电工电子技术 cai 教学课件
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电工电子技术 CAI 教学课件. 陶晋宜. 太原理工大学. 电工电子技术的主要内容. 1 、电路分析. 上册. 2 、模拟电子技术. 3 、数字电子技术. 下册. 4 、电机与控制技术. 5 、可编程控制技术. 电工电子技术 (下册). 数字与电气 控制技术基础. 数字电子技术: 第九章 数字电路基础 第十章 组合逻辑电路 第十一章 触发器与时序逻辑电路 第十二章 脉冲波形的产生与整形 第十三章 数 / 模和模 / 数转换技术 第十四章 存储器与可编程逻辑器件. 下册. 电机与电气控制: 第十五章 电机与电气控制技术基础. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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电工电子技术 CAI 教学课件
陶晋宜太原理工大学
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1 、电路分析2 、模拟电子技术
3 、数字电子技术4 、电机与控制技术5 、可编程控制技术
电工电子技术的主要内容
上册
下册
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电工电子技术 (下册)
数字与电气
控制技术基础
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下册 数字电子技术:第九章 数字电路基础第十章 组合逻辑电路第十一章 触发器与时序逻辑电路第十二章 脉冲波形的产生与整形第十三章 数 /模和模 /数转换技术第十四章 存储器与可编程逻辑器件电机与电气控制:第十五章 电机与电气控制技术基础
可编程控制技术:第十六章 可编程控制器
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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9.4 TTL 集成逻辑门9.5 COM 逻辑门
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数字信号和模拟信号
电子电路中的信号
模拟信号
数字信号
时间连续的信号
时间和幅度都是离散的
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模拟信号:
t
u正弦波信号
t
锯齿波信号
u
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研究模拟信号时,我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路,包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。
在模拟电路中,晶体管一般工作在放大状态。
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数字信号
产品数量的统计。数字表盘的读数。
数字电路信号:
t
u
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研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系,因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的工具是逻辑代数,电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。
在数字电路中,三极管工作在开关状态,即工作在饱和和截止状态。
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( 1 )十进制:以十为基数的记数体制
表示数的十个数码:1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、9 、 0
遵循逢十进一的规律
157 = 012 107105101
9.1 数制9.1.1 几种常用的进制数制
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一个十进制数数 N 可以表示成:
i
i
iD aN 10)(
10i 是十进制数的位权。若在数字电路中采用十进制,必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难,而且很不经济。
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( 2)二进制:以二为基数的记数体制
表示数的两个数码:0 、 1
遵循逢二进一的规律
i
i
iB aN 2)(
( 1001 ) B= 0123 21202021
2i 表示二进制数的权位
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( 1 )用电路的两个状态 --- 开、关来表示二进制数,数码的存储和传输简单、可靠。
( 2 )位数较多,使用不便;不合人们的习惯,输入时将十进制转换成二进制,运算结果输出时再转换成十进制数。
二进制与十进制相比的优缺点:
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( 3 )八进制和十六进制:
(46)8= 481+6 80
=(38)D
八进制记数码:0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7
遵循逢八进一的规律
i
i
iaN 88)(
由于二进制书写不方便,又采用八进制和十六进制。
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十六进制记数码:0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、8 、 9 、 A(10) 、 B(11) 、 C(12) 、D(13) 、 E(14) 、 F(15)
(4E6)H= 4162+14 161+6 160
=(1254)D
逢十六进一
i
i
iH aN 16)(
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9.1.2 数制间的转换
计算机中处理的数据——二进制
数据输入、输出计算机时转换成人们熟悉的数制。需要数制间的转换。
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1. 十进制与二进制之间的转换:
02
i
i
iD aN)(
22
20
1
1 aa
Ni
i
iD
)(
22
21
2
2
2
aa
Ni
i
iD
)(
两边除二,余数为第 0 位 a0
商两边除二,余第 1 位 a1
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2 25 余1 a0
