数字电路特点和分析方法
数字逻辑门电路的设计与分析
数字逻辑门电路的设计与分析数字逻辑门电路在现代电子领域中起着至关重要的作用，它是由逻辑门组成的，用于处理和操作二进制数字。
本文将介绍数字逻辑门电路的设计原理及其分析方法，帮助读者更好地理解和应用数字逻辑门电路。
一、数字逻辑门电路的基本组成数字逻辑门电路由逻辑门组成，逻辑门是基本逻辑运算的实现。
常见的逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）以及异或门（XOR）等。
1. 与门（AND门）与门是实现逻辑“与”运算的基本逻辑门。
它有两个或多个输入，只有当所有输入都为高电平时，与门的输出才为高电平；否则，输出为低电平。
2. 或门（OR门）或门是实现逻辑“或”运算的基本逻辑门。
它有两个或多个输入，只要有一个或多个输入为高电平时，或门的输出就为高电平；只有当所有输入都为低电平时，输出才为低电平。
3. 非门（NOT门）非门是实现逻辑“非”运算的基本逻辑门。
它只有一个输入，当输入为高电平时，非门的输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
4. 与非门（NAND门）与非门是在与门的基础上再加上一个非门组成的逻辑门。
与非门的输出与与门相反，当所有输入都为高电平时，输出为低电平；否则，输出为高电平。
5. 或非门（NOR门）或非门是在或门的基础上再加上一个非门组成的逻辑门。
或非门的输出与或门相反，只有当所有输入都为低电平时，输出为高电平；否则，输出为低电平。
6. 异或门（XOR门）异或门是实现逻辑“异或”运算的逻辑门。
它有两个输入，当两个输入的电平不同时，输出为高电平；当两个输入的电平相同时，输出为低电平。
二、数字逻辑门电路的设计原理数字逻辑门电路的设计需要根据具体的逻辑需求和功能来确定逻辑门的连接方式。
以下是数字逻辑门电路设计的一般步骤：1. 确定逻辑运算需求首先，要明确需要实现的逻辑运算，比如“与”、“或”、“非”、“异或”等。
2. 选择逻辑门类型根据逻辑运算需求，选择合适的逻辑门类型进行组合和连接。
电子技术基础》数字电路教案(张兴龙主编教材)
《电子技术基础》数字电路教案（张兴龙主编教材）一、教学目标1. 理解数字电路的基本概念、特点和分类。
2. 掌握逻辑门、逻辑函数及其转换方法。
3. 熟悉常用的逻辑门电路及其应用。
4. 能够分析简单的数字电路系统。
二、教学内容1. 数字电路的基本概念数字信号与模拟信号的区别数字电路的组成与特点数字电路的分类2. 逻辑门与门、或门、非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能和真值表逻辑门的符号表示方法逻辑门的电路实现方法3. 逻辑函数及其转换方法逻辑函数的定义和表示方法逻辑函数的代数化简方法逻辑函数的卡诺图化简方法4. 常用的逻辑门电路及其应用与非门、或非门、与门、或门等电路的原理和应用缓冲器、反相器、多路选择器、编码器等电路的原理和应用5. 数字电路系统分析数字电路系统的组成和特点数字电路系统的设计方法数字电路系统的仿真与测试方法三、教学方法1. 采用讲授法，讲解数字电路的基本概念、逻辑门的功能和应用。
2. 采用案例分析法，分析具体的逻辑函数和逻辑门电路。
3. 采用实践操作法，让学生动手搭建简单的数字电路系统，提高实际操作能力。
四、教学准备1. 教学课件：制作相关的教学课件，图文并茂地展示教学内容。
2. 实验器材：准备数字电路实验板、逻辑门电路芯片等实验器材。
3. 教学软件：准备数字电路仿真软件，用于电路仿真和测试。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，评估学生的参与度。
2. 作业完成情况：评估学生完成作业的质量和速度。
3. 实验报告：评估学生在实验中的操作能力和对实验结果的分析能力。
4. 期末考试：设置相关的试题，评估学生对数字电路知识的掌握程度。
六、教学难点与解决策略1. 教学难点：逻辑函数的化简方法及数字电路系统的设计。
2. 解决策略：通过案例分析和实践操作，让学生反复练习逻辑函数的化简方法，以及数字电路系统的设计步骤。
提供辅导资料和在线解答，帮助学生解决疑难问题。
七、教学进度安排1. 课时：共计40课时，每课时45分钟。
第13数字电子技术基础
第三节 时序逻辑电路 一、 RS触发器
