第八章 数字逻辑电路基础知识(清华大学出版)
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理数字逻辑电路是电子数字系统中的基础组成部分，用于处理和操作数字信号。
它由基本的逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成，可以实现各种功能，例如加法、减法、乘法、除法、逻辑运算等。
下面是数字逻辑电路的一些基础知识整理：1. 逻辑门：逻辑门是数字逻辑电路的基本组成单元，它根据输入信号的逻辑值进行逻辑运算，并生成输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
2. 真值表：真值表是描述逻辑门输出信号与输入信号之间关系的表格，它列出了逻辑门的所有输入和输出可能的组合，以及对应的逻辑值。
3. 逻辑函数：逻辑函数是描述逻辑门输入和输出信号之间关系的数学表达式，可以用来表示逻辑门的操作规则。
常见的逻辑函数有与函数、或函数、非函数、异或函数等。
4. 组合逻辑电路：组合逻辑电路由多个逻辑门组合而成，其输出信号仅取决于当前的输入信号。
通过适当的连接和布线，可以实现各种逻辑操作，如加法器、多路选择器、比较器等。
5. 顺序逻辑电路：顺序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器组成，其输出信号不仅取决于当前的输入信号，还取决于之前的输入信号和系统状态。
顺序逻辑电路可用于存储和处理信息，并实现更复杂的功能，如计数器、移位寄存器、有限状态机等。
6. 编码器和解码器：编码器将多个输入信号转换成对应的二进制编码输出信号，解码器则将二进制编码输入信号转换成对应的输出信号。
编码器和解码器可用于信号编码和解码，数据传输和控制等应用。
7. 数字信号表示：数字信号可以用二进制表示，其中0和1分别表示低电平和高电平。
数字信号可以是一个比特（bit），表示一个二进制位；也可以是一个字（word），表示多个二进制位。
8. 布尔代数：布尔代数是逻辑