122 余0 a1
62 余0 a2
32 余1 a3
12 余1 a4
0
转换过程:
(25)D=(11001)B
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十进制与二进制之间的转换,可以用二除十进制数,余数是二进制数的第 0 位,然后依次用二除所得的商,余数依次是 a1a2 、……。
——除二取余法
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对于纯小数:乘 2取整两边乘二,整数部分为第 -1 位 a-
1
小数两边乘二,整数部分第 -2 位 a-
2
1
1
11 22i
i
iD aaN)(
1
2
221
1
1 222i
i
ii
i
i aaa
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转换过程:
25.012625.0
5.00225.0 02 a
0125.0 13 a
2101.0625.0 D
11 a
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2. 十六进制与二进制之间的转换:
(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D
= [(023+1 22+0 21+1 20) 161
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D
=(59)H
每四位 2进制数对应一位 16进制数
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(10011100101101001000)D=
从末位开始四位一组
(1001 1100 1011 0100 1000)D =
( )H84BC9
=(9CB48)H
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3. 八进制与二进制之间的转换:
(10011100101101001000)B=
从末位开始三位一组
(10 011 100 101 101 001 000)B =
( )O01554
=(2345510)O
32
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9.2 编码
数字系统的信息
数值
文字、图形 二进制代码
编码
为了表示
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9.2.1 有符号二进制数的编码
算术运算中: + 表示正数, - 表示负数计算机中: 0 表示正数, 1 表示负数,机器数算术运算: X=+1010110 Y=-1011100
机器数: X=01010110 Y=11011100
机器数的表示方法:原码、反码、补码
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1. 原码在数值的真值前加符号位。
例如: W=1101 X=-1011 Y=0.1001
Z=-0.1001 字长 n=5 。对应的原码: W=01101 X=11011
Y= 0.1001 Z=1 .1001
计算机中,用原码 实现运算时,一般是取绝对值参加运算,符号位单独处理。
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2. 补码将减法化为加法。是计算机的一种编码方式。
编码方式:
正数的补码是正数本身加上用 0 表示的符号位,与原码相同。
负数的补码是:用 1 表示符号位,数值各位按位求反后加 1 。
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例如: W=1101 X=-1011 Y=0.1001 Z=-0.1001 字长 n=5 。
对应的补码: [W] 补 =01101
[X] 补 =10101
[Y] 补 = 0.1001
[Z] 补 =1 .0111
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例:求 1101-1011=?
一般计算:
1101 -1011
0010
用计算机计算:
[ 01101] 补 +[ 10101] 补
100010 溢出
结果相同
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3. 反码
编码规则:正数的反码是数值,加上用 0
表示的符号位。
负数:用 1 表示符号位,真值
部分按位变反。
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例如: W=1101 X=-1011
Y=0.1001 Z=-0.1001 字长 n=5 。
对应的反码: [W] 反 =01101
[X] 反 =10100
[Y] 反 = 0.1001
[Z] 反 =1 .0110
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为了分别表示 N 个字符,所需的二进制数的最小位数:
N2n
编码可以有多种,数字电路中所用的主要是二–十进制码( BCD 码)。
BCD------Binary-Coded-Decimal
4.BCD码
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在 BCD 码中, 用四位二进制数表示0~9 十个数码。四位二进制数最多可以表示 16 个字符,因此 0~9 十个字符与这16 中组合之间可以有多种 情况,不同的对应便形成了一种编码。这里主要介绍:
8421 码 余 3码
5421 码 2421 码
简单介绍
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在 BCD 码中,十进制数 (N)D 与二进制编码 (a3a2a1a0)B 的关系可以表示为:
(N)D= W3a3 +W2a2+W1a1+W0a0
W3~W0 为二进制各位的权
所谓的 8421 码,就是指各位的权
重是 8 、 4 、 2 、 1 。
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0000000100100011
011001111000100110101011
110111101111
0101
1100
0100
0123
6789
1011
131415
5
12
4
0123
5
789
6
4
0123
56789
40
345678
2
9
1
0123
678
54
9
二进制数 自然码 8421 码2421 码 5421 码 余三码
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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)
特点:任意两个相邻的循环码,仅有一位不同。这样可避免出现误码。
例:四位二进制数 0101 0110 ,会出现短暂误码 0100 。采用格雷码就可以避免。
