止 止止正邏輯正邏輯 5V A0V BFRD1D2Vcc（5V）電位表：電位表： A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1負(fù)邏輯負(fù)邏輯 A B F 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0真值表真值表真值表真值表正與邏輯正與邏輯負(fù)或邏輯負(fù)或邏輯

44、FABFAB等價(jià)等價(jià)184 正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換（只需了解）（只需了解）依據(jù)依據(jù):BAFBAFBAFABF 一個(gè)門的輸入和輸出同一個(gè)門的輸入和輸出同時(shí)取反，則：時(shí)取反，則： 正邏輯正邏輯負(fù)邏輯負(fù)邏輯目的：目的：方法：方法：從后往前的奇數(shù)級(jí)上，輸入、輸出都取反，且與門或門，或門與門，即可化簡(jiǎn)電路?；?jiǎn)和轉(zhuǎn)換電路。185Y&AB&CDEF正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換舉例正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換舉例HECDABY Y&AB&CDEF1.奇數(shù)級(jí)，前后取反2.相互抵消3.與門或門11Y&AB&CDEH11HCDEABEHECDABY )(1862 TTL集成門電路集成門電路(與非

45、門與非門) 二極管-晶體三極管邏輯門（DTL）集集 晶體三極管-晶體三極管邏輯門（TTL）成成 雙極型 射極耦合邏輯門 （ECL）邏邏 集成注入邏輯門電路 （ ）輯輯 N溝道MOS門 (NMOS)門門 單極型(MOS型) P 溝道MOS門 (PMOS) 互補(bǔ)MOS門 (CMOS)LI2集成門電路按開關(guān)元件分類集成門電路按開關(guān)元件分類集成：集成：把晶體管、電阻、和導(dǎo)線等封裝在一個(gè)芯片上。187一、電路一、電路CBAF+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 多發(fā)射極多發(fā)射極輸入級(jí)輸入級(jí)中間中間倒相級(jí)倒相級(jí)推挽推挽輸出級(jí)輸出級(jí)輸入級(jí)由多發(fā)射極晶體管輸入級(jí)由多發(fā)射極晶體管T

46、1和基極電組和基極電組R1組成，它組成，它實(shí)現(xiàn)了輸入變量實(shí)現(xiàn)了輸入變量A、B、C的與運(yùn)算。的與運(yùn)算。BFRD1D3Vcc（5V）D2ACD4中間級(jí)是放大中間級(jí)是放大級(jí)，由級(jí)，由T2、R2和和R3組成，組成，T2的集電極的集電極C2和和發(fā)射極發(fā)射極E2可以可以分提供兩個(gè)相分提供兩個(gè)相位相反的電壓位相反的電壓信號(hào)信號(hào)C2E2輸出級(jí)：由輸出級(jí)：由T3、T4、T5和和R4、R5組成，其中組成，其中T3、T4構(gòu)成復(fù)合構(gòu)成復(fù)合管，與管，與T5組成推拉式輸出結(jié)構(gòu)組成推拉式輸出結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。188“0”1VVb1=0.3+0.7=1VVb1=0.3+0.7=1V三個(gè)三個(gè)PN結(jié)

47、結(jié)導(dǎo)通需導(dǎo)通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1VVV 3.63.60.3二、工作原理二、工作原理T2T2截止截止T5T5截止截止( (不足以導(dǎo)通不足以導(dǎo)通) )T1T1深飽和深飽和(T1(T1基極電壓最高基極電壓最高) )1. 輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時(shí)）時(shí)不足以讓不足以讓T2、T5導(dǎo)通導(dǎo)通189+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube4 3.6V高電平！高電平！ 1. 輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時(shí)）時(shí)(續(xù)續(xù))T1T1深飽和深飽和T2T2截止截止T5T5截止截止T3T3導(dǎo)

