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1、课程目的：通过本课程的学习，获得电工电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，并能应用现代化的分析手段和集成应用技术解决本专业的实际问题，了解电工及电子线路的最新发展概况，为今后的再学习以及从事与本专业有关的工程技术工作打下一定的基础。第1页/共136页三结合并重的全新考核模式：基本理论笔试：50 EDA上机测试：30 实 验 成 绩：10 平 时 成 绩：10第2页/共136页第14章 存储器与可编程逻辑器件第15章 变压器与电动机第16章 可编程序控制器 目 录第 9章 数字电路基础第10章 组合逻辑电路第11章 触发器与时序逻辑电路第12章 脉冲波形的产生与整形第13章 数/模和模/数
2、转换技术第3页/共136页第9章 数字电路基础9.1 数制9.2 编码9.3 逻辑代数基础9.5 TTL集成逻辑门9.6 COM逻辑门9.0 数字电路概述9.4 分立元件门电路第4页/共136页数字电路概述1.电子电路中的信号模拟信号数字信号（脉冲信号）时间上连续变化的时间和幅度都是跳变的处理此类信号的电路模拟电路处理此类信号的电路数字电路特点：注重电路的输入、输出大小、相位关系特点：注重电路的输入、输出的逻辑关系第5页/共136页2.脉冲信号的波形及参数脉冲是一种跃变信号,并且持续时间短暂矩形波尖顶波第6页/共136页实际矩形波的特征脉冲幅度信号变化的最大值0.9A0.1Atf脉冲上升沿tr
3、0.5Atp脉冲下降沿脉冲宽度T脉冲周期周期脉冲幅度脉冲幅度 A A脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r 脉冲周期脉冲周期 T T脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f 脉冲宽度脉冲宽度 t tp p 第7页/共136页正脉冲负脉冲脉冲信号变化后的电平值比初始电平值高脉冲信号变化后的电平值比初始电平值低第8页/共136页3.脉冲信号的逻辑状态脉冲信号的状态高电平 用 1 表示低电平 用 0 表示第9页/共136页R4.晶体管的开关作用(1)(1)二极管的开关特性二极管的开关特性导通截止相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合S3V0VSRRD3V0V第10页/共136页(2)(2)三
4、极管的开关特性三极管的开关特性饱和截止截止3V0VuO 0相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0VUBE0，T导通UBE0，T截止第11页/共136页5.数字电路的优点及分类(1).数字电路的优点结构简单，便于集成化、系列化生产，成本低，使用方便。抗干扰性强，可靠性高，精度高。处理功能强。数值运算、逻辑运算及判断。可编程。能实现各种所需算法，有很大的灵活性。数字信号便于储存、加密、压缩、传输、再现。(2).数字电路的分类两大类：数字脉冲电路、数字逻辑电路。功能分类：组合逻辑电路、时序逻辑电路。
5、结构分类：分立元件电路、集成电路。第13页/共136页1.十进制基数=10表示：0 9 十个符号特点:逢十进一9.1 数制9.1.1几种常用的进位计数制数制的两大要素基数:计数所用的数字符号的个数权:相对应位的1代表的值权:10i基数的幂次i为数字所在位置的序号,个位序号为0位置计数法多项式法(按权展开式)第14页/共136页任意一个十进制数 N 可以表示为：ai是第i 位的系数,它可为0 9 中的任意数码，n 表示整数部分的位数，m表示小数部分的位数，10i是十进制数的位权。任意一个R 进制的数可以表示为逢 R 进一第15页/共136页2.二进制基数=2表示：0、1 两个符号特点:逢二进一权
6、:2i位置计数法多项式法(按权展开式)任意一个二进制数 表示为：i109876543210-1-2-3-42i102451225612864321684210.50.250.1250.0625第16页/共136页（1）用电路容易实现；二进制数位数较多，读写不方便；有些场合为了方便读写，常用八进制和十六进制。优点：（2）运算简单；（3）与逻辑量吻合。3.八进制和十六进制(372)8=382+7 81+280=(250)10（1）八进制：基数=80 7 八个符号权:8i逢八进一(123.4)8=182+2 81+380+48-1=(83.5)10第17页/共136页(2)十六进制：(4E6)16=