2 同步RS触发器 1.电路结构和逻辑符号 为使基本RS触发器能在时钟源的控制下工作，在基本RS 触发器输入端加两个两输入与非门作为引导门，如图所示。
第三节 时序逻辑电路 一、 RS触发器
2.逻辑功能
第三节 时序逻辑电路 一、 RS触发器
13.3 逻辑代数及逻辑函数化简
一、 逻辑代数基本公式
返回
13.3 逻辑代数及逻辑函数化简
一、 逻辑代数基本公式
3.逻辑代数的基本规则 (1)代入规则。在任何一个逻辑等式中，如果等式两边出现相同的变量， 如变量A，可以将所有含A的地方代之以同一个逻辑函数F，等式仍然成立， 这个规则就称为代入规则。 (2)反演规则。对逻辑等式F取非 (即求其反函数)称为反演。可以通过 反复使用摩根定律求得，也可以运用由摩根定律得到的反演规则一次写出。 (3)对偶规则。如果两个逻辑式相等，那么它们的对偶式也一定相等， 这就是对偶规则。
（4）数码显示器
三、
组合逻辑电路的种类
半导体数码管 半导体数码管是将7个发光二极管 排列成“日”字形状制成的
三、
组合逻辑电路的种类
数码显示译码器 数码显示译码器的原理图如图13-18（a）所示。输入的是8421BCD码，输出 的是相应a、b、c、d、e、f、g端的高、低电平。 若数码显示译码器驱动的是共阴数码管，如图13-18（b）所示。
第14章 组合逻辑电路和时序逻辑电路 第一节 集成门电路
一、TTL集成逻辑门电路 1、TTL集成逻辑门电路 TTL是三极管-三极管逻辑门电路的英文缩写，它具有 工作速度快、带负载能力强、工作稳定等到优点。 常用的TTL门电路有反相器、与非门、或非门、OC门、 三态门等。 2、其他类型TTL逻辑门 (1)、OC门 把集电极开路的与非门称为OC门。几个OC门电路并联 在一起，只要外接一个负载电阻即可，它能实现线与功能。 （2）、三态门（TSL门） 具有3种输出状态高电平、低电平、高电阻的门电路， 称为三态门电路。在高阻态下，输出端相当于开路。它能 实现信号的单向传输、双向传输的控制。
9-1数字电路的特点及分析方法9-2晶体管的开关特性
题新课端，VD导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。
端，VD截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态。
当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。
二极管开关的应用限幅电路又称削波电路。
削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。
）串联型上限幅电路电路及限幅波形如图所示。
② 工作过程1v ≥G V →VD 截止→I O v v = 1v < G V →VD 导通→G O V v =它是限幅电平为G V 的下限幅度电路，又因二极管与负载电阻并联，所以电路全称为“限幅电平为G V 的并联型下限幅电路”。
（3）结论串联型限幅电路是利用二极管截止起限幅作用；而并联限幅电路是利用二极管导通起限幅作用。
2．钳位电路 （1）电路组成把输入信号的底部或顶部钳制在规定电平上的电路称为钳位电路。
顶部电位在零电平的钳位电路如图所示。
（1）三极管的饱和条件条件：基极电流足够大，即BS B I I >>。
BS I 为临界饱和基极电流。
也可表示为：B I ≥cCCBS R V I β=（2）特点三极管处于饱和导通状态相当于开关的接通状态。
2．截止条件及其特点 （1）三极管的截止条件为输入为低电位时，即V 0I =v 时，三极管V 截止，输出为高电位，输入为高电位时，即V 3I =v 时，三极管V 饱和导通，输出为低电位，1R 的两端并联一个适量的电容器S C ，就可达到提高开关速度的V新课 当决定一件事情的几个条件完全具备之后，这件事情才能发生，否则不发生。
能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。
两输入端均为高电平时，二极管1VD 、2VD 导通，两输入端均为低电平，或有一个输入端为低电平时，与低电平相连接的二0 V ）。
出1 出0Y = A ·B当决定一件事情的几个条件中，只要有一个条件得到满足，这件事情就会发生。
两输入端均为低电平时，二极管1VD 、2VD 截止，两输入端有一个输入端为高电平，或全为高电平时，与高电平相连接的二就高电平（3 V ）。