48、通導(dǎo)通T4T4導(dǎo)通導(dǎo)通結(jié)論結(jié)論1:輸入有低時(shí)輸入有低時(shí),輸出為高輸出為高190T1:T1:倒置倒置全導(dǎo)通全導(dǎo)通Vb1=2.1VVc1=1.4V全反偏全反偏 1V截止截止+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時(shí)）時(shí)2.1V1.4VT1管管:Ve1=3.6V Vb1=2.1V Vc1=1.4VNPN:Ve1Vb1Vc1T1管在倒置工作狀態(tài)管在倒置工作狀態(tài)3.6V通過設(shè)置R2和R3使T2,T5管飽和導(dǎo)通,Vce2=0.3V所以:Vc2=1VT3:放大Vb4=0.3V T4:截止0.3VT2:T2:飽和飽和T5:T5:飽和飽

49、和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止放大放大0.7V191+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC飽和飽和uF=0.3V 2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時(shí)）時(shí)(續(xù)續(xù))飽和飽和3.6VT1:T1:倒置倒置T2:T2:飽和飽和T5:T5:飽和飽和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止結(jié)論結(jié)論2:輸入全高時(shí)輸入全高時(shí),輸出為低輸出為低T5飽和,Vce5=0.3V192工作原理小結(jié)工作原理小結(jié):1. 輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時(shí)）時(shí) V VF F=3.6V=3.6V2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時(shí)）時(shí) V VF F=0.3V=0.3VT

50、1:T1:倒置倒置T2:T2:飽和飽和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止T5:T5:飽和飽和T1T1深飽和深飽和T2T2截止截止T3T3微飽和微飽和T4T4放大放大T5T5截止截止CBAF3. 邏輯功能邏輯功能1933. 輸入多發(fā)射極的作用（了解）輸入多發(fā)射極的作用（了解） TTLTTL集成門在輸入級(jí)采用集成門在輸入級(jí)采用晶體管晶體管多發(fā)射極多發(fā)射極，其作用是其作用是: :1.1.參數(shù)一致性好參數(shù)一致性好; ;2.2.縮小體積縮小體積; ;3.3.縮短縮短T2T2從飽和向截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間從飽和向截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間加速轉(zhuǎn)換過程加速轉(zhuǎn)換過程。 ( (即加速輸入由全即加速輸入由全“1”1”輸入有輸入

51、有“0”0”的轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換過程) )194輸入多發(fā)射極的作用（續(xù)）輸入多發(fā)射極的作用（續(xù)）+5V3.60.3FR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5b1c13.6VVc3.6V飽和飽和飽和飽和飽和到截止，基區(qū)電荷需要消散時(shí)間飽和到截止，基區(qū)電荷需要消散時(shí)間1V放大區(qū)放大區(qū)集電極電流集電極電流1.4V基區(qū)電荷迅速消散基區(qū)電荷迅速消散T2截止，截止，Vc2電壓升高，電壓升高，T3導(dǎo)通，做導(dǎo)通，做電壓跟隨電壓跟隨T4進(jìn)入放大。進(jìn)入放大。集電極電流加大，集電極電流加大，T5迅速截止迅速截止由于多發(fā)射極輸入級(jí)的存在，由于多發(fā)射極輸入級(jí)的存在，T1在轉(zhuǎn)換瞬間進(jìn)入放大狀態(tài)，加速了在轉(zhuǎn)換瞬間進(jìn)入放大狀態(tài)，

52、加速了T2的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而加速了整個(gè)電路的工作速度。的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而加速了整個(gè)電路的工作速度。VA=VB=195輸出級(jí)采用輸出級(jí)采用推挽電路推挽電路不僅不僅提供比較大的帶負(fù)提供比較大的帶負(fù)載能力，載能力，而且而且在接容性負(fù)載的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，可以在接容性負(fù)載的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，可以產(chǎn)生比較大的充放電電流，產(chǎn)生陡峭的上升或下產(chǎn)生比較大的充放電電流，產(chǎn)生陡峭的上升或下降沿，也提高了整體電路的開關(guān)速度。降沿，也提高了整體電路的開關(guān)速度。4. 推挽輸出電路的作用（了解）推挽輸出電路的作用（了解）196+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5“1”“1”“1”RL5V5V飽和飽和截止截止T5T5深度飽和，