7、4162+14 161+6 160=(1254)10基数=160 9,AF 十六个符号,其中AF 表示1015。权:16i逢十六进一(2A.C)16=2161+10 160+12 16-1=(42.75)10第18页/共136页9.1.2 数制间的转换1.任意进制数到十进制数的转换任意进制数十进制数任意进制数按权展开式之和第19页/共136页2.十进制数到任意进制数的转换如何来确定任意进制数十进制数重点介绍十进制转换二进制第20页/共136页余余余余余确定 的方法(1)整数部分：除2取余法(除基取余法)除2取余逆排列直到商为零高位低位第21页/共136页(2)小数部分：乘2取整法(乘基取整法)
8、0.6 2 5 21.2 5 0确定 的方法0.2 5 20.5 0 0.5 21.0 乘2取整顺排列直到小数部分为零高位低位第22页/共136页二进制八进制十六进制二进制任意一位八进制数可以转换为三位二进制数，任意一位十六进制数可以转换为四位二进制数 3.非十进制数之间的转换第23页/共136页1)十六进制与二进制之间的转换例1:(101 1001.01)2=(59.4)16 以小数点为界，分别向两边每四位2进制数对应一位16进制数，两头不足四位补0。(0101 1001.0100)2即:(101 1001.01)2=(59.4)1659.4例2:(3 E.A)16=(111110.101)
9、2(3 E .A)16即:(3 E.A)16=(111110.101)200111110.1010第24页/共136页2)八进制与二进制之间的转换：例1:(11 110.01)2=(36.2)8 以小数点为界，分别向两边每三位2进制数对应一位8进制数，两头不足三位补0。(011 110.010)2即:(11 110.01)2=(36.2)836.2例2:(3 7.4)8=(11111.1)2(3 7 .4)8即:(3 7.4)8=(11111.1)2011 111.100第25页/共136页3)八进制与十六进制之间的转换：例1:(3 7.4)8=(1F.8)16(3 7 .4)8即:(3 7.
10、4)8=(1F.8)16011 111.100二进制八进制十六进制000111111000.1 F8.先转成二进制重新分组转成十六进制例2:(2 C.D)16=(54.64)8(2 C .D)16即:(2 C.D)16=(54.64)80010 1100.1101101 100110 100.5 4 6 4.先转成二进制重新分组转成八进制第26页/共136页第27页/共136页9.2 编码 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决
11、此问题。自然二进制码按二进制数的自然态序编制的代码。n位二进制数可以编制2n个代码。如三位二进制数可以编制8个代码。如四位二进制数可以编制16个代码。第28页/共136页 二-十进制码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进制数中的 0 9 十个数码。简称BCD码。用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421 BCD码。9.2.1 二十进制码（BCD码）1.8421BCD码00001001为8421 BCD码，而10101111为伪码。(0111)8421BCD=0+4+2+1=7第29页/共136页 2421码的权值依次为 2、4、2、1
12、；4221码的权值依次为4、2、2、1；5421码的权值依次为 5、4、2、1；2.余3BCD码无权码：每位无固定的权值特点：余3BCD码=8421BCD码+0011自补码：0和9，1和8，2和7，3和6，4和5互为对9之补。其和都是1111，即互为反码。00111100为余3 码，而00000010,11011111为伪码。3.其它BCD码4.各种BCD码之间的转换十进制数一种BCD码另一种BCD码第30页/共136页第31页/共136页000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113
