電工電子技術(shù)-數(shù)字電路基礎(chǔ)

電工電子技術(shù)-數(shù)字電路基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)數(shù)字電路概述數(shù)字電路與模擬電路集成數(shù)字電路的分類脈沖信號(hào)晶體管的開(kāi)關(guān)作用第2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、數(shù)字電路與模擬電路模擬信號(hào)－－隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。模擬電路－－處理模擬信號(hào)的電路。數(shù)字信號(hào)－－不隨時(shí)間連續(xù)變化的脈沖信號(hào)。數(shù)字電路－－處理數(shù)字信號(hào)的電路。模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別所處理的信號(hào)不同；研究電路的著重點(diǎn)不同；

晶體管的工作狀態(tài)不同。第3頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、集成數(shù)字電路的分類小規(guī)模集成電路(SSI)1～10門／片或10～100元件／片中規(guī)模集成電路(MSI)10～100門／片或<1000元件／片大規(guī)模集成電路(LSI)100～1000門／片或<10萬(wàn)元件／片超大規(guī)模集成電路(VLSI)>1000門／片或>10萬(wàn)元件／片第4頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、脈沖信號(hào)脈沖寬度tP---前后沿之間的時(shí)間間隔。正脈沖負(fù)脈沖脈沖幅度A－－脈沖變化最大值。A脈沖周期T脈沖頻率f--f=1/TT脈沖前沿:正脈沖的上升沿或負(fù)脈沖的下降沿。脈沖后沿:正脈沖的下降沿或負(fù)脈沖的上升沿。前沿后沿tP第5頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、晶體管的開(kāi)關(guān)作用二極管ABABABUA>UBUA<UBUiUoVCCRUi=UiH=VCCVD截止UO=VCC=UOHUi=UiL=0VD導(dǎo)通UO=0=UOL第6頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：理想二極管組成電路如圖，已知UA＝0，UB＝3V，試求輸出電壓UF。UAUF－3VRUBVDAVDBUA＝0，UB＝3V，UB>UA>－3VVDB率先導(dǎo)通，

UF＝UB＝3VVDA截止解：第7頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三極管RCUO＋UCCRBUiT當(dāng)UI<0.5V時(shí)，T截止iB≈iC=0UO=VCC=UOH當(dāng)UI>0.5V，iB≥IBS=UCC/βRCUO=UOL≈0.3V

BE、BC正偏，T飽和bcebce當(dāng)0<iB<IBS，T放大只要用UI的高、低電平控制三極管，使之工作在截止、飽和狀態(tài)，就可以控制它的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可在輸出端得到高低電平。第8頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開(kāi)關(guān)合向aIB＝5／RB1＝5／500×103

＝0.01mAUB＞0IBS＝15／βRC=15／100×5×103

＝0.03mA0<IB<IBS，T處于放大狀態(tài)例：三極管組成電路如圖，已知β＝100，RB1=500KΩ，RB2=50KΩ，RC=5KΩ，試求開(kāi)關(guān)S合向a、b、c時(shí)三極管所處的狀態(tài)。（UBE＝0）開(kāi)關(guān)合向bIB＝5／RB2＝5／50×103

＝0.1mAUB＞0IBS＝15／βRC

＝0.03mA

IB>IBS，T處于飽和狀態(tài)RC15Vabc5V－1.5VRB1RB2解：開(kāi)關(guān)合向c

IB≈0IC≈0T處于截止?fàn)顟B(tài)第9頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)基本邏輯關(guān)系及其

門電路與門或門非門與非門和或非門第10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月條件與結(jié)果的關(guān)系稱為邏輯關(guān)系，用以實(shí)現(xiàn)基本邏輯關(guān)系的電子電路稱為門電路?；具壿嬯P(guān)系：與、或、非相對(duì)應(yīng)的基本門電路：與門、或門、非門門電路用二值邏輯中的“0”、“1”分別表示高低電平。1→高電平0→低電平正邏輯1→低電平0→高電平負(fù)邏輯第11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、與門與邏輯只有決定事物結(jié)果的各種條件(A、B)同時(shí)具備時(shí)，結(jié)果（F）才會(huì)發(fā)生，這種邏輯叫做與邏輯。ABF＋U與門電路輸入量作為條件，輸出量作為結(jié)果，輸入、輸出之間滿足與邏輯的電路。第12頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AF＋VCCRBVDAVDB

