数电第二章
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数电讲义--2章
1.0
VOL（max）0.5
输入标 准低电
平
0.4V
VNL
D VNH
E
V V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
SL VOFF VON
SH
Vi (V)
输入标准
高电平
2. 输入特性
+VCC
1) 输入伏安特性
iI
R1 3kΩ
1
-1.6 mA
<50 uA vI A
31
B
T1
1.4 V
和边沿，T4放大。 VO随iOH变化不大。 当由i于Oi以OHH受↑：线时功性,R耗变4上的化压限。降制增，大i0，H过T大3 、会T4烧饱毁和T，4管V，O随所
功耗 1mW IOH 400 A
输出高电平时的扇出系数 3.6V
R2 750Ω 2T3 Vc2 1 3 R4
VO
+VCC
R 4 +5V 100Ω
抗干扰能力越强。 高电平噪声容限
VNH= VSH ¯ VON 。
VNH越大，输入为1态下
抗干扰能力越强。
Vo (V)
4.0 A B
3.5
3.0
VOH（min）2.5 2.4V
C
2.0
1.5
A(0V, 3. 6V) B(0.6V, 3.6V) C(1.3V, 2.48V) D(1.4V, 0.3V) E(3.6V, 0.3V)
• 导通(VD>VTH) • 2、二极管的开关时间
截止5V(VDR<VT+H)
0V
D VD
uo
_
VF Vi
二极管开关状态的转换需要时间：
t1 t2
数字电路 第二章 逻辑代数基础.
由“与”运算的真值表可知 运算法则为： “与”运算法则为： 有0出 0⋅0=0 1⋅0=0 0 0⋅1=0 1⋅1=1 全1为 1
⒊ 表达式 逻辑代数中“ 逻辑关系用“ 逻辑代数中“与”逻辑关系用“与”运 算描述。 运算又称逻辑乘， 算描述。“与”运算又称逻辑乘，其运算符 两变量的“ 运算可表示为： 为“⋅” ，两变量的“与”运算可表示为： F＝A ⋅ B 简写为： 简写为：F＝AB 读作： 等于 等于A与 读作：F等于 与B
⒊ 表达式 逻辑代数中“ 逻辑关系用“ 逻辑代数中“或”逻辑关系用“或”运算 描述。 运算又称逻辑加， 描述。“或”运算又称逻辑加，其运算符为 两变量的“ 运算可表示为： “＋” 。两变量的“或”运算可表示为： F＝A＋B 读作： 读作：F 等于 A 或 B
三、“非”运算（逻辑非） 运算（逻辑非）
例：如 AB + AC + BC = AB + ( A + B )C = AB + ABC = AB + C 则 ( A + B) ⋅ ( A + C ) ⋅ ( B + C ) = ( A + B) ⋅ C
例: 证明包含律：(A+B)·(A+C)·(B+C)=(A+B)· (A+C) 证明包含律： 证: 已知 AB ＋A C＋BC=AB＋AC ＋ ＋ 等式两边求对偶： 等式两边求对偶：(A+B)·(A+C)·(B+C)=(A+B)· (A+C) 证毕
量进行描述，称布尔代数，统称逻辑代数。 量进行描述，称布尔代数，统称逻辑代数。 逻辑状态： 完全对立、截然相反的二种状态， ⒋ 逻辑状态： 完全对立、截然相反的二种状态，如：好坏、 好坏、 美丑、真假、有无、高低、开关等。 美丑、真假、有无、高低、开关等。 逻辑变量： ⒌ 逻辑变量： 代表逻辑状态的符号， 代表逻辑状态的符号，取值 0 和 1。不表示数 。 逻辑函数： 量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。 ⒍ 逻辑函数： 量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。 输出是输入条件的函数。 输出是输入条件的函数。
⒊ 表达式 逻辑代数中“ 逻辑关系用“ 逻辑代数中“与”逻辑关系用“与”运 算描述。 运算又称逻辑乘， 算描述。“与”运算又称逻辑乘，其运算符 两变量的“ 运算可表示为： 为“⋅” ，两变量的“与”运算可表示为： F＝A ⋅ B 简写为： 简写为：F＝AB 读作： 等于 等于A与 读作：F等于 与B