53、集深度飽和，集電極電流可以全部電極電流可以全部用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。輸出電阻為輸出電阻為T5T5的的飽和飽和c-e c-e 電阻，阻電阻，阻值很小，帶負(fù)載能值很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。力強(qiáng)。輸出為低電平時(shí)輸出為低電平時(shí)： 容性負(fù)載時(shí)容性負(fù)載時(shí), ,放電較快放電較快, ,形成陡峭的下降沿。形成陡峭的下降沿。R RL LCo197輸出為高電平時(shí)：輸出為高電平時(shí)：+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5“0”“1”“1”RL截止截止T4T4處在放大區(qū)，處在放大區(qū)，工作在射極輸出狀態(tài)，工作在射極輸出狀態(tài)，組成組成電壓跟隨器電壓跟隨器，跟跟隨隨VCCVCC，輸出穩(wěn)定，輸出穩(wěn)定，帶負(fù)載能力強(qiáng)。帶負(fù)

54、載能力強(qiáng)。 容性負(fù)載時(shí)容性負(fù)載時(shí), ,充電較快充電較快, ,形成陡峭的上升沿。形成陡峭的上升沿。Co198TTLTTL集成電路的外特性包括：集成電路的外特性包括：n電壓傳輸特性電壓傳輸特性 V VO O = = f(Vf(Vi i) )n輸入輸入/ /輸出特性輸出特性VOH輸出高電平，輸出高電平， VOL輸出低電平，輸出低電平，VOFF關(guān)門電平，關(guān)門電平，VON開門電平：開門電平：VT門坎電平，門坎電平， 噪聲容限：噪聲容限：VNH ，VNL。 輸入伏安特性輸入伏安特性 ii = f（Vi）輸入負(fù)載特性輸入負(fù)載特性 Vi = f（Ri）開門電阻開門電阻 RON，關(guān)門電阻，關(guān)門電阻 ROFF輸出

55、特性輸出特性 Vo = f（ io ）輸出低電平，輸出低電平， 輸出高電平輸出高電平輸入短路電流輸入短路電流IIS輸入漏電流輸入漏電流IIH灌電流灌電流 拉電流拉電流扇出系數(shù)扇出系數(shù)199三、電壓傳輸特性三、電壓傳輸特性ViVo&VVVCC輸出電壓輸出電壓V VO O隨輸入電壓隨輸入電壓V Vi i變化的關(guān)系曲線，即變化的關(guān)系曲線，即 V VO O = = f f(V(Vi i) )。測(cè)試電路測(cè)試電路傳輸特性曲線傳輸特性曲線V0(V)Vi(V)1233.6VBCDE0.6V 1.4V0A 電壓傳輸特性電壓傳輸特性200電壓傳輸特性分析電壓傳輸特性分析V0(V)Vi(V)1233.6VB

56、CDE0.6V 1.4V0ABCBC段：段：線性區(qū)，當(dāng)線性區(qū)，當(dāng)0.6VV0.6VVi i1.3V1.3V，0.7VV0.7VV b2 b21.4V1.4V時(shí)，時(shí)，T T2 2開始導(dǎo)通，開始導(dǎo)通，T T5 5仍截止，仍截止，V VC2C2隨隨V Vb2b2升高而下降，經(jīng)升高而下降，經(jīng)T T3 3、T T4 4兩級(jí)射隨器使兩級(jí)射隨器使V VO O下降。下降。ABAB段：段：截止區(qū)截止區(qū), ,當(dāng)當(dāng)V VI I0.6V0.6V，V Vb1b11.3V1.3V時(shí)，時(shí)，T T2 2、T T5 5截止，輸出高電平截止，輸出高電平V VOH OH = 3.6V= 3.6VViVo&VVVCC201電