13、141551240123578964012356789403456782910123678549二进制数自然码8421码2421码5421码余三码第32页/共136页9.2.2 可靠性编码 为了避免信息代码的错误，提高可靠性，采用可靠性编码。1.循环码(格雷码Gray)(1)特点：单位间距码任意两个相邻的循环码，仅有一位不同。循环码首尾的代码也仅有一位不同。(2)优点：代码传输和解码时产生的误差小码计数时工作速度高 如(0100)G误取为(1100)G,其为7和8的差别 而(0100)2误取为(1100)2,其为4和12的差别第33页/共136页格雷码(Gray)也称反射码G3 G2 G1 G
14、00110011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111(3)二进制代码转换格雷码异或运算相同得0,不同得1B3 B2 B1 B00101010101010101001100110011001100001111000011110000000011111111 0 1 1 100010第34页/共136页2.奇偶校验码(1)代码组成奇校验：有效信息位原始信息，位数不限；校验位仅一位，在信息后；有效信息位校验位(2)校验位有效位中有奇数个1时，校验位为0。有效位中有偶数个1时，校验位为1。偶校验：有效位中有偶数个1时，校验位
15、为0。有效位中有奇数个1时，校验位为1。凑奇数个“1”凑偶数个“1”第35页/共136页00000001001000110110011110001001101010111101111011110101110001000123678910111314155124二进制数自然码格雷码0000000100110010010101001100110111111110101110011000011110100110奇校验偶校验000010001000100001110100001011011010111010000100110000000011001010011001001010100110001111
16、1000110010第36页/共136页9.2.3 ASCII码一共是128个字符，正好可以用7位二进制数进行编码。表9-6 标准7位ASCII码字符表包含52个大、小写英文字母，10个十进制数字字符，32个标点符号、运算符号、特殊号，还有34个不可显示打印的控制字符，美国国家信息交换标准代码(American national Standard Code For Information Interchange)的简称。第37页/共136页1.原码(符号+绝对值法)例 求（+29）10和（29）10的原码表示。解：（+29）10=（011101）原（29）10=（111101）原9.2.4 有
17、符号二进制数的编码将一个数的最高位作为符号位，用0表示正数，用1表示负数，这种数称为机器数，而用“+”“”表示的数称为机器数的真值。第38页/共136页2.反码例 求（+17）10和（17）10的反码表示。正二进制数的反码与原码相同，负二进制数的反码表示是符号位1+数值位各位取反。3.补码正二进制数的补码与原码相同，负二进制数的补码是对应的反码加1。补码的最高位仍然是符号位，0表示正，1表示负 解：（+17）10=（010001）反（17）10=（101110）反=（010001）补=（101111）补第39页/共136页用补码实现减法运算，可以将减法运算变成加法运算。例在字长为8的二进制系统
18、中，求X=（80）10（13）10。解：X=（80）10（13）10=（+80）10+（13）10 （X）补=（+80）补+（13）补 （+80）10=（01010000）原=（01010000）反=（01010000）补 （13）10=（10001101）原=（11110010）反=（11110011）补 01010000 +）11110011 1 01000011 （01000011）补=（+67）10最高位向上的进位1自然舍去，不影响运算结果。相加后的结果是补码，但因为最高位为0，是正数，正数的补码与原码相同 X=+67 第40页/共136页例在字长为8的二进制系统中，求X=（13）10
19、（80）10。解：X=（13）10（80）10=（+13）10+（80）10（X）补=（+13）补+（80）补（+13）10=（00001101）原=（00001101）反=（00001101）补（80）10=（11010000）原=（10101111）反=（10110000）补 00001101 +）10110000 10111101 相加结果的最高位为1，是负数，要转换为原码。补码再求补一次可以得到原码。求补的做法是除最高位不变外，其它各位取反，末位加1。X=67（10111101）补=(11000011)原=（67）10第41页/共136页作业：9-7;9-8；9-9；9-10;9-11