⒊ 表达式 逻辑代数中“ 逻辑关系用“ 逻辑代数中“或”逻辑关系用“或”运算 描述。 运算又称逻辑加， 描述。“或”运算又称逻辑加，其运算符为 两变量的“ 运算可表示为： “＋” 。两变量的“或”运算可表示为： F＝A＋B 读作： 读作：F 等于 A 或 B
三、“非”运算（逻辑非） 运算（逻辑非）
例：如 AB + AC + BC = AB + ( A + B )C = AB + ABC = AB + C 则 ( A + B) ⋅ ( A + C ) ⋅ ( B + C ) = ( A + B) ⋅ C
例: 证明包含律：(A+B)·(A+C)·(B+C)=(A+B)· (A+C) 证明包含律： 证: 已知 AB ＋A C＋BC=AB＋AC ＋ ＋ 等式两边求对偶： 等式两边求对偶：(A+B)·(A+C)·(B+C)=(A+B)· (A+C) 证毕
量进行描述，称布尔代数，统称逻辑代数。 量进行描述，称布尔代数，统称逻辑代数。 逻辑状态： 完全对立、截然相反的二种状态， ⒋ 逻辑状态： 完全对立、截然相反的二种状态，如：好坏、 好坏、 美丑、真假、有无、高低、开关等。 美丑、真假、有无、高低、开关等。 逻辑变量： ⒌ 逻辑变量： 代表逻辑状态的符号， 代表逻辑状态的符号，取值 0 和 1。不表示数 。 逻辑函数： 量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。 ⒍ 逻辑函数： 量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。 输出是输入条件的函数。 输出是输入条件的函数。
数字电子技术 第二章汇总
第二章 逻辑门电路
内容概述 第一节 标准TTL与非门 第二节 其它类型TTL门电路 第三节 ECL逻辑门电路 第四节 I2 L逻辑门电路 第五节 NMOS逻辑门电路 第六节 CMOS逻辑门电路 第七节 逻辑门的接口电路 小结
BJT : Bipolar Junction Transistor TTL : Transistor-Transistor Logic ECL : Emitter-Coupled Logic CMOS : Complementary Metal-Oxide-Semiconductor I2L : Integrated Injection Logic
A B
TTL与非门的外特性及主要参数 4. 关门电平U ： OFF 和输出低电平 1. 输出高电平 U U
C
D
E
TTL与非门的外特性及主要参数 5. 噪声容限
TTL与非门的外特性及主要参数 外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。 掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护 和设计电路的重要依据。 介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。
TTL与非门的外特性及主要参数
性区 区： . 6≤V ≤UI， ≤1.3V， 截线 止 ：当 当0 U 0.6V I 0.7V ≤U时， T2导通，T5 （一）电压传输特性 b2＜1.4V Ub1 ≤1.3V T2、时， T5 截止， 饱和区：UI继续升高， T1进入UC2随 仍截止， U 输出高电平 = 3.6V 。 b2 升高而下降， OH TTL 与非门输入电压 U 与输出电压 U 之间的关系曲线， I O 转折区：当 UI≥1.3V 倒置工作状态 U时， ，此时 经T 射随器使 UO下降。 b1=2.1V 4 即 U = f （ U ）。 O T 、T I 输入电压略微升高，输出 2 5饱和，T4截止，输出低 电平UOL = 0.3V T ，且 电压急剧下降，因为 2、 UO不随UI 的增大而变化。 T4 、 T 5均处于放大状态。
内容概述 第一节 标准TTL与非门 第二节 其它类型TTL门电路 第三节 ECL逻辑门电路 第四节 I2 L逻辑门电路 第五节 NMOS逻辑门电路 第六节 CMOS逻辑门电路 第七节 逻辑门的接口电路 小结