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2.奇偶校验码
由有效位和校验位组成。校验位可位于有效位之前,也可位于有效位之后。
奇校验码:当有效位中 1 的个数为偶数时,为 1 ,当有效位中 1 的个数为奇数时,为 0 。
偶校验码:当有效位中 1 的个数为偶数时,
为 0 ,当有效位中 1 的个数为奇数时,为 1 。
如下表,校验位位于有效位之后。
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0000000100100011
011001111000100110101011
110111101111
0101
1100
0100
0123
67891011
131415
5
12
4
二进制数 自然码 格雷0000000100110010
01010100
1100110111111110
101110011000
0111
1010
0110
奇校验 偶校验
000010001000100001110100001011011010111
01000010011
000000001100101001100100101010011000111
11000110010
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9.3 逻辑代数基础9.3.1 逻辑代数的特点和基本运算
在数字电路中,研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系,所以数字电路又称逻辑电路,相应的研究工具是逻辑代数(布尔代数)。
“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑运算,任何其它的逻辑关系都可以由它们构成。
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在逻辑代数中,逻辑 函数的变量只能取两个值(二值变量),即0 和 1 ,中间值 没有意义,这里的 0和 1只表示两个对立的逻辑状态,如电位的低高( 0 表示低电位, 1 表示高电位)、开关的开合等。
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( 1 )“与”逻辑A 、 B 、 C 都具备时,事件 F 才发
生。
E F
A B C&A
B
C
F
逻辑电路符号
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F=A•B•C
逻辑式逻辑乘法逻辑与
A FB C000 0100 0010 0110 0001 0101 0011 0111 1
真值表
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( 2)“或”逻辑A 、 B 、 C只有一个具备时,事件 F 就发生。
1
AB
C
F
逻辑电路符号A
E F
BC
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F=A+B+C
逻辑式逻辑加法逻辑或
A FB C000 0100 1010 1110 1001 1101 1011 1111 1
真值表
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( 3 )“非”逻辑A 具备时 ,事件 F 不发生; A 不具备
时,事件 F 发生。
逻辑电路符号
AE F
R
AF
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逻辑式逻辑非逻辑反
真值表
AF
A F0 11 0
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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=0 • 1=1 • 0=0
1 • 1=10+0=0
0+1=1+0=1+1=110
01
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1 )基本运算规则
A+0=A A+1=1
A • 0 =0 • A=0 A • 1=A
1AA AAA
0AA AAA
AA
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2 )基本代数规律
交换律
结合律
分配律
A+B=B+A
A• B=B • A
A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+B
A• (B • C)=(A • B) • C
A(B+C)=A • B+A • C
A+B • C=(A+B)(A+C)普通代数不适用 !
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3 )吸收规则1. 原变量的吸收:
A+AB=A
证明:A+AB=A(1+B)=A•1=A
利用运算规则可以对逻辑式进行化简。
例如:CDAB)FE(DABCDAB
被吸收
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2. 反变量的吸收:
BABAA
证明: BAABABAA BA)AA(BA
例如: DEBCADCBCAA
被吸收
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3.混合变量的吸收:CAABBCCAAB
证明:BC)AA(CAAB
BCCAAB
CAAB
BCAABCCAAB
例如:
CAAB
BCCAAB
BCDBCCAAB
BCDCAAB
1
吸收
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4 )反演定理:
BABA
BABA
A B AB
0 0 0 1 1 1 10 1 0 1 1 0 11 0 0 1 0 1 11 1 1 0 0 0 0
BA A B BA
可以用列真值表的方法证明:
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3. 运算规则1 )反演规则
将逻辑函数 F 表达式中所有的 “ .” 换成“ +” ,所有的“ +” 换成“ .” , “ 1”换成“ 0” , “ 0” 换成“ 1” ,原变量换成反变量,反变量换成变量,所得到的函数——反函数。例如:求逻辑函数 F=AB+CD 的反函数
根据反演规则: )()( DCBAF
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2 )对偶规则
)()( 1 CABAF
将逻辑函数 F 表达式中所有的 “ .” 换成“ +” ,
所有的“ +” 换成“ .” , “ 1” 换成“ 0” , “ 0” 换
成“ 1” ,所得到的函数就是函数 F 的对偶式
——记为 。F
CBAF
0 CABAF
CBAF
