第5章 数字电路基础课件.ppt

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1、 数字信号和模拟信号数字信号和模拟信号电电子子电电路路中中的的信信号号模拟信号模拟信号数字信号数字信号幅度随时间连续变化幅度随时间连续变化的信号的信号例：正弦波信号、锯齿波信号等。例：正弦波信号、锯齿波信号等。幅度不随时间连续变幅度不随时间连续变化化,而是跳跃变化而是跳跃变化计算机中计算机中,时间和幅度都不连续时间和幅度都不连续,称称为离散变量为离散变量模拟信号模拟信号tV(t)tV(t)数字信号数字信号高电平高电平低电平低电平上升沿上升沿下降沿下降沿模拟电路与数字电路的区别模拟电路与数字电路的区别1.1.工作任务不同：工作任务不同： 模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、模拟电路研

2、究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关系；失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系间的逻辑关系（因果关系）。（因果关系）。 模拟电路中的三极管工作在线性放大区模拟电路中的三极管工作在线性放大区, ,是一个放是一个放大元件；大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态, ,起开关作用起开关作用。 因此，基本单元电路、分析方法及研究的范围均不因此，基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。同。2.2.三极管的工作状态不同：三极管的工作状态不同：模拟电路研究的问题模拟电路研究的问题引言引言基本电路

3、元件基本电路元件: :基本模拟电路基本模拟电路: :晶体三极管晶体三极管场效应管场效应管集成运算放大器集成运算放大器 信号放大及运算信号放大及运算 ( (信号放大、功率放大）信号放大、功率放大） 信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波）信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波） 信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、）数字电路研究的问题数字电路研究的问题基本电路元件基本电路元件引言引言基本数字电路基本数字电路逻辑门电路逻辑门电路触发器触发器 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序电路（时序电路（寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲整形电路寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲

4、整形电路） A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器转换器我们把多位数字中每一位的构成方法以及由我们把多位数字中每一位的构成方法以及由低位向高位进位的规则称为低位向高位进位的规则称为进位计数制进位计数制。十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制进制转换进制转换不同的数字组合用来区分同一类的事物，此时该数字不同的数字组合用来区分同一类的事物，此时该数字组合已经失去了衡量大小的功能，我们称之为组合已经失去了衡量大小的功能，我们称之为代码代码。编制代码时遵循的规则被称为编制代码时遵循的规则被称为码制码制。84218421码码52115211码码余余3 3码码数字电路要研究的是电路的输入输出之间

5、的数字电路要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关系，所以数字电路又称逻辑电路逻辑电路，相应的，相应的研究工具是研究工具是逻辑代数（布尔代数）逻辑代数（布尔代数）。三三人人表表决决电电路路10A+5VBCRFA B C F00000001101110001111010010111 011真值表真值表BALBABALBABALABLBABALABCCABCBABCAL。B, AABCF00000001101110001111010010111011真值表真值表AAAA100011AA01AAAAABBAABBA)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)()(

6、)()(CABACBA分配律分配律: :A+BC=(A+B)(A+C)A+BC=(A+B)(A+C)求证求证: : A+BC=(A+B)(A+C)A+BC=(A+B)(A+C)证明证明: :右边右边 =(A+B)(A+C)=(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC ; =AA+AB+AC+BC ; 分配律分配律=A +A(B+C)+BC ; =A +A(B+C)+BC ; 结合律结合律,AA=A,AA=A=A(1+B+C)+BC ; =A(1+B+C)+BC ; 结合律结合律=A =A 1+BC ; 1+B+C=1 1+BC ; 1+B+C=1=A+BC ; A =A+BC ; A 1=1

7、 1=1= =左边左边BABABABAAAAAAAAA ABBAA)(BABAA)()()()(CABACBCABACAABBCCAAB反演定理（德摩根定理）反演定理（德摩根定理）AB =A+B A+B = AB用真值表证明用真值表证明A B AB A+B 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 证明证明: :A+AB=A+BA+AB=A+B: : 红色变红色变量被吸收掉！量被吸收掉！A+AB =A+AB+AB =A+(A+A)B =A+ 1B ; A+A=1 =A+B证明证明: :AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC =AB+AC+ABC+ABC =AB(1+

8、C) +AC(1+B) =AB +ACAB+AC+BC =AB+AC证明证明: :1. 1. 利用逻辑代数公式化简利用逻辑代数公式化简（1）并项法）并项法 A+A=1（2）吸收法）吸收法 A+AB=A（1+B）=A（3）消去法）消去法 A+AB=A+B（4）配项法）配项法 A=A（B+B）例例 ：证明证明AB+AC+BC=AB+AC解：解：AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC =AB+AC+ABC+ABC=AB+ABC+AC+ABC=AB(1+C)+A(1+B)=AB+AC例：证明例：证明A+AB=A+B例：证明：若例：证明：若 F=AB+AB则则 F=AB+A B 解：解：F=AB+

9、AB=ABAB=(A+B)(A+B) =AA+AB+A B+BB =AB+A B解：解： A+AB=（A+A）（）（A+B） =（A+B）吸收法吸收法并项法并项法配项法配项法 化简化简 F=ABC+ABD+ABC+CD+BD解：解：F=ABC+ABC+CD+B(AD+D)= ABC+ABC+CD+B(A+D)= ABC+ABC+CD+BA+BD=AB +ABC+CD+BD=B(A+AC)+CD+BD=B(A+C)+CD+BD=BA+BC+CD+BD=BA+B(C+D)+CD=BA+BCD+CD=BA+B+CD=B(A+1)+CD=B+CD消去法消去法ABCCABCBABCALABCCABCBA

10、BCAL)()()(ABCCABABCCBAABCBCA)()()(CCABBBACAABCABACBC )(CBACBABABAABL)(CBACBABABAABL)(CBACBABA)(CBACBABABACACBABCALCACACBABCALCBBACBABCA)(CBACABCBABCACBACABCBABCALABC001001 11 10ABC001001 11 10ABC001001 11 10CABACABALDCBACDDCBDBALDCBACDDCBDBALDCBACDBBAADCBAADCCBA)()()(CDBADCABDCBADCBACDBADCBACDBABCDA

11、ABCDDCBACDDCBDBALCDBADCABDCBADCBACDBALDCBACDBABCDAABCDAB0001 11 10CD00011110CBABDDAL四种四种表示方法表示方法Y=AB + ABY=AB + AB逻辑代数式逻辑代数式( (逻辑表示式逻辑表示式, , 逻辑函数式逻辑函数式) )1 11 1& & &11A AB BY Y 逻辑电路图逻辑电路图: :卡诺图卡诺图 将逻辑函数输入变量取值的不同组合与将逻辑函数输入变量取值的不同组合与所对应的输出变量值用列表的方式一一对应列出所对应的输出变量值用列表的方式一一对应列出的表格。的表格。n2N N个输入变量个输入变量 种组合种组合。真值表：真值表：小结小结: :逻辑函数的表示法逻辑函数的表示法本章应重点掌握的内容