BJT : Bipolar Junction Transistor TTL : Transistor-Transistor Logic ECL : Emitter-Coupled Logic CMOS : Complementary Metal-Oxide-Semiconductor I2L : Integrated Injection Logic
A B
TTL与非门的外特性及主要参数 4. 关门电平U ： OFF 和输出低电平 1. 输出高电平 U U
C
D
E
TTL与非门的外特性及主要参数 5. 噪声容限
TTL与非门的外特性及主要参数 外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。 掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护 和设计电路的重要依据。 介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。
TTL与非门的外特性及主要参数
性区 区： . 6≤V ≤UI， ≤1.3V， 截线 止 ：当 当0 U 0.6V I 0.7V ≤U时， T2导通，T5 （一）电压传输特性 b2＜1.4V Ub1 ≤1.3V T2、时， T5 截止， 饱和区：UI继续升高， T1进入UC2随 仍截止， U 输出高电平 = 3.6V 。 b2 升高而下降， OH TTL 与非门输入电压 U 与输出电压 U 之间的关系曲线， I O 转折区：当 UI≥1.3V 倒置工作状态 U时， ，此时 经T 射随器使 UO下降。 b1=2.1V 4 即 U = f （ U ）。 O T 、T I 输入电压略微升高，输出 2 5饱和，T4截止，输出低 电平UOL = 0.3V T ，且 电压急剧下降，因为 2、 UO不随UI 的增大而变化。 T4 、 T 5均处于放大状态。
数电——第2章放大电路基础学习要点
二、分压式偏置放大电路
(2) 动态分析 分压式偏置放大电路的微变 等效电路如图所示。 等效电路如图所示。 RS 电压放大倍数： 电压放大倍数： us + • RB1 RC
C1 + + C2
＋VCC T RB2
+
+
RL
uo
－
Au =
Uo
•
=−
β ( RL // RC )
rbe
RE
CE
－ (a) 放大电路
2.1.3 放大电路的直流通路和交流通路
1.直流通路 直流电源作用下直流电流流经的路径 1.直流通路—直流电源作用下直流电流流经的路径。 直流通路 直流电源作用下直流电流流经的路径。 电容视为开路； 视为开路 ① 电容视为开路； 电感视为短路； ② 电感视为短路； ③ 交流信号源视为短路（保留内阻）。 交流信号源视为短路（保留内阻）。 视为短路 2.交流通路 输入信号作用下交流信号流经的路径 2.交流通路—输入信号作用下交流信号流经的路径。 交流通路 输入信号作用下交流信号流经的路径。 大容量电容视为短路 电容视为短路； ① 大容量电容视为短路； 直流电压源视为短路。 视为短路 ② 直流电压源视为短路。 （P47 图2.4）
二、分压式偏置放大电路
分压式偏置放大电路， 自动调节 不随温度变化， 分压式偏置放大电路，能自动调节IC不随温度变化， 克服了固定偏置放大电路受温度影响的缺点。 克服了固定偏置放大电路受温度影响的缺点。 ＋V ＋VCC RB1 RC
C1 + + C2
CC
RB1
+
I1 RC IB I2
IC UCE
ri
注意射极电阻折算到基级: 注意射极电阻折算到基级 ×(1+β)
数字电子技术第2章
① 线与逻辑图
演 示 文 稿 Presentation
A B
&
L1 L=L1 L2
C D
&
L2
线与逻辑图 EXIT EXIT
第2章 逻辑门电路
②
UCC
母线传输
(BUS)
B1
× ×
演 示 文 稿 Presentation
RC
B1
& 1
& 2 E2 B1
& n En B2
选 通 信 号 E1 数字信号1