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9.3. 2 最小项和最小项表达式1. 真值表:将输入、输出的所有可能状态一一对应地列出的表格。
A B C F0 1 0 00 1 1 00 0 0 00 0 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1
n个变量可以有 2n个组合,一般按二进制的顺序,输出与输入状态一一对应,列出所有可能的状态。
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2. 最小项若一个具有 n变量的逻辑函数的“与项”包含了所有变量的原变量或反变量,则这一项称为最小项。
对两个变量 A 、 B :有四个最小项: BA BA BA AB
对三个变量 A 、 B 、C 有八个最小项: CBA CBA CBA BCA
CBA CBA CAB ABC
n 个变量构成 2n 个最小项
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3. 最小项表达式
由最小项组成的与或表达式
比如: ABCCBACBACBACBAF
若两个最小项只有一个变量以原、反区别,其他相都相同,称它们逻辑相邻。
最小项组成的与或表达式又称为逻辑函数的标准形式。
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ABCCBACBACBACBAF
逻辑相邻 CBCBACBA
逻辑相邻的项可以合并,消去一个因子
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4 . 卡诺图:
将 n 个输入变量的全部最小项用小方块阵列图表示,并且将逻辑相邻的最小项放在相邻的几何位置上,所得到的阵列图就是 n变量的卡诺图。
卡诺图的每一个方块(最小项)代表一种输入组合,并且把对应的输入组合的相应代码注明在阵列图的上方和左方。
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00 01
10 11
AB 0 1
0
1
两变量卡诺图 三变量卡诺图
ABC
00 01 11 10
0
1
000 001 011 010
100 101 111 110
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有时为了方便,用二进制对应的十进制表示单元编号。
ABC
00 01 11 10
0
1
0 1 3 2
4 5 7 6
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0000 0001 0011 0010
0100 0101 0111 0110
1100 1101 1111 1101
1000 1001 1011 1010
AB
CD00 01 11 10
00
01
11
10
四变量卡诺图
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AB
CD00 01 11 10
00
01
0 1 3 2
4 5 7 6
12 13 15 14
8 9 11 10
11
10
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0000 0001 0011 0010
0100 0101 0111 0110
1100 1101 1111 1101
1000 1001 1011 1010
AB
CD00 01 11 10
00
01
11
10
几何相邻 轴对称相邻
卡诺图的特点:( 1 )相邻小方格和轴对称小方格中的
最小项只有一个因子不同。
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( 2 )合并 2k 个最小项,可以消去 k 个逻辑变量。
0000 0001 0011 0010
0100 0101 0111 0110
1100 1101 1111 1110
1000 1001 1011 1010
AB
CD00 01 11 10
00
01
11
10消去一个变量。
CBA
消去两个变量。
BC
消去三个变量。
C
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1 0
0 1
AB 0 1
0
1
5. 用卡诺图表示逻辑表达式
BAABF
逻辑表达式中所 含的最小项用1 表示,不含的用 0 表示。
AB
BA
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ABC
00 01 11 10
0
1
1 1 0 1
1 0 0 1
CABCBACBACBACBAF
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ABC
00 01 11 10
0
1
0 1 0 1
1 0 1 1
F( A , B , C )=( 1 , 2 , 4 , 7 ) 1,2,4,7 单元取 1 ,其它取 0
逻辑表达式还可用每个最小项对应的单元数表示
7421 mmmm
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F(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11, 12,13,14,15)
AB
CD00 01 11 10
00
01
1 0 1 1
0 1 0 1
1 1 1 1
1 1 1 1
11
10
![Page 73: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/73.jpg)
9.3.4 逻辑函数的化简1 .利用逻辑代数的基本公式:例:
ABAC
)BC(A
)BCB(A
ABCBA
)CC(ABCBA
ABCCABCBAF
反变量吸收
提出 AB
=1
提出 A
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例: CBBCBAABF )CBBC(BAAB )(
反演
CB)AA(BC
)CC(BAAB
配项
CBBCAABC
CBACBAAB
被吸收被吸收
CB)BB(CAAB CBCAAB
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EWB仿真。由表达式列真值表
![Page 76: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/76.jpg)
EWB仿真化简
CBCAAB 代数式化简 结果不唯一
![Page 77: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/77.jpg)
2 利用卡诺图化简:
ABC
00 01 11 10
0
1
0 0 1 0
0 0 1 1
ABC
BCA
BC
BCAABC
![Page 78: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/78.jpg)
ABC
00 01 11 10
0
1
0 0 1 0
0 0 1 1 AB?
