电工电子技术 作者 张明海 王夕英 第10章数字电路基础

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1、10.1数字电路的基本知识第10章数字电路基础10.2基本逻辑关系和逻辑门10.3逻辑函数的表示及化简在线教务辅导网：http://www.shangfuwang.com教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187或者直接输入下面地址：http://shop106150152.taobao.com10.1数字电路的基本知识(1)模拟信号与数字信号的区别1.数字电路的基本概念诸如温度、压力、速度等量的转换信号，数值上具有随时间连续变化的特点，习惯上人们把这类信号称为模拟信号。tu0对模拟信号接收、处理和传递的电子电路称模拟电路。如放大电路、滤波器、信号发生

2、器等。模拟电路是实现模拟信号的产生、放大、处理、控制等功能的电路，模拟电路注重的是电路输出、输入信号间的大小和相位关系。tu0在两个稳定状态之间作阶跃式变化的信号称为数字信号，数字信号在时间上和数值上都是离散的。例如生产线中的产品，只能在一些离散的瞬间完成，而且产品的个数也只能逐个增减，它们的转换信号就是数字信号。上图是典型的数字信号波形。实用中，计算机键盘的输入信号就是典型的数字信号。用来实现数字信号的产生、变换、运算、控制等功能的电路称为数字电路。数字电路注重的是二值信息输入、输出之间的逻辑关系。(2)数字电路的优点数字电路的工作信号是二进制信息。因此，数字电路对组成电路

3、元器件的精度要求并不高，只要满足工作时能够可靠区分0和1两种状态即可，所以数字电路设计方便。对数字电路而言，干扰往往只影响脉冲的幅度，在一定范围内不会混淆0和1两个数字信息，因此抗干扰能力强。另外，数字电路的模块化开放性结构使其功率损耗低，有利于维护和更新。数字电路的上述优点，使其广泛应用于电子计算机、自动控制系统、电子测量仪器仪表、电视、雷达、通信及航空航天等各个领域。本教材介绍的数字电路分有组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分。(3)数字电路的分类数字电路的种类很多，常用的一般按下列几种方法来分类：①按电路有无集成元器件来分，可分为分立元件数字电路和集成数字电路。②按集成电

4、路的集成度进行分类，可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。③按构成电路的半导体器件来分类，可分为双极型数字电路和单极型数字电路。④按电路中元器件有无记忆功能可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。何谓正逻辑？负逻辑？10.2.基本逻辑关系和逻辑门日常生活中我们会遇到很多结果完全对立而又相互依存的事件，如开关的通断、电位的高低、信号的有无、工作和休息等，显然这些都可以表示为二值变量的“逻辑”关系。事件发生的条件与结果之间应遵循的规律称为逻辑。一般来讲，事件的发生条件与产生的结果均为有限个状态，

5、每一个和结果有关的条件都有满足或不满足的可能，在逻辑中可以用“1”或“0”表示。显然，逻辑关系中的1和0并不是体现的数值大小，而是体现的某种逻辑状态。如果我们在逻辑关系中用“1”表示高电平，“0”表示低电平，就是正逻辑；如果用“1”表示低电平，“0”表示高电平则为负逻辑。本教材不加特殊说明均采用正逻辑。数字电路中用到的主要元件是开关元件，如二极管、双极型三极管和单极型MOS管等。数字电路中常用的逻辑器件有哪些？S3V0VS3V0VRDRR导通截止相当于开关闭合相当于开关断开二极管的开关作用二极管正向导通时，管子对电流呈现的电阻近似为零，可视为接通的电子开关；二极管反向阻断时，

6、管子对电流呈现的电阻近似无穷大，又可看作是断开的电子开关。三极管的开关作用3V0VuO0uOUCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V饱和截止相当于开关闭合相当于开关断开数字电路正是利用了二极管、三极管和MOS管的上述开关特性进行工作，从而实现了各种逻辑关系。显然，由这些晶体管子构成的开关元件上只有通、断两种状态，若把“通”态用数字“1”表示，把“断”态用数字“0”表示时，则这些开关元件仅有“0”和“1”两种取值，这种二值变量也称为逻辑变量，因此，由开关元件构成的数字电路又称之为逻辑电路。1.晶体管用于模拟电路时工作在哪个区？若用于数

7、字电路时，又工作于什么区？2.为什么在晶体管用于数字电路时可等效为一个电子开关？晶体管用于数字电路时，工作在饱和区或截止区；用于模拟电路时，应工作在放大区。根据晶体管的开关特性，工作在饱和区时，其间电阻相当为零，可视为电子开关被接通；工作在截止区时，其间电阻无穷大，可视为电子开关被断开。学习与讨论由晶体管开关元件构成的逻辑电路，工作时的状态像门一样按照一定的条件和规律打开或关闭，所以也被称为门电路。门开——电路接通；门关——电路断开。何谓与门电路？逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。显然我们所说的逻