(5) UOH (min) ：输出高电平的下限值，2.4 V。 输出高电平的下限值， 。 (6) UOL (max) ：输出低电平的上限值，0.4 V。 输出低电平的上限值， 。 (7) IOH (max) ：高电平输出电流（拉电流）的上限值，0.4 mA。 高电平输出电流（拉电流）的上限值， 。 (8) IOL (max) ：低电平输出电流（灌电流）的上限值，-16 mA。 低电平输出电流（灌电流）的上限值， 。 (9) VCC ：电源电压，（ ±5%）V。 电源电压，（ ，（5± ） 。 EXIT EXIT
× × √
VD3 Z VT5
0
EXIT EXIT
第2章 逻辑门电路
A
演 示 文 稿 Presentation
B 0 1 0 1
Z 1 1 1 0
0 0 1 1
Z = AB
EXIT EXIT
第2章 逻辑门电路
2．TTL与非门的电压传输特性 ． 与非门的电压传输特性
TTL与非门的电压传输特性是指其输出电压 O 与非门的电压传输特性是指其输出电压u 与非门的电压传输特性是指其输出电压 与输入电压u 的关系特性。 与输入电压 I的关系特性。
精品课件-数字电子技术-第2章
第2章 集成逻辑门电路
图2-7 双极型三极管输入特性曲线
第2章 集成逻辑门电路
图2-8 双极型三极管输出特性曲线
第2章 集成逻辑门电路
3. 双极型晶体管的静态特性 在数字逻辑电路中，三极管作为开关元件，工作于饱和区 和截止区。图2-9是一个由双极性晶体管构成的典型的单管共 射放大电路，三极管V的门限电压为Uon，当输入电压ui小于门 限电压Uon时，发射结处于反向偏置，三极管工作于截止状态， iB≈0，iC≈0, uo=UCC。当输入电压ui大于某一数值时，发射 结和集电结均达到正向偏置，三极管工作于饱和状态，饱和导 通的条件为
第2章 集成逻辑门电路
图2-4 (a) 或门电路；(b) 逻辑符号
第2章 集成逻辑门电路
表2-2(a) 二极管或门电平
第2章 集成逻辑门电路
表2-2(b) 二极管或门真值表
第2章 集成逻辑门电路
从真值表分析可知：只要A、B当中有一个是高电平，Y即
为高电平，只有A、B同时为低电平，Y才为低电平， “或”
第2章 集成逻辑门电路
第2章 集成逻辑门电路
2.1 概述 2.2 分立元件逻辑门电路 2.3 TTL集成逻辑门 2.4 CMOS集成逻辑门
第2章 集成逻辑门电路
2.1 概 述
门电路(gate circuit)是构成数字电路的基本单元。所 谓“门”就是一种条件开关，在一定的条件下，它允许信号通 过，条件不满足时，信号无法通过，从而形成高电平和低电平 两种状态。在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是１就是０，在 电子电路中用高、低电平分别表示1 和 0
图2-2 二极管伏安特性的近似方法与等效电路
第2章 集成逻辑门电路
2. 实现与逻辑关系的电路称为与门。最简单的与门可以由二 极管和电阻组成。图2-3(a)所示是有两个输入端的与门电路， 图2-3(b)所示为它的逻辑符号。图中A、B为两个信号输入端， Y为输出端。设UCC=5 V，A、B输入端的高低电平分别为UIH=3 V 和UIL=0 V，二极管VD1、VD2的正向导通压降为UD=0.7 V。输入 端A、B
数电第2章(门电路)课件
T1集电结正偏，
发射结反偏，倒 置工作状态
VIH A
3.4V
R1 4kW R2
1.6KW
2.1V
1V
+Vcc R4 130W 5V
数字电子技术(jìshù )基础 Fundamentals of Digital Electronic Technology
第二章 门电路
1
精品资料
第二章 门电路
2.1 概述
2.2 半导体二极管和三极管的开关特性
2.3 最简单(jiǎndān)的与、或、非门电路
2.4 TTL门电路
*2.5 其它类型的双极型数字集成电路
存储时间ts 下降时间tf 关闭时间1133toff
(1) 开启时间ton 三极管从截止(jiézhǐ)到饱和所需的时间。
ton = td +tr td ：延迟时间 tr ：上升时间
(2) 关闭时间toff 三极管从饱和到截止(jiézhǐ)所需的时间。
toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长） tf ：下降时间
4
精品资料
获得高、低电平的基本原理
Vcc
Vcc
R
Vo
只要(zhǐyào) 能判断高低电 平即可