![Page 79: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/79.jpg)
ABC
00 01 11 10
0
1
0 0 1 0
0 0 1 1 AB
BC
F=AB+BC
化简过程:
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利用卡诺图化简的规则:
( 1 )卡诺圈内 1 的逻辑相邻的小方格应是 2k
个。
AB
CD00 01 11 10
00
01
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 1 0
1 1 1 0
11
10
AD
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AB
CD00 01 11 10
00
01
0 0 0 0
0 1 0 0
1 1 0 0
1 0 0 0
11
10
![Page 82: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/82.jpg)
( 2 )画卡诺圈时应首先考虑圈尽可能少,其次考虑圈尽可能大。
( 3 )各最小项可以重复使用。
( 5 )所有的 1 都被圈过后,化简结束。
( 6 )化简后的逻辑式是各化简项的逻辑和。
( 4 )注意利用无关项,可以使结果大大简化。
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例:化简 F(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11, 12,13,14,15)
AB
CD00 01 11 10
00
01
1 0 1 1
0 1 0 1
1 1 1 1
1 1 1 1
11
10A
DC
CB
DB
DCB
DCBDBCBDCAF
![Page 84: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/84.jpg)
DCBDBCBDCAF
![Page 85: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/85.jpg)
例:化简
AB
CD00 01 11 10
00
01
1 1 1 1
1 1 1 1
1 0 0 1
1 1 1 1
11
10
ABD
ABDF
![Page 86: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/86.jpg)
例:已知真值表如图,用卡诺图化简。A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 11 1 0 11 1 1 1
101 状态未给出,即是无所谓状态。
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ABC
00 01 11 10
0
1
0 0 0 0
1 X 1 1
化简时可以将无所谓状态当作 1或 0 ,目的是得到最简结果。
认为是 1
A
F=A
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与基本逻辑关系相对应门电路叫基本们主要有:与门、或门、非门
在数字电路中,一般用 高电平代表 1 、低点平代表 0 ,即所谓的正逻辑系统。
9.4 TTL 集成门电路9.4.1 门电路门电路是用以实现逻辑关系的电子电路
1. 基本门
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2. 几种常用的复合门
“与”、“或”、“非”三种基本门的逻辑组合,构成常见的复合门。
CBAF
与非:条件A 、 B 、 C 都具备,则 F 不发生。
&ABC
F
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CBAF
或非:条件A 、 B 、 C任一具备,则 F不 发生。
1ABC
F
BA
BABAF
异或:条件A 、 B 有一个具备,另一个不具备则 F 发生。
=1A
B
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BA
ABBAF
同或:条件A 、 B 有两个同时具备相同状态, F 发生。
=A
B
F
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1 .TTL 的基本与非门的基本原理
与分离元件电路相比,集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点,而且输入、输出电平匹配,所以早已广泛采用。根据电路内部的结构,可分为 DTL 、 TTL 、 HTL 、 MOS 管集成门电路。
9.4.1 TTL 与非门
( Transistor- Transistor-Logic )
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+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1A
BC
TTL与非门的内部结构
CBAF
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+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1A
BC
1 )任一输入为低电平( 0.3V )时
“0”
1V
不足以让T2 、 T5导通
三个 PN 结
导通需 2.1V
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+5V
F
R4R2
R1
3k
R5
T3
T4T1
b1c1A
BC
1 、任一输入为低电平( 0.3V )时
“0”
1V
uo
uo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平!
