楊四軍武科大工程系電子電工《電子線路》ppt課件第9章 數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識

第九章數(shù)字電路基礎(chǔ)知識邏輯代數(shù)和門電路第一節(jié)課前知識準(zhǔn)備

1.了解數(shù)字電路的特點(diǎn)。

2.熟悉邏輯電路的幾個(gè)規(guī)定。

3.理解邏輯函數(shù)的概念。

4.掌握邏輯功能的常用表示方法(邏輯函數(shù)式、真值表和邏輯波形圖)。

5.熟練掌握與門、或門、非門三種基本邏輯門電路的基本概念、邏輯功能、邏輯符號、邏輯函數(shù)式和真值表，并能根據(jù)輸入信號波形畫出輸出信號波形。

6.了解組合邏輯門電路的特點(diǎn)。

7.掌握與非門、或非門、異或門的邏輯功能、真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式?！究季V要求】

必考點(diǎn):邏輯函數(shù)表達(dá)式的化簡和三種基本邏輯門電路。

重難點(diǎn):邏輯函數(shù)表達(dá)式的化簡和根據(jù)輸人波形畫輸出波形。

1.數(shù)字電路

(1)脈沖的概念及其波形

脈沖是指瞬間突變、作用時(shí)間極短的電壓或電流。

如圖9-1-1所示是常見的幾種脈沖波形?！究键c(diǎn)解讀】【知識清單】

矩形波是數(shù)字電路中常用的脈沖波形，如圖9-1-1(b)所示。每個(gè)矩形波都有一個(gè)上升邊沿和下降邊沿。

(2)數(shù)字電路的概述

①概念:

a.模擬信號:在時(shí)間上和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號。

b.數(shù)字信號:在時(shí)間上和數(shù)值上不連續(xù)變化的信號。c.模擬電路:處理模擬信號的電路。d.數(shù)字電路:處理數(shù)字信號的電路。②分類:

基本邏輯門電路

組合邏輯電路

組合邏輯門電路

數(shù)字電路

同步時(shí)序電路

時(shí)序邏輯電路

異步時(shí)序電路

(3)數(shù)字電路的特點(diǎn)

①數(shù)字電路的工作信號是不連續(xù)變化的數(shù)字信號，電路中半導(dǎo)體管工作在開關(guān)狀態(tài)。

②數(shù)字電路的研究對象是電路的輸人與輸出之間的邏輯關(guān)系，分析工具是邏輯代數(shù)，表達(dá)電路的功能主要用真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式、波形圖等。

注意:數(shù)字電路中的晶體二極管或三極管等器件工作時(shí)，僅有導(dǎo)通或截止兩種狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)接通或斷開。二極管的導(dǎo)通或三極管的飽和相當(dāng)于開關(guān)接通，二極管或三極管的截止相當(dāng)于開關(guān)斷開，這就是半導(dǎo)體管的開關(guān)狀態(tài)。

2.邏輯電路的幾個(gè)規(guī)定

(1)邏輯狀態(tài)表示方法的規(guī)定

用數(shù)字0和1表示兩種相互對立的邏輯狀態(tài)，稱為邏輯0和邏輯to

注意:這里的0和1僅表示兩種狀態(tài)，并不表示數(shù)值的大小。

(2)高、低電平的規(guī)定

高、低電平用來描述電位的高低，它不是一個(gè)固定值，通常用1和0表示。

(3)正邏輯和負(fù)邏輯的規(guī)定

①正邏輯:用1表示高電平，0表示低電平的邏輯體制。

②負(fù)邏輯:用0表示高電平，1表示低電平的邏輯體制。

注意:對于同一個(gè)電路，既可以采用正邏輯體制，也可以采用負(fù)邏輯體制，但其表達(dá)電路的功能是不同的。沒有特別說明時(shí)，一般采用正邏輯體制。

3.邏輯代數(shù)及化簡

(1)邏輯代數(shù)

①邏輯變量:在邏輯電路中，輸人、輸出狀態(tài)即為邏輯變量。

②邏輯函數(shù)式:邏輯變量用邏輯運(yùn)算符號連接起來的表達(dá)式。

③基本邏輯運(yùn)算:或、與、非，它們又稱邏輯加、邏輯乘、邏輯非，實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)算通常用或門、與門和非門。

④邏輯運(yùn)算的次序:如果有括號先算括號內(nèi)的，如果沒有括號則先算非號下的，取非后，再按乘、加的次序依次運(yùn)算。

⑤邏輯函數(shù)的表達(dá)形式:

其中，與一或表達(dá)式最常用，化簡邏輯函數(shù)無特別說明時(shí)，一般都化為與一或形式，而與非一與非表達(dá)式最實(shí)用。

4.基本邏輯門電路

(1)基本邏輯關(guān)系

基本邏輯關(guān)系有與邏輯、或邏輯和非邏輯三種。

(2)邏輯功能的表示

邏輯門電路的邏輯功能通?？梢杂眠壿嫼瘮?shù)表達(dá)式、真值表、波形圖等表示。

①邏輯函數(shù)表達(dá)式:

