自学的电子技术与元器件教案.doc

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1、第9章数字电路知识【学习要点】：本章先后讲述门电路、逻辑代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路、A/D变换器及D/A变换器的基本知识。要求读者熟悉各种门电路的逻辑符号及逻辑关系；正确把握逻辑代数的含义及化简方法；掌握组合逻辑电路的分析和设计过程；在此基础上，再逐步理解时序逻辑电路的工作过程及分析方法。本章难度较大，且又十分重要。学习本章时，应转变思维方式，不能用模拟电路的分析方法来分析数字电路，也不能一味地使用波形分析法来分析数字电路。在分析组合逻辑电路时，应以逻辑代数为工具，自始至终将真值表、逻辑函数及逻辑图结合在一起。在分析时序逻辑电路时，应充分认识电路的结构及电

2、路的状态，再借助状态分析来达到理解电路功能的目的。9.1基本门电路9.2逻辑代数9.3组合逻辑电路9.4时序逻辑电路9.5A/D变换与D/A变换器9.1基本门电路一.概述最基本的逻辑关系可以归结为与、或、非三种。利用下图（a）、（b）、（c）可以分别说明与、或、非三种逻辑关系。二.分立元件门电路1.二极管与门电路下图（a）是二极管与门电路，A、B为输入信号，假定它们的低电平为0V，高电平为+3V，Z为输出信号。逻辑功能：当所有的输入端都是高电平时，输出才是高电平，否则输出就是低电平。与门电路的逻辑符号见图（b）所示。真值表如下。与门真值表ABZ111010100

3、000逻辑表达式：Z=A·B与门电路的逻辑功能可以总结为：有0出0，全1出1。2.二极管或门电路下图（a）是二极管或门电路，其中，A、B为输入信号Z为输出信号。逻辑关系：A、B只要有一个输入端是高电平，输出就为高电平，只有所有的输入端均是低电位时，输出才为低电位。或门电路的逻辑符号如图（b）所示。真值表如下：或门真值表ABZ111011101000逻辑表达式：Z=A+B或门电路的逻辑功能可以总结为：有1出1，全0出0。3.非门电路反相器就是非门，如图（a）所示。图（b）是非门的逻辑符号。逻辑关系：输入高电平时，输出为低电平；反之，输入低电平时，输出为高电平。逻辑

4、表达式：（A头上的“-”号代表非）非门电路的逻辑功能可以总结为：入0出1，入1出0。4.与非门电路与非门电路（简称与非门）如图（a）所示，虚线左边是一个二极管与门电路，右边是非门电路，所以它实际上是由一级与门和一级非门串联而成的。与非门电路的逻辑符号如图（b）所示逻辑关系：只有当所有的输入端均为高电平时，输出才为低电平，只要输入端有一个或几个为低电平时，输出就为高电平。表9-6为与非门的真值表。逻辑表达式为：与非门电路的逻辑功能可总结为：有0出1，全1出0。5.或非门电路或非门电路如图（a）所示，或非门电路是由一级或门电路和一级非门电路串联而成的。或非门电路的逻

5、辑符号如图（b）所示。逻辑关系：输入端只要有一个或几个为高电平时，输出就为低电平，只有当输入端全部为低电平时，输出才为高电平。或非门电路的真值表见表9-7所示。其逻辑表达式为：或非门电路的逻辑功能可以总结为：有1出0，全0出1。三.TTL门电路TTL门电路是一种由三极管构成的门电路，这种电路的输入端和输出端都采用三极管结构。1.TTL与非门电路1）电路结构下图所示的电路是一个典型的TTL与非门电路，VT1是多发射极三极管，加到各输入端的信号通过VT1的各个发射结实现与的作用。VT2和R2、R3组成电路的中间级。VT3、VT4、VT5和R4、R5构成电路的输出级。

6、其中，VT3和VT4组成复合管，作为输出管VT5的有源负载，以提高电路的带负载能力。2）工作原理当所有的输入端都为高电平（3.6V）时，输出为低电平。当有一个或几个输入端为低电平时，输出端为高电平。结论：当所有输入端全部为高电平时，输出为低电平，当输入端有一个或几个为低电平时，输出就为高电平。可见，TTL与非门电路具有：有0出1，全1出0的逻辑功能。3）电路优点TTL与非门电路具有三大优点：一是电路的带负载能力很强；二是电路的工作速度较高；三是工作可靠，且便于集成化。目前，TTL与非门电路都已集成化，常见的型号有：SN5400、SN54S00、SN7400、SN

7、74S00等2.TTL与或非门电路1）电路结构图（a）是一个TTL与或非门电路图，它和一般的TTL与非门电路相比，增加了一个由VT6、VT7和R6所组成的输入电路和反相电路。而增加的这部分电路，和原来由VT1、VT2及R1所组成的电路完全相同。2）逻辑关系分析因VT2和VT7的输出端是并联在一起的，所以它们当中任何一个导通，都可以使VT5饱和、VT4截止，输出低电平。只有VT2、VT7同时截止，输出才是高电平。因此，这种门电路的输入和输出的关系是：当A1～A2或B1～B2任何一组输入全部为高电平时，输出就为低电平；而只有当每一组输入至少有一个为低电平时，输出才是

8、高电平。这样的逻辑关系，