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+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1A
BC
2 、输入全为高电平( 3.4V )时
“1”
全导通
电位被嵌在 2.1V
全反偏 1V截止
![Page 97: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/97.jpg)
3 、输入全为高电平( 3.4V )时
+5V
F
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1c1A
BC
全反偏
“1”
饱和
uF=0.3V
ABCF 此电路
![Page 98: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/98.jpg)
一、电压传输特性2 .TTL 与非门的特性和技术参数
测试电路
&
+5V
ui u0
![Page 99: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/99.jpg)
u0(V)
ui(V)1 2 3
UOH
(3.4V)
UOL
(0.3V)
传输特性曲线
u0(V)
ui(V)1 2 3
UOH
“1”
UOL
(0.3V)
阈值 UT=1.4V
理想的传输特性
输出高电平
输出低点平
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1 )输出高电平 UOH 、输出低电平 UOL
UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值 UOH=3.4V UOL 0.3V 。 2 )阈值电压 UT
ui<UT 时,认为 ui 是低电平。ui>UT 时,认为 ui 是高电平。
UT=1.4V
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3 )开门电平 UON 、关门电平 UOFF
UON :保证输出为低电平时的最小输入高电
平, 其值为 2V 。
UOFF :保证输出为高电平时的最大输入低电
平,其值为 0.8V 。
UON越小,在输入高电平时,抗干扰能力越强
UOFF越大,在输入低电平时,抗干扰能力越强
![Page 102: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/102.jpg)
4 )高电平噪声容限 UNH ,低电平噪声容限 U
NLVUUU ONOHNH 4.024.2min )(
VUUU OLOFFNL 4.04.08.0max )(
噪声容限反映了 TTL 与非门的抗干扰能力,噪声容限越大,抗干扰能力越强。
![Page 103: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/103.jpg)
二、负载能力
& &?
1 )前后级之间电流的联系
![Page 104: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/104.jpg)
+5V
R4R2
R5
T3
T4
R1
T1
+5V
前级输出为 高电平时
前级 后级
反偏
流出前级电流 IOH
(拉电流)
![Page 105: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/105.jpg)
前级输出为 低电平时+5V
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1c1
R1
T1
+5V
前级 后级
流入前级的电流 IOL 约 1.4mA (灌电流 )
![Page 106: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/106.jpg)
1
15OL R
beTT5I
结压降的压降
mA4.13
7.03.05
灌电流的计算饱和
+5VR2
R1
3k
T
2
R3
T1
T5
b1 c1
R1
T1
+5V
![Page 107: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/107.jpg)
名称及符号 含义
输入低电平电流 IiL 输入为低电平时流入输入端的电流-1 .4mA。
输入高电平电流 IiH 输入为高电平时流入输入端的电流几十μ A。
IOL 及其极限 IOL(max) 当 IOL> IOL(max)时,输入不再是低电平。
IOH 及其极限 IOH (max) 当 IOH >IOH(max)时,输出不再是高电平。
关于电流的技术参数
![Page 108: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/108.jpg)
2 )扇出系数
与非门能带同类门的最大个数
+5V
R4R2
R5
T3
T4
T1
前级
T1
T1IiH1
IiH3
IiH2
IOH
前级输出为 高电平时 例如:
![Page 109: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/109.jpg)
+5V
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1c1
前级
IOL
IiL1
IiL2
IiL3
前级输出为 低电平时
![Page 110: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/110.jpg)
输出低电平时,流入前级的电流(灌电流):
2iL1iLOL III
输出高电平时,流出前级的电流(拉电流):
2iH1iHOH III
与非门的扇出系数一般是 10 。
![Page 111: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/111.jpg)
3 )输入端接一电阻 R接地
R ui
“1”,“0”?+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1
![Page 112: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/112.jpg)
R 较小时 ui<UT T2 不导通,输出高电平。
)U5(RR
Ru 1be1
i
R3
R3.4
R ui
+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1
![Page 113: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/113.jpg)
R增大 Ruiui=UT 时,输出低电平。
R3
R3.4)V(4.1
R 临界 =1.45K
R ui
+5V
F
R4R2
R1
3k
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
b1c1
![Page 114: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/114.jpg)
1 、悬空的输入端相当于接高电平。
2 、为了防止干扰,可将悬空的输入端接高电平。
关于输入电阻的两点说明
![Page 115: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/115.jpg)
4 )平均传输时间
t
ui
o
t
uo
o
50%
50%
tpd1 tpd2
平均传输时间
)tt(2
1t 2pd1pdpd
Tpd1 下降延迟时间
Tpd2 上升延迟时间
![Page 116: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/116.jpg)
三、 TTL 门电路系列介绍
TTL 门电路分为两种系列: 54 系列和 74 系列
1 ) 54/74 : 标准系列2 ) 54/74H : 高速系列3 ) 54/74S : 肖基特(抗饱和)系列4 ) 54/74LS : 低功耗肖基特系列5 ) 54/74AS : 先进肖基特系列6 ) 54/74ALS :先进低功耗肖基特系列
![Page 117: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/117.jpg)
9.4.3 集电极开路的与非门( OC门)
+5V
F
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1c1A
BC
集电极悬空
T3
无 T3,T4
Open Collector Gate
1.OC 门的工作原理
![Page 118: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/118.jpg)
&
符号
!