数字电子技术》电子教案
《数字电子技术》电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的基本概念数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字逻辑基础逻辑门逻辑函数逻辑代数1.3 数字电路的表示方法逻辑电路图真值表卡诺图第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用2.2 常见的组合逻辑电路编码器译码器多路选择器算术逻辑单元2.3 组合逻辑电路的设计方法最小化方法卡诺图化简法逻辑函数的优化第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用3.2 常见的时序逻辑电路触发器计数器寄存器移位寄存器3.3 时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的建模状态编码的设计时序逻辑电路的仿真第四章：数字电路的设计与仿真4.1 数字电路设计流程需求分析逻辑设计电路实现测试与验证4.2 数字电路仿真技术数字电路仿真原理常用仿真工具仿真举例4.3 数字电路的测试与维护数字电路测试方法故障诊断与定位数字电路的维护与优化第五章：数字系统的应用5.1 数字系统概述数字系统的定义数字系统的特点数字系统的应用领域5.2 数字系统的设计方法数字系统设计流程数字系统模块划分数字系统的设计工具5.3 数字系统的应用实例数字控制系统数字通信系统数字音频处理系统第六章：数字集成电路6.1 数字集成电路概述数字集成电路的分类数字集成电路的优点数字集成电路的应用6.2 集成电路的制造工艺晶圆制造集成电路布局布线集成电路的封装与测试6.3 常见数字集成电路MOSFETCMOS逻辑门集成电路的封装类型第七章：数字信号处理器（DSP）7.1 数字信号处理器概述数字信号处理器的定义数字信号处理器的特点数字信号处理器的应用7.2 数字信号处理器的结构与工作原理中央处理单元（CPU）存储器输入/输出接口7.3 数字信号处理器的编程与开发编程语言开发工具与环境编程举例第八章：数字系统的可靠性8.1 数字系统的可靠性概述数字系统可靠性的重要性影响数字系统可靠性的因素数字系统可靠性评估方法8.2 数字系统的容错技术冗余设计容错算法故障检测与恢复8.3 数字系统的可靠性测试与验证可靠性测试方法可靠性测试指标可靠性验证实例第九章：数字电子技术的创新与应用9.1 数字电子技术的创新新型数字电路技术数字电子技术的研究热点数字电子技术的未来发展趋势9.2 数字电子技术的应用领域物联网生物医学工程9.3 数字电子技术的产业现状与展望数字电子技术产业概述我国数字电子技术产业发展现状数字电子技术的市场前景第十章：综合实践项目10.1 综合实践项目概述项目目的与意义项目内容与要求项目评价与反馈10.2 综合实践项目案例数字频率计的设计与实现数字音调发生器的设计与实现数字控制系统的设计与实现10.3 项目实施与指导项目实施流程项目指导与支持项目成果展示与讨论重点和难点解析1. 数字电路基础：理解数字电路的基本概念、特点及应用领域，掌握逻辑门、逻辑函数和逻辑代数的基础知识，熟悉数字电路的表示方法。
数字电路第一章
绪论一、数字电路特点1、什么是数字电路电子电路按信号分成二类模拟电路数字电路模拟电路：信号连续分布 举例模拟电路—线性电路 0IV K V = 一次线性方程 线性 非线性数字电路：信号不连续—脉冲数字电路也称脉冲电路数字电路主要应用矩形波正逻辑高电平 1低电平 0“”“”二元码2、数字电路工作状态数字信号0、1表示二个相反的状态，因此原则上凡是能够代表二个相反的状态的任何方法都可以表示为数字信号，典型机械开关 导通“1 断开“0→→所以数字电路也称开关电路3、数字电路抗干扰性强二、数字电路的应用1、数字通讯2、数控装置 计算机控制操作设备3、数字计算机（最广泛、最杰出的应用）算盘1857年，Hill计数器1890年人口普查使用的制表机第二代1951年，IBM开始决定开发商用电脑，聘请冯·诺依曼担任公司的科学顾问，1952年12月研制出IBM第一台存储程序计算机，也是通常意义上的电脑，这是IT历史上一个重要的里程碑。
它叫IBM 701。
