第5章_数字逻辑电路

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1、第5章数字逻辑电路5.1数字电路概述5.2数制5.3开关元件5.4基本逻辑门电路5.5组合逻辑电路5.6编码器5.7译码器5.8加法器先导案例图5-1是一只按照少数服从多数原则进行表决的三人表决器，其功能描述是：三个人分别用手指拨动按键来表示自己的意愿。同意则红发光二极管亮，否则红发光二极管灭。其示意图如图5-2所示。本案例要解决的问题是：如何用逻辑门电路来设计三人表决器，然后再手动制作电路板。下一页返回5.1数字电路概述5.1.1数字信号与模拟信号模拟信号是指那些在时间和数值上连续变化的电信号。如图5-3(a)所示数字信号是一种离散信号，它在时间上和幅值上都是离散的。也

2、就是说它的变化是不连续的。通常用两个离散值0和1来表示。如图5-3(b)所示。下一页返回5.1数字电路概述5.1.2数字电路的特点数字电路就是处理数字信号的电路。数字电路与模拟电路既有共同之处也有明显的区别。数字电路主要研究电路的输入和输出状态之间的逻辑关系，即电路的逻辑功能。数字电路有如下特点：（1）数字信号用二进制来表示的，每一位只有0和1两种状态，基本单元电路结构简单。（2）能对信号进行算术运算，具有一定的“逻辑思维”能力（3）便于集成化。下一页返回上一页5.1数字电路概述5.1.3数字电路的分类（1）按组成的结构：分立元件电路和集成电路两大类。集成电路按集成度（在

3、一块硅片上包含的逻辑门电路或与元件数量的多少）可分为SSI、MSI、LST、VLSI集成电路。（2）按电路所用器件：分为双极型和单极型电路双极型电路有：DTL、TTL、ECL、IIL、HTL单极型电路有JFET、NMOS、PMOS、CMOS（3）根据电路逻辑功能：组合逻辑电路和时序逻辑电路。下一页返回上一页5.1数字电路概述5.1.4数字电路的应用数字电路在通信、自动控制、测量仪器等各个学科技术领域中都有广泛的应用。5.1.5脉冲信号1.常见脉冲信号波形常见脉冲信号波形如图5-4所示。下一页返回上一页5.1数字电路概述2.矩形脉冲波形参数非理想的矩形脉冲波形是一种最常见的

4、脉冲信号，如图5-5所示。其主要参数有：（1）脉冲幅度Um（2）脉冲宽度tw（4）下降时间tf（5）脉冲周期T（3）上升时间（6）占空比q返回上一页5.2数制5.2.1十进制数例如1875这个数可以写成：从表达式中可以看出十进制数的特点：（1）每一位都是0-9的一个，这些数字符号称为数码（2）各数位所表示的值称为该位的权，它就是10的幂（3）“逢十进一“所以任意一个n位正整数都可以表示成：下一页返回5.2数制5.2.2二进制数二进制数只有0和1两个符号。只要能区分两种状态的元件即可实现。计数的基数为2，各位数的权是2的幂，计数规律是“逢二进一”N位二进制整数的表达示为：例

5、5.1一个二进制数10101000，试求对应的十进制数下一页返回上一页5.2数制5.2.3八进制数有0~7八个数字符号，计数基数为8，计数规律是“逢八进一”，各位数的权是8的幂。N位八进制数的整数表达式是：例5.2求八进制数217所对应的十进制数下一页返回上一页5.2数制5.2.4十六进制数计数基数为16，有十六个数字符号0、1…9、A、B、C、D、E、F，各位数的权是16的幂，计数规律是“逢十六进一”，n位十六进制整数表达式为：例5.3求十六进制数A8所对应的十进制数下一页返回上一页5.2数制5.2.5不同进制数之间的相互转换1.二进制数、八进制数、十六进制数转换成十进

6、制数只要将二进制、八进制、十六进制数按各位权展开，并把各位的展开值相加即可2.十进制数转换成二进制数采用除2取余法例5.4将十进制数10转换成二进制数例5.5将十进制数194转换成二进制数下一页返回上一页5.2数制3.二进制数与八进制数、十六进制数的相互转换（1）二进制数与八进制数之间的相互转换二进制数→八进制数：从最低位开始，每3位为一组，每组对应转换为一个八进制数例5.6试将二进制数10101000转换成八进制数八进制数→二进制数：将每位八进制数写成对应的3位二进制数例5.7试将八进制数250转换成二进制数下一页返回上一页5.2数制（2）二进制数与十六进制数之间的相互

7、转换二进制数→十六进制数：4位二进制数正好可以表示0~F十六个数，每4位二进制数分为一组，每组对应转换成一个十六进制数例5.8试将二进制数10101000转换成十六进制数十六进制数→二进制数：将十六进制数的每一位用对应的4位二进制数来表示例5.9试将十六进制数A8转换成二进制数返回上一页5.3开关元件研究开关特性就是具体分析导通和截止之间的转换条件和速度问题。5.3.1二极管的开关作用二极管具有单相性，当二极管加上正向电压时，导通，相当于开关接通；当加反相电压时（小于其反向击穿电压）二极管截止，相当于开关断开下一页返回5.3开