UAUBUF0.30.30.33

30.3

330.30.30.33與門真值表真值表－－能夠完整的表達(dá)輸入與輸出間所有可能邏輯關(guān)系的表格，有n個(gè)輸入端，就有2n種組合。

A

BF

000110110001有0出0全1出1第13頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與門邏輯符號(hào)及表達(dá)式&ABFF=A·B例：有一條傳輸線，用來(lái)傳送連續(xù)的方波信號(hào)?，F(xiàn)在要求增設(shè)一個(gè)控制信號(hào)，使得方波在某種條件下才能送出，試問(wèn)如何解決？解：&方波信號(hào)控制信號(hào)輸出控制信號(hào)為0時(shí)，輸出為0，門關(guān)閉。控制信號(hào)為1時(shí)，輸出為方波，門打開(kāi)。第14頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、或門ABF＋U或邏輯決定事物結(jié)果的各種條件(A、B)只要有任意一個(gè)具備時(shí)，結(jié)果（F）就會(huì)發(fā)生，這種邏輯叫做或邏輯?；蜷T電路AF－VCCRBVDAVDB

UAUBUF0.30.30.33

30.3

330.3333第15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

A

BF

000110110111或門真值表有1出1全0出0或門邏輯符號(hào)及表達(dá)式≥1ABFF=A＋B第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：圖示電路為保險(xiǎn)柜的報(bào)警電路，保險(xiǎn)柜的兩層門上各裝有一個(gè)開(kāi)關(guān)S1和S2。門關(guān)上時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合。當(dāng)任一層門被打開(kāi)時(shí)，報(bào)警燈亮，試分析工作原理。解：≥1S1S2+5V1KΩ1KΩ30ΩA＝0，B＝0，F(xiàn)＝0報(bào)警燈不亮。任一層門被打開(kāi)時(shí)，相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi).A＝1，B＝0ABF故F＝1，報(bào)警燈亮。兩層門都關(guān)上時(shí)，第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、非門AF＋U非邏輯決定事物結(jié)果的條件A具備時(shí)，結(jié)果F就不會(huì)發(fā)生，這種邏輯叫做非邏輯。非門電路

UA

UF0.3

33RCF＋UCCRBA0.3第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

A

F

0101非門邏輯符號(hào)及表達(dá)式非門真值表1AF第19頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、與非門和或非門與非門&ABF

A

BF

000110111110或非門≥1ABF

A

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000110111000第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABF1例：已知與門、或門輸入端A、B、C的波形，試畫出輸出波形?！?ACF2

&ABF1

CF2第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)TTL集成門電路

TTL與非門第22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、TTL與非門電路結(jié)構(gòu)＋UCCFABT1T2T1--多發(fā)射極三極管ABT1AB第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

TTL與非門的輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系曲線稱為電壓傳輸曲線。UOHUOLuOuIUONUOFF輸出高電平UOH和輸出低電平UOLUOH≈3.6VUOL≈0.3V規(guī)定UOH≥2.4VUOL≤0.4V開(kāi)門電平UON和關(guān)門電平UOFF輸出為低電平時(shí)，稱為開(kāi)門；輸出為高電平時(shí)，稱為關(guān)門。電壓傳輸特性及主要參數(shù)第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月UON－－在額定負(fù)載下，使輸出電平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)低電平的輸入電平的最小值。UOFF－－空負(fù)載時(shí)，使輸出電平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高電平的輸入電平的最大值。

UON、UOFF反映TTL與非門的抗干擾能力，UON與UOFF越接近，抗干擾能力越強(qiáng)，與非門的開(kāi)關(guān)性能越好。扇出系數(shù)N即帶負(fù)載能力，表示TTL與非門輸出端最多能帶同類與非門的個(gè)數(shù)。一般N≥8第25頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平均傳輸延遲時(shí)間tpdtpd表示門電路的開(kāi)關(guān)速度。50％50％UIUOtpd1tpd2tpd1－－導(dǎo)通延遲時(shí)間tpd2－－截止延遲時(shí)間第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)邏輯代數(shù)的基本公式

和定律基本定律重要規(guī)則

邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法第27頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、基本定律基本運(yùn)算規(guī)則0·A=01·A=A0+A=A1+A=1A·A=AA+A=A交換律A·B=B·AA+B=B+A結(jié)合律ABC=(AB)C=A(BC)A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)第28頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分配律A·(B+C)=AB+ACA+B·C=(A+B)·(A+C)吸收律A＋AB＝AA·（A＋B）＝A反演律（摩根定理）第29頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月證明：二、重要規(guī)則代入規(guī)則任何一個(gè)含有變量A的等式，如果將所有出現(xiàn)A的位置都代之以一個(gè)邏輯函數(shù)，則等式仍然成立。B(A+C)=BA+BCB[(A+D)+C]=B(A+D)+BC=BA+BD+BC第30頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反演規(guī)則求一個(gè)邏輯函數(shù)F的非函數(shù)時(shí)，可以將F中的與（·）換成或(＋)，或(＋)換成與（·）；再將原變量換成非變量，非變量換成原變量；1換成0，0換成1，所得的邏輯函數(shù)式就是。變換時(shí)保持先與后或的順序。對(duì)偶規(guī)則一個(gè)邏輯函數(shù)F，如果將F中的與（·）換成或(＋)