57、壓傳輸特性分析電壓傳輸特性分析V0(V)Vi(V)1233.6VBCDE0.6V 1.4V0ACDCD段：段：轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折,V Vi i=1.4V,T2=1.4V,T2、T5T5飽和飽和, Vo逐漸減小逐漸減小。DEDE段：段：飽和區(qū)飽和區(qū),V Vi i1.4V1.4VV VO O0.3V0.3VViVo&VVVCC202幾個(gè)參數(shù)幾個(gè)參數(shù)VOH輸出高電平：輸出高電平：VOL輸出低電平：輸出低電平：與非門輸入有低時(shí)，與非門輸入有低時(shí)，Vo VOH 產(chǎn)品規(guī)范值產(chǎn)品規(guī)范值:VOH2.4V典典 型型 值值: VOH3.5V標(biāo)準(zhǔn)高電平標(biāo)準(zhǔn)高電平: VOH=VSH=2.4V與非門輸入全高時(shí)，與非門輸入

58、全高時(shí)，Vo VOL 產(chǎn)品規(guī)范值產(chǎn)品規(guī)范值:VOL0.4V典典 型型 值值: VOL0.3V標(biāo)準(zhǔn)高低平標(biāo)準(zhǔn)高低平: VOL=VSL=0.4V1. VOH 和和 VOL都是對(duì)具體門輸出高、低電平都是對(duì)具體門輸出高、低電平電壓值電壓值的的 要求。要求。2.高電平表示一種狀態(tài)，低電平表示另一種狀態(tài)，高電平表示一種狀態(tài)，低電平表示另一種狀態(tài)， 一種狀態(tài)對(duì)應(yīng)一定的電壓范圍，而不是一個(gè)固定值。一種狀態(tài)對(duì)應(yīng)一定的電壓范圍，而不是一個(gè)固定值。說明：說明：0V5V2.4VVSLVSH0.4V203幾個(gè)參數(shù)（續(xù)）幾個(gè)參數(shù)（續(xù)）VOFF關(guān)門電平：關(guān)門電平：VON開門電平：開門電平：VT門坎電平：門坎電平：與非門在保

59、證輸出為高電平時(shí)，與非門在保證輸出為高電平時(shí)，允許的最大輸入低電平值。允許的最大輸入低電平值。 VOFF0.8V與非門在保證輸出為低電平時(shí)，與非門在保證輸出為低電平時(shí)，允許的最小輸入高電平值。允許的最小輸入高電平值。 VON2 VVVVVOFFONT4 . 12此時(shí)輸入有低此時(shí)輸入有低此時(shí)輸入全高此時(shí)輸入全高204噪聲容限噪聲容限VSHVONVOFFVSLVNHVNL1100定義：定義：高電平噪聲容限高電平噪聲容限VNH VSH VON 2.420.4V低電平噪聲容限低電平噪聲容限VNL VOFF VSL 0.80.4V0.4V在保證在保證輸出輸出高、低電平高、低電平性質(zhì)性質(zhì)不變不變的條件下，

60、輸入電平的允許波動(dòng)的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)范圍稱為范圍稱為輸入端噪聲容限輸入端噪聲容限。205四、輸入四、輸入/ /輸出特性輸出特性 輸入伏安特性：輸入電壓與輸入電流之間的關(guān)系曲線，輸入伏安特性：輸入電壓與輸入電流之間的關(guān)系曲線，即即ii = f（Vi）+5VR2R13kT2T1ViIR1Ii-1.4mA1.4Vii3.6ViVIISIIH=50A測(cè)試電路測(cè)試電路特性曲線特性曲線T1倒置倒置206輸入伏安特性輸入伏安特性(續(xù)續(xù)1) 輸入短路電流輸入短路電流IISVi = 0V時(shí)由輸入端流出的電流。時(shí)由輸入端流出的電流。 mA. K.RVVIbeCCIS413705 11+5VR2R13kT2T1ViIR1IiIIS-1.4mAVi = 01.4V時(shí)時(shí), IC1變化很小