第一代1946年启动“埃尼阿克”（ENIAC）计算机1958年8月16日第一个集成电路第三代1964年4月7日，IBM主席Tom Watson,System 360。
Jr.亲自发布System 360。
超级计算机IBM蓝色基因落户德日计算相当于1.5万台PC（ 2006年）第一章逻辑代数基础前面二进制数表示方法不讲，其它学科介绍，本书不用这些概念。
二进制逢二进一1101，110 ++右面给出常用的四位二进制逐一递增的8.4.2.1码。
§1.1 基本概念公式和定理1．1．1 基本和常用逻辑运算一、三种基本逻辑运算1、 与逻辑（与运算、逻辑乘）与逻辑—全部条件具备，事件发生。
下图用机械开关来表示与逻辑运算。
功能表开、关，亮、灭是一个二元状态，可以用0、1码表示 ②真值表 ①赋值合，亮断10，灭→→③与逻辑式 YA B =⋅④逻辑图（符号）多端输入（多个开关） Y ABC =上述逻辑运算的器件称“门” 对应与逻辑称“与门”2、 或逻辑（逻辑加）或逻辑— 一个或一个以上条件具备，事件发生。
第一章.数字逻辑电路基础知识
A
Z
Z=A A Z
实际中存在的逻辑关系虽然多种多样，但归结 起来，就是上述三种基本的逻辑关系，任何复杂 的逻辑关系可看成是这些基本逻辑关系的组合。
B Z
E
真值表
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Z 0 1 1 1
逻辑符号 曾用符号
A B Z
逻辑表达式
Z A B
Z=A∨B 完成“或”运算功能的电路叫“或”门
3．“非”（反）逻辑-----实现 的电路叫非门（或反相器
定义：如果条件具备了，结果 便不会发生；而条件不具备时结果 一定发生。因为“非”逻辑要求对 应的逻辑函数是“非”函数，也叫 “反”函数 或“补”函数
数字集成电路发展非常迅速-----伴
随着计算机技术的发展： • 2．中规模集成电路
（MSI） 1966年出现， 在一块硅片上包含 • 1．小规模集成电 100-1000个元件或10路（SSI） 1960 100个逻辑门。如 ： 集成记时器，寄存器， 年出现，在一块硅 译码器。 片上包含10-100 • TTL：Transister个元件或1-10个逻 Transister Logic 辑门。如 逻辑门 • SSI：Small Scale 和触发器。 Integration • MSI：Mdeium Scale Integration）
f(t)
t 模拟信号
f(t)
Ts 2Ts 3Ts
t
抽样信号
f(KT)
数字信号T 2T 3T
t
二．数字电路的特点：
模拟电路的特点：主要是研究微弱信号的放 大以及各种形式信号的产生，变换和反馈等。
数字电路的特点：
1 基本工作信号是二进制的数字信号，只 有0，1两个状态，反映在电路上就是低电平 和高电平两个状态。（0，1不代表数量的大 小，只代表状态 ） 2 易实现：利用三极管的导通（饱和）和 截止两个状态。-----（展开：基本单元是 连续的，从电路结构介绍数字和模拟电路的 区别）
数字电路第一章
脉冲信号及脉冲参数
0.9Um
Um
0.5Um
0.1Um
tr
tf
•脉冲幅度Um：脉冲波底到波顶变化最大值； •脉冲. 上升时间（脉冲前沿）tr：
脉冲波形上升沿从0.1Um上升到0.9Um所需要的时间。 •脉冲下降时间（脉冲后沿）tf：
脉冲波形下降沿从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。 •脉冲宽度tw：脉冲波形前后沿幅度在0.5Um两点间的时间间隔。 •脉冲周期T：在周期脉冲信号中，两个相邻脉冲同相点之间的时间间 隔，有时也用频率ƒ=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。 •占空比q：定义为脉冲宽度与脉冲周期的比值，即：q = t w
– 8421码，2421码， – 5421码，余３码
• 格雷码（无权码）（Gray Code）
• 字符代码－ＡＳＣＩＩ码
1.1.3 码制
• 二-十进制码─ＢＣＤ码
– 用四位二进制数码表示一位十进制数的方 法称为二-十进制代码，简称ＢＣＤ码 （Binary Coded Decimal）
– 常见的ＢＣＤ码：
– 禁用码为：0000, 0001， 0010, 1101，1110, 1111