邏輯函數(shù)表達(dá)式是一種運(yùn)用邏輯代數(shù)分析邏輯電路的數(shù)學(xué)工具(通常用大寫字母表示電路的輸人和輸出變量)，用等式來表達(dá)輸人和輸出之間的邏輯關(guān)系的式子。式子中的等號并不表示兩邊數(shù)值相等，而是表示等號兩邊所表達(dá)的電路功能相同。

②真值表:

真值表是一種表明邏輯電路輸人端狀態(tài)與輸出端狀態(tài)邏輯對應(yīng)關(guān)系的表格，其中應(yīng)包含所有可能的輸人值組合及其對應(yīng)的輸出值。

③波形圖:

在邏輯門電路各輸人端加上不同的高、低電平(數(shù)字信號)時(shí)，電路就會輸出相應(yīng)的電平，波形圖就是用時(shí)間上對應(yīng)的輸人、輸出電平來反映邏輯電路輸人與輸出之間的對應(yīng)邏輯關(guān)系的圖形。

(3)基本邏輯門電路

與基本邏輯關(guān)系相對應(yīng)的基本邏輯門電路有與門、或門和非門三種。

三種基本邏輯門電路及其邏輯符號、邏輯函數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯功能等見表9-1-3。續(xù)表

附加說明:表9-1-3中，非門的邏輯電路實(shí)際上是一晶體管反相器。反相器是脈沖數(shù)字電路的基礎(chǔ)，有晶體管反相器和MOS反相器兩大類，是指輸出信號與輸入信號極性相反的電路。即輸入為低電平時(shí)，輸出為高電平;輸入為高電平時(shí)，輸出為續(xù)表

(2)組合邏輯門電路的功能特點(diǎn)

組合邏輯門電路的功能特點(diǎn)是任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)直接由當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)決定。輸入狀態(tài)消失則相應(yīng)的輸出狀態(tài)隨之消失，電路沒有記憶能力。

組合邏輯門電路的單元電路通常有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器等。課堂全程導(dǎo)學(xué)(1)(2)DCCDB組合邏輯電路的分析第二節(jié)課前知識準(zhǔn)備

能根據(jù)給定的邏輯電路圖寫出邏輯函數(shù)式并化簡，列出真值表，并說明電路的邏輯功能。

必考點(diǎn):根據(jù)輸人、輸出波形列出真值表，寫出邏輯函數(shù)式，說明電路的邏輯功能?！究季V要求】【考點(diǎn)解讀】

重難點(diǎn):根據(jù)輸人、輸出波形列出真值表，寫出邏輯函數(shù)式，說明電路的邏輯功能;根據(jù)給定的邏輯電路圖寫出邏輯函數(shù)式并化簡，列出真值表，說明電路的邏輯功能。

1.組合邏輯電路的特點(diǎn)

任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)直接由當(dāng)時(shí)的輸人狀態(tài)決定，電路沒有記憶功能。

2.根據(jù)輸入、輸出波形分析電路的邏輯功能

一般先列出真值表，再寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡，最后分析其邏輯功能，如圖9-2-1所示。【知識清單】

3.根據(jù)邏輯電路圖分析電路的邏輯功能一般先寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡，再列出真值表，最后分析其邏輯功能，如圖9-2-2所示。課堂全程導(dǎo)學(xué)邏輯函數(shù)表達(dá)式：電路圖：B（1）真值表：（2）邏輯函數(shù)表達(dá)式：（3）當(dāng)A為3的整數(shù)倍時(shí)，輸出為1，否則為0（1）邏輯函數(shù)表達(dá)式：（2）真值表：（3）邏輯功能：當(dāng)輸入ABC都為0或BC都為1時(shí)，輸出L為1，否則輸出為0（1）邏輯函數(shù)表達(dá)式：（3）波形圖：（2）真值表：邏輯功能：當(dāng)三個(gè)輸入ABC相同時(shí)，輸出Y為1，否則輸出為0。（1）最簡與或表達(dá)式：（2）輸出波形：（3）邏輯電路：（1）最簡與或表達(dá)式：（3）電路連線：（2）真值表：B（1）S1=1，==0（2）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)第三節(jié)課前知識準(zhǔn)備

了解數(shù)字集成電路的概況、分類及應(yīng)用常識。

必考點(diǎn):組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。

重難點(diǎn):根據(jù)問題的描述，列出真值表，寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡，畫出邏輯電路圖。【考綱要求】【考點(diǎn)解讀】

1.組合邏輯電路設(shè)計(jì)的概念根據(jù)題口中問題的描述，分析邏輯要求，設(shè)計(jì)出能滿足該邏輯要求的最佳電路。2.組合邏輯電路設(shè)計(jì)的步驟(如圖9-3-1所示)(1)確定邏輯關(guān)系:根據(jù)題口中問題的描述，分析輸人、輸出的邏輯變量和邏輯狀態(tài)，確定它們之間的邏輯關(guān)系。(2)列出真值表。(3)寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡。(4)畫出符合要求的邏輯電路圖。

【知識清單】3.數(shù)字集成電路(1)分類:TTL電路和MOS電路。(2)特點(diǎn):具有工藝簡單、集成度高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

課堂全程導(dǎo)學(xué)

（1）列出真值表：（2）邏輯函數(shù)表達(dá)式：