1
Vi
K
可用二、三
极管代替
0V
0
K开------Vo=1, 输出(shūchū)高电平 K合------Vo=0, 输出(shūchū)低电平 对电路元件参数、电源的要求比模拟电路要低。
5
精品资料
2.2 半导体二极管和三极管的开关 (kāiguān)特性
rD≈几Ω ～几十Ω
应用(yìngyòng)于二
精品课件-数字电子技术-第2章
第2章 逻辑门电路
(2) 当输入A、B全为高电位时，即当VIH=3.6 V时，V1的 集电极、V2和V5发射极均导通，则V2和V5管处于饱和状态，故 VO=VOL=VCES5=0.3 V。另外，由于VC2=VB3= VCES2+VBE5=0.3+0.7=1 V，此电压不足以使V4导通，故V4处于截
（1） 高电平输出特性。当TTL与非门输出为高电平时，若 在门电路输出端接入负载，这时将有负载电流流出驱动门，好像 是负载从与非门拉走电流，此电流称为拉电流（或高电平输出电 流），如图2-25所示，记为IOH。一般IOH≤0.4 mA
（2） 低电平输出特性。当TTL与非门输出为低电平时，若 在门电路输出端接入负载，这时将有负载电流流入驱动门，好像 是负载向与非门灌入电流，此电流称为灌电流（或低电平输出电 流），如图2-26所示，记为IOL。一般IOL≤8 mA
(2) 低电平输入电流IIL。 IIL为与非门输入低电平时流 出输入端的电流，如图2-24所示，一般IIL≤0.4 mA
第2章 逻辑门电路
图2-23 TTL与非门高电平输入特性
第2章 逻辑门电路
图2-24 TTL与非门低电平输入特性
第2章 逻辑门电路
2） 输出特性是TTL与非门接入负载后，其输出电流与负载的关
(1) 输出逻辑高电平VOH和输出逻辑低电平VOL。 VOH和VOL的典型取值分别为3.6 V和0.3 V，但是，由于器件制 造中存在不可避免的差异，因此通常规定VOH≥3.0 V VOL≤0.3 V。器件手册规定，在额定负载情况下，VOHmin >2.4 V，VOLmax<0.8 V
第2章 逻辑门电路
或更多的输入，但只有一个输出。 通常，输入画在与门的一边，输出画在与门的另一边。两
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【题2.1】试用真值表的方法证明下列异或运算公式。
（1）A⊕0=A
（2）A⊕1=A’
（3）A⊕A=0
（4）A⊕A’=1
（5）(A⊕B)⊕C=A⊕(B⊕C)
（6）A(B⊕C)=AB⊕AC
（7）A⊕B’=(A⊕B)’=A⊕B⊕1
【题2.2】证明下列逻辑恒等式（方法不限）
（1）AB’+B+A’B=A+B
（2）(A+C’)(B+D)(B+D’)=AB+BC’
（3）((A+B+C’)C’D)+(B+C’)(AB’D+B’C’)=1
（4）A’B’C’+A(B+C)+BC=(AB’C’+A’B’C+A’BC’)
【题2.3】已知逻辑函数Y1和Y2的真值表如表P2.3(a)、
P2.3(a)
【题2.4】已知逻辑函数和的真值表如表P2.4(a)、（b）所示，试写出对应的逻辑函数式。
P2.4(b)
【题2.5】列出下列逻辑函数的真值表。
（1）Y1=A’B+BC+ACD’
（2）Y2=A’B’CD’+(B⊕C)’D+AD
【题2.10】将下列各函数式化为最小项之和的形式。
（1）Y=A’BC+AC+B’C （2）Y=AB’C’D+BCD+A’D
（2）Y=A+B+CD （4）Y=AB+((BC)’(C’+D’))’
（5）Y=LM’+MN’+NL’（6）Y=((A⊙B)(C⊙D))’
【题2.15】用卡诺图化简法化简以下逻辑函数
（1）Y1=C+ABC
（2）Y2=AB’C+BC+A’BC’D
（3）Y3(A,B,C)=∑m（1，2，3，7）
（4）Y4(A,B,C,D)=∑m（0，1，2，3，4，6，8，9，10，11，14）
【题2.27】将下列逻辑函数化为或非—或非形式，并画出全部用或非逻辑单元组成的逻辑电路图。
（1）Y=AB’C+BC’
（2）Y=(A+C)(A’+B+C’)(A’+B’+C)
（3）Y=(ABC’+B’C)’D’+A’B’D
（4）Y=((CD’)’(BC)’(ABC)’D’)’。