20、4.原码、反码、补码三者的比较第42页/共136页 9.3 逻辑代数基础9.3.1逻辑代数的特点和基本运算1.特点(1).逻辑变量为二值变量，逻辑函数为二值函数。其取值不是“0”就是“1”。(2).逻辑函数只有三种基本运算：“与”、“或”、“非”。2.基本运算 布尔代数、开关代数Y=F(A、B、C、D)第43页/共136页（1）“与”运算全部条件都具备时，事件才发生。EFABF=A B逻辑式AFB000010001111真值表有0出0全1出1开关闭合为1断开为0灯亮为1灭为0第44页/共136页（2）“或”运算一个或几个条件具备时，事件就发生。F=A+B逻辑式AFB000110101111真值
21、表有1出1全0出0AEFB第45页/共136页（3）“非”运算条件与事件结果相反AEFRAF0110逻辑式真值表见0出1见1出0第46页/共136页3.逻辑体制(1).正逻辑高电平为“1”低电平为“0”(2).负逻辑低电平为“1”高电平为“0”同一电路，在不同逻辑体制下，逻辑功能不同。正逻辑的与门，在负逻辑体制下为或门。EFABAFB000110101111真值表开关闭合为0断开为1灯亮为0灭为1F=A+B逻辑式第47页/共136页9.3.2 逻辑代数的基本公式和规则从三种基本的逻辑关系，我们可以得到以下逻辑运算的基本公式：0 0=01 1=10+0=00+1=11 0=00 1=01+0=1
22、1+1=1F=A BF=A+B第48页/共136页1.基本运算公式A+0=A A 1=A(1)01律A+1=1A 0=0(2)自等律(3)互补律(4)重迭律(5)还原律(6)交换律(7)结合律(8)分配律A+B=B+AA B=B AA+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+BA(B C)=(A B)CA(B+C)=A B+A CA+B C=(A+B)(A+C)普通代数不适用!二值变量运算特有的规律与普通代数相似第49页/共136页(9)吸收律(四个重要公式)例2：证左边=A+AB=A(1+B)=A=右边A+AB=A例1：证A+BC=(A+B)(A+C)右边=A(A+C)+B(A+C)=AA+
23、AC+AB+BC =A+AC+AB+BC =A(1+C+B)+BC=A+BC=左边A(AB)A证明：例3：证第50页/共136页例如：例4：证证明：例如：(10)包含律例如：被吸收第51页/共136页(11)反演律可以用列真值表的方法证明：逻辑函数的相等：设F=f(A1 A2A3.An);G=g(A1A2A3.An)若A1 A2A3.An的2n种组合都使F=G，称两个逻辑函数相等。即F和G有相同的真值表。第52页/共136页3.运算规则（1）代入规则 将逻辑等式中的一个变量用一个逻辑函数代替，则逻辑等式仍然成立。例：已知将逻辑等式试用逻辑函数F=B+C置换等式中的变量B。左边右边推广：第53页
24、/共136页（2）反演规则例1：求逻辑函数 F=AB+CD的反函数根据反演规则：例2：求逻辑函数 的反函数根据反演规则：用反演律：将逻辑函数F表达式中所有的“.”换成“+”，“+”换成“.”，“1”换成“0”，“0”换成“1”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，所得到的函数为F的反函数 。不属于单个变量上的非号要保持不变。第54页/共136页（3）对偶规则 将逻辑函数F表达式中所有的“.”换成“+”，“+”换成“.”，“1”换成“0”，“0”换成“1”，所得到的函数为F的对偶函数 。例1：求下列逻辑函数式的对偶函数式注意：每个定律的与或形式 都有对偶的或与形式。第55页/共136页作业：9-
25、14；9-15；注意：可以证明，若两个逻辑函数F=G，则其反函数、对偶函数也分别相等。即第56页/共136页9.3.3 最小项和最小项表达式1.最小项n变量的逻辑函数中由全部输入变量或其反变量组成的“与项”称为最小项。变量取值为“1”用原变量，取值为“0”用反变量。n变量可以组成2n个最小项。如：2变量A、B，有4个最小项：如：3变量A、B、C，有8个最小项：将最小项中的原变量用1表示，反变量用0表示 第57页/共136页最小项：转换码：mi：m0 m1m2 m3 m4 m5m6 m7 2.最小项表达式（标准与或式）（1）从真值表到 最小项表达式其反函数第58页/共136页（2）从一般表达式到
26、 最小项表达式 9.3.4逻辑函数的化简1.最简逻辑式的基本形式（补充内容）最简逻辑式的标准：逻辑式中的项数最少，各项中的变量最少。第59页/共136页同一逻辑函数的五种最简逻辑表达式：与或式：与非与非式：与或非式：或与式：或非或非式：(1)与或式转变为与非与非式两次取反，一次展开第60页/共136页 9.3.4 逻辑函数的化简1.逻辑代数化简法（公式化简法）（1）吸收法 用公式A+AB=A（2）并项法 用公式（3）消去法 用公式第62页/共136页（4）取消法 用公式 增加多余项 取消多余项 取消多余项 第63页/共136页增加多余项 取消多余项 取消多余项 可见最简逻辑表达式可能不唯一（5
27、）配项法 用公式 不唯一第64页/共136页2.卡诺图化简法（图解化简法）将 代表n变量的全部最小项的2n个小方格，按相邻原则排成的方格图。（1）卡诺图相邻原则（逻辑相邻）任意两个相邻的最小项，仅有一个变量为互反变量，而其它变量相同。循环相邻在卡诺图中，上下、左右、首尾都满足逻辑相邻。（犹如球体表面的展开图）。相邻项的数目n变量卡诺图中，每个最小项有n个相邻项。卡诺图是真值表的一种图形表示。第65页/共136页AB0101AB0101AB0101两变量卡诺图三变量卡诺图ABC0001111001ABC0001111001ABC0001111001第66页/共136页四变量卡诺图 ABCD000
28、1111000011110ABCD0001111000011110ABCD0001111000011110第67页/共136页（2）用卡诺图表示逻辑函数将最小项表达式中的最小项对应的方格填“1”，其余的方格为“0”（不填,默认为0）。例：将函数用卡诺图表示并化简A B010111可见两个相邻项合并，消去一个互反变量，将两项合并为一项。卡诺图化简实质，就是并项法。第68页/共136页例：将函数用卡诺图表示并化简ABC000111100111111可见两个相邻项合并，消去一个互反变量，将两项合并为一项。可见四个相邻项合并，消去两个互反变量，将四项合并为一项。2k个相邻项合并，消去k个互反变量，将2
29、k项合并为一项。第69页/共136页(3)卡诺图化简法的步骤填“1”方格（将函数用卡诺图表示）画卡诺圈(对2k个“1”方格相邻矩形区域画圈)(kn)画圈的原则先小圈，后大圈圈要画大，圈要画少每个圈中至少有一个“1”方格未被其它圈包含（圈内必须有自有的“1”方格）画圈的步骤先单圈孤立的“1”方格再将仅与一个“1”方格相邻的方格，两两圈出，（注意：某些“1”方格可以重复圈）依次将四个“1”方格、八个“1”方格等相邻区域圈出第70页/共136页列化简的与或式将圈内互反变量消去，保留公有变量因子得与项。将各圈的与项或起来写出最简与或式例：化简ABCD0001111000011110111111111第
30、71页/共136页例：化简ABCD000111100001111011111111多余多余第72页/共136页例：化简ABC0001111001111111ABC0001111001111111可见最简逻辑表达式可能不唯一变量共同覆盖的方格内填“1”第73页/共136页例：用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11,12,13,14,15)ABCD000111 1000011110A第74页/共136页例：化简卡诺图所示的逻辑函数ABCD000111 1000011110ABDABD第75页/共136页(4)包含无关项的逻辑函数的化简 完全定义函数：n变
31、量的2n个最小项中，k个取“1”，（2n k）个取“0”。含无关项函数：不是与2n个最小项有关（具有约束条件的函数）。如：8421BCD码：00001001有十种输入组合。而10101111为伪码（也称无关项）。无关项的函数值：d=d i=0，无关项出不出现对逻辑函数值无影响。如:d=AB+AC,表示AB+AC 所包含的最小项为无关项第76页/共136页例：化简三变量逻辑函数为最简与或表达式ABC0001111001111ABC0001111001111 无关项用或用表示第77页/共136页例：设计一个8421BCD码的奇数指示器。奇数时F=1，偶数时F=0。B3B2B1B0000111100
32、0011110B3B2B1B000011110000111101111111111 无关项用或用表示第78页/共136页例：已知真值表如图，用卡诺图化简。101，为无关项第79页/共136页9.4 分立元件门电路9.4.1门电路概述门电路是用以实现逻辑关系的基本单元电路1.基本门电路 二极管与门FD1D2AB+12VR规定高电平3V逻辑“1”低电平0V逻辑“0”真值表F=AB 逻辑表达式逻辑符号有0出0全1出1FAB国内惯用符号FAB国际常用符号FAB国标符号第82页/共136页FD1D2AB-12VRF=A+B 二极管或门规定高电平3V逻辑“1”低电平0V逻辑“0”真值表逻辑表达式逻辑符号有
33、1出1全0出0FAB国际常用符号FAB国内惯用符号+国标符号FAB1第83页/共136页(3)晶体管非门（反相器）R1R2AF+UCC=3V-UBBAF0110真值表逻辑符号UAUF0V3V3V0V逻辑表达式见0出1见1出0A F 1国标符号国际常用符号A F国内惯用符号A F第85页/共136页2.复合门“与”、“或”、“非”三种基本门之间不同的逻辑组合可构成常见的复合门。与非门 F 1KABFAB国标符号FAB国内惯用符号FAB国际常用符号有0出1全1出0第86页/共136页(2)或非门 F 1KAB1FAB国内惯用符号+FAB国际常用符号国标符号FAB1全0出1有1出0第87页/共136
34、页(3)与或非门国内惯用符号FABCD+FABCD1国标符号AB国际常用符号CDF各组(与单元)有0,出为1有组(与单元)全1,出为0第88页/共136页(4)异或门相同出0不同出1FAB国内惯用符号 FAB=1国标符号FAB国际常用符号1 1 1FAB第89页/共136页1 1FAB 1(5)同或门相同出1不同出0 FAB=国标符号FAB国内惯用符号FAB国际常用符号=ABA1=A A0 AA=1 A 第90页/共136页多变量异或:输入奇数个“1”输出为“1”输入偶数个“1”输出为“0”多变量同或:F=ABC输入偶数个“1”输出为“1”输入奇数个“1”输出为“0”重要公式:ABAB第91页
35、/共136页1.TTL反相器的工作原理TTL集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、性价比高等的特点，所以应用范围很广。以TTL反相器为例介绍集成门的特性和参数。9.5.1 TTL 反相器（非门）输入级中间倒相级输出级A Y 19.5 TTL集成门电路UCC=5VYR4R2R1T2R3T4T1T5b1c1AuIuOR5T3第92页/共136页（1）输入见“0”,输出为“1”uI=0.3V（“0”态），T1饱和（UCES1=0.1V），由UB2=UC1 uI+UCES1=0.4V所以T2、T5截止（关门）。uO=UCC UBE3 UBE4=5 0.7 0.7=3.6V（“1”态）。0.3V“0”0
36、.4V3.6V“1”1.4V=UBE2+UBE5而T3、T4 在 UCC作用下 导通，拉电流UCC=5VYR4R2R1T2R3T4T1T5b1c1AuIuOR5T3第93页/共136页（2）输入见“1”,输出为“0”uI=3.6V（“1”态），UB1=4.3V，由UC2=UBE5+UCES2=0.7+0.3=1VuO=UCES5 0.3V（“0”态）。3.6V“1”1V0.3V“0”UB1=UBC1+UBE2+UBE5=0.7V3=2.1V，UBE1=UB1 UI=2.1 3.6=1.5V 0,1.4V=UBE3+UBE4,T3,T4截止灌电流2.1VT1“倒置”,发射结反偏,集电结正偏。UC
37、C=5VYR4R2R1T2R3T4T1T5b1c1AuIuOR5T34.3VT2、T5饱和导通（开门），第95页/共136页AB段(截止区)uI 0.7V T2放大T5截止,uo转折电压(阈值电压、门槛电压)Uth=1.4V输出高电平：UOH=3.6V；输出最小高电平：UOH(min)=2.4V；输出低电平：UOL=0.3V；输出最大低电平：UOL(max)=0.4V；CD段(过渡区)uI=1.4V T2T5导通,uo T3 T4截止DE段(饱和区)uI 1.4V T2T5饱和,uo=0.3V2.TTL与非门第97页/共136页0.8V2.0VUOFFUON3.6V2.4V0.4V0.3VA3
38、.6VBCDEuouioUT(2)输入端噪声容限抗干扰能力关门电平：UOFF 最大输入低电平 UIL(max)UOFF=UIL(max)=0.8V；UIUOFF，则UO 2.4V,T5管截止称“关门”开门电平：UON 最小输入高电平 UIH(min)UON=UIH(min)=2V；UIUON，则UO 0.4V,T5管饱和称“开门”UOFF愈大、UON愈小，抗干扰能力愈强。第98页/共136页UOFFUON3.6V2.4V0.4V0.3VA3.6VBCDEuouioUT抗干扰能力噪声容限低电平噪声容限：UNL UNL=UOFF UIL =UOFFUOL(max)=0.8 0.4=0.4VUNL高
39、电平噪声容限：UNH UNH=UIH UON =UOH(min)UON =2.4 2=0.4V转折电压(阈值电压、门槛电压)UT=1.4VUNH第99页/共136页负载能力扇出系数N扇出系数N：输出能驱动同类门的最大数目按灌电流负载计算：按拉电流负载计算：如：7400，IOL=16mA,IIL=1.6mA如：7400，IOH=0.4mA,IIH=40A标准系列TTL门的扇出系数一般是10第103页/共136页T2R3uIRPT1R15V(4)输入端负载电阻输入负载特性1.4uI(V)RP(k)o 1 2 3 4 5输入端接负载电阻RP相当于接入输入电平关门电阻:则输入:输出为高电平。开门电阻:
40、则输入:输出为低电平。TTL门输入端悬空相当于接高电平。第105页/共136页例:分析图示标准TTL系列各门的输出电平为何值?12VY110.8VY2&悬空Y33k&3VY447010.3VY510k=13.6VY6450&0.3VY75.7k&5VY8300&2VY910k3.6VEN0.4V,“0”2.4V,“1”3.6V,“1”3.6V,“1”0.3V,“0”3.6V,“1”3.6V,“1”0.3V,“0”0.3V,“0”第106页/共136页(5)平均传输延迟时间 tpd 50%50%tpd1tpd2输入波形ui输出波形uO TTL TTL的的 t tpd pd 约在约在 10ns 4
41、0ns10ns 40ns，此值愈小愈好。，此值愈小愈好。第107页/共136页9.5.2 三态输出门（TS门）1.电路结构&EN LE B A 国标符号国标符号LE B A 惯用符号惯用符号截止截止“1”控制端（使能端）E=1 时，使能LA 5VD2T4T2ET3T5BT1当控制端为高电当控制端为高电平平“1”1”时，实现时，实现正常的正常的“与非与非”逻辑关系逻辑关系 第108页/共136页导通导通“0”控制端（使能端）E=0 时，禁止(高阻状态高阻状态)1V1V截止截止截止截止当控制端为低电平当控制端为低电平“0”0”时，输出时，输出 L L处处于开路状态，也称于开路状态，也称为高阻状态。
42、为高阻状态。A 5VDT4T2ET3T5LBT1第109页/共136页 1 高阻0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 11 1 0 0 表示任意态表示任意态2 三态输出“与非”门 三态输出三态输出“与非与非”状态表状态表ABEL&L EBA逻辑符号EN输出高阻输出高阻功能表E=0E=1第110页/共136页 0 高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0 表示任意态表示任意态 三态输出三态输出“与非与非”状态表状态表ABEL&L EBA逻辑符号EN输出高阻输出高阻功能表E=1E=0第111页/共136页3.3.三态门应用：三态门应用：（1 1）单向总线）单向总线“0
43、”“1”“1”D1 如图示如图示：总总线线1 1D D1 1E/DE/D1 11 1D D2 2E/DE/D2 21 1D D3 3E/DE/D3 3D D第112页/共136页（2 2）双向总线）双向总线如图示：如图示：总线总线1 1D D1 1 E E1 1D D2 2G G2 2ENENENENG G1 1D DE=1E=0第113页/共136页1.电路结构有源有源负载负载&YCBA惯用符号惯用符号 T5Y R3AB CR2R1T2+5V T1RPEP&CBAY国标符号国标符号9.5.3 集电极开路的与非门(OC门)EP上拉电源上拉电源RP 上拉电阻上拉电阻&CBAYRPEP 第114页
44、/共136页2.OC门的应用(1)(1)实现实现“线与线与”逻辑逻辑&A1A2L1&B1B2L2EPRPL“1”“0”“0”“0”“0”“0”“1”A1A2&B1B2L2&L1L&第115页/共136页（2）实现逻辑电平的转换1UP(10V)COMS门UH=3.6VUL=0.3VTTLOC门1UL=0.3VUH=10VUCC(5V)UOUIRP（3 3）输出端可直接驱动负载）输出端可直接驱动负载驱动继电器电路驱动继电器电路KA220VY&CBAKA+24V+5V270Y&CBA显示电路显示电路第116页/共136页9.5.4 TTL门电路的系列介绍1.TTL门电路分为两种系列：54系列和74系
45、列54/74：标准系列54/74H：高速系列54/74L：低功耗系列 54/74S：肖特基系列 54/74LS：低功耗肖特基系列 54/74AS：先进肖特基系列54/74ALS：先进低功耗肖特基系列54系列（军品）：工作的环境温度为55 +125,电源电压工作范围为(110)5V.74系列（民品）：工作的环境温度为0 70,电源电压工作范围为(15)5V.低功耗：电路电阻大肖特基：抗饱和晶体管T5V0.7V0.4V肖特基二极管PN结由金属铝和N型组成，正向压降小，约0.30.4V第117页/共136页表9-12 不同系列TTL门电路的性能比较 子系列子系列 参数参数 7474H74L74S74
46、LS74AS74ALS tpd (ns)10 6 33 4 10 1.5 4 P/每门每门（mW）10 22.5 1 20 2 20 1 dp积积(ns.mW)100 13533 80 20 30 4理想的门电路应该工作速度既快，功耗又小。（矛盾）用传输延迟时间和平均功耗的乘积(dp积)才能全面评价门电路的性能的优劣。第118页/共136页四2输入与非门 型号：7400 74H00 74L00 74S00 74LS00 74AS00 74ASL00 地GND外形管脚电源VCC（+5V）2.TTL门电路芯片简介&1413121110 9 8 1 2 3 4 5 6 7&第119页/共136页常用
47、TTL逻辑门电路名 称国际常用系列型号 国产部标型号说 明四2输入与非门74LS00T1000四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输入端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。第120页/共136页3.TTL门电路的使用注意事项(1)电源电压及干扰的清除54系列（军品）:电源电压(110)5V.74系列（民品）:电
48、源电压(15)5V.为防止干扰电源输入端接入的10F100F电容器进行滤波.(2)闲置输入端的处理FAB直接接VCCVCCFAB与有用输入端并联FAB悬空或剪断悬空FAB1与有用输入端并联接地FAB1FABC1接地第121页/共136页(3)输出端的几种错误连接输出端长久接地输出端直接接UCC输出端并联输出端高电平时，烧坏T4输出端低电平时，烧坏T5若门1输出高电平门2输出低电平时，烧坏门1的T4及门2的T5UCCuOR4T4T5UCCR4T4T5uO若门1输出端低电平门2输出高电平时，烧坏门2的T4及门1的T5UCCR4T4T5uOR4T4T5TTL门输出端并联的情况门1门21AF1B第12
49、2页/共136页9.6 CMOS逻辑门9.6.1 MOS9.6.1 MOS管的模型和符号图管的模型和符号图1.NMOS1.NMOS管管Ugs栅极栅极漏极漏极源极源极gdsUgs栅极栅极漏极漏极源极源极gds2.PMOS2.PMOS管管Ugs栅极栅极漏极漏极源极源极gdsUgs栅极栅极漏极漏极源极源极gdsUgs 0,T导通(on),Rds 10(小电阻)Ugs 0,T截止(off),Rds 106(大电阻)Ugs 0,T导通(on),Rds 10(小电阻)Ugs 0,T截止(off),Rds 106(大电阻)T TT TUINRdsds等效电路等效电路第123页/共136页9.6.2 CMOS
50、9.6.2 CMOS反相器反相器反相器反相器1.1.工作原理工作原理PMOSPMOS管管NMOSNMOS管管CMOS CMOS 管管负载管负载管驱动管驱动管(互补对称管互补对称管)A A=“1”=“1”时，时，T T1 1导通导通(on)(on)，T T2 2截止截止(off)(off)，Y Y=“0”=“0”A A=“0”=“0”时，时，T T1 1截止截止(off)off)，T T2 2导通导通(on)on)，Y Y=“1”=“1”Y=AY=AD DS SG GS SD DG G+U UDD DD=5V=5VA AY YT T1 1T T2 2U UININU UOUTOUTCMOSCMO