十进制 数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8421 码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
余3码
0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100
模拟信号：在时间和数值上都是连续的信号，并且把 工作在模拟信号下的电子电路称作模拟电路。
数字信号：在时间和数值上都是离散的信号，并且把 工作在数字信号下的电子电路称作数字电路。
数字电路第6章(1时序逻辑电路分析方法)
数字电路第6章(1时序逻辑电路分析方法)1、第六章时序规律电路本章主要内容6.1概述6.2时序规律电路的分析方法6.3若干常用的时序规律电路6.4时序规律电路的设计方法6.5时序规律电路中的竞争-冒险现象1.时序规律电路的特点2.时序规律电路的分类3.时序规律电路的功能描述方法§6.1概述一、时序规律电路的特点1、功能：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入；还与电路原来的状态有关。
例:串行加法器:两个多位数从低位到高位逐位相加一、时序规律电路的特点2.电路结构①包含存储电路和组合电路，且存储电路必不行少；②存储电路的输出状态必需反馈到组合电路输入端，与输入变量共同确定组合规律的输出。
yi:输出信号xi:输2、入信号qi:存储电路的状态zi:存储电路的输入可以用三个方程组来描述：Z=G(X,Q)二、时序电路的分类1.依据存储电路中触发器的动作特点不同时序电路存储电路里全部触发器有一个统一的时钟源;触发器状态改变与时钟脉冲同步.同步：异步：没有统一的时钟脉冲，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
二、时序电路的分类2.依据输出信号的特点不同时序电路输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且还取决于输入变量。
Y=F(X,Q)米利(Mealy)型：穆尔(Moore)型：输出状态仅取决于存储电路的状态。
犹如步计数器Y=F(Q)三、时序规律电路的功能描述方法描述方法3、规律方程式状态转换表状态转换图时序图三、时序规律电路的功能描述方法(1)规律方程式：写出时序电路的输出方程、驱动方程和状态方程。
输出方程反映电路输出Y与输入X和状态Q之间关系表达式；驱动方程反映存储电路的输入Z与电路输入X和状态Q之间的关系状态方程反映时序电路次态Qn+1与驱动函数Z和现态Qn之间的关系三、时序规律电路的功能描述方法(2)状态〔转换〕表：反映输出Z、次态Qn+1和输入X、现态Qn间对应取值关系的表格。
(3)状态〔转换〕图：(4)时序图：反映时序规律电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向图形。
数字电路基础
返回
与逻辑
当决定一事件结果的所有条件都满足 时，结果才会发生，这种条件和结果之 间的关系称为与逻辑关系。
如图所示电路，只有当S1、S2都闭合时，灯才会亮，
若有一个开关不闭合，灯就不会亮。
S1
E
S2
EL
返回
与门电路
用二极管组成的与门电路：
A B
+12V VD1 3.9KΩ L
与门电路的符号：
A B & L
返回
或门电路
二极管组成的或门电路： 或门电路的符号： A B ≥1
A B L
3.9KΩ
-12V
L
VA
VB
VD1 导通
VD2 导通
VL 0V
0V 0V
截止 优先导通 3V 或门电 0V 3V 路的输 3V 0V 优先导通 3V 截止 入与输 3V 3V 3V 导通 导通 出关系
返回
由上表可知，只要有一个输入端为高电平时，输出就 是高电平，只有当输入全为低返回
应用举例
A 1 L 门关 闭 A
L=A
门打 开
L
返回
定义：
与门、或门和非门是基本 门电路，我们常把他们组 合起来，成为与非门电路、 或非门电路、与或非门电 路和异或门电路等，称为 复合逻辑门电路。
复 合 逻 辑 门 电 路
返回
一个与门和一个非门连接起来， 便组成一个与非门电路。
与非 门电 路
“有0出0，全1出1 ”，这样的关系就是与逻辑关系。 逻辑表达式：
L=A B 或 L=AB
运算规则： 0 • 0=0 0 • 1=0 1 • 0=0 1 • 1=1
与门电路的真值表
A 0 0 1 1