![Page 119: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/119.jpg)
+5V
F
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1c1A
BC
应用时输出端要接一个负载电阻 RL
RL
UP
![Page 120: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/120.jpg)
+5V
F
R2
R1
3k
T2
R3
T1
T5
b1 c1ABC
当 A 、 B 、 C全为高电平时, T2 T5均饱和,输出端为低电平 0.3V 。
RL
UP
当 A 、 B 、 C 中有一个 低电平时, T2 T5均截止,输出端为
高电平 E PV 。
![Page 121: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/121.jpg)
OC 门可以实现“线与”功能
&
&
&
UCC
F1
F2
F3
F
F=F1F2F3
RL
输出级
UCC
RL
T5
T5
T5
![Page 122: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/122.jpg)
F=F1F2F3?
UCC
RL
F1
F2
F3
F
任一导通
F=0
![Page 123: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/123.jpg)
UCC
RL
F1
F2
F3
F
全部截止
F=1
F=F1F2F3?
所以: F=F1F2F3!
![Page 124: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/124.jpg)
2. 负载电阻 RL 和电源 UCC 可以根据情况选择
&
+10V
COMS门
实现 TTL 门与 CMOS 门的连接
![Page 125: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/125.jpg)
9.4.4 三态输出门( TS门)
+5V
F
R4R2
R1
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
AB
DE E
E--- 控制端
1. 三态输出门的电路结构
![Page 126: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/126.jpg)
+5V
F
R4R2
R1
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
AB
DE E
0 1
截止
ABF
![Page 127: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/127.jpg)
+5V
F
R4R2
R1
T2
R5
R3
T3
T4T1
T5
AB
DE E
1 0
导通 截止
截止
高阻态
![Page 128: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/128.jpg)
符号
输出高阻
0E
1E
ABF
功能表
低电平起作用
&A
BF
E
![Page 129: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/129.jpg)
符号
输出高阻
1E
0E
ABF
功能表
高电平起作用
&A
BF
E
![Page 130: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/130.jpg)
E1
E2
E3
公用总线
0
1
0
三态门主要作为 TTL 电路与总线间的接口电路
2. 用途:
E1 、 E2 、E3 分时接入高电平
![Page 131: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/131.jpg)
9.5 MOS 门电路1. MOS 反相器
0 UDS
ID
ui
uo
UCC
R
负载线
ui=“1”
ui=“0”
uo=“0” uo=“1”
![Page 132: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/132.jpg)
ui
uo
UCC
ui
uo
UCC
实际结构 等效结构
![Page 133: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/133.jpg)
2 CMOS 反相器
UCC
S
T2D
T1
A F
NMOS 管
PMOS 管
CMOS 电路Complementary
![Page 134: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/134.jpg)
UCC
S
T2D
T1
ui uo
ui=0
截止
ugs2=UCC
导通
u 0 =“1”
工作原理:
![Page 135: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/135.jpg)
UCC
S
T2D
T1
ui uo
ui=1
导通
截止
u 0 =“0”
工作原理:
![Page 136: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/136.jpg)
抽象成电气开关UDD=5V
UIN=L UOUT=H
UDD=5V
UIN=H
UOUT=L
![Page 137: 电工电子技术 CAI 教学课件](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061316/56812be6550346895d9063c2/html5/thumbnails/137.jpg)
3 CMOS 电路的优点
1、静态功耗小。
2、允许电源电压范围宽( 318V )。
3 、扇出系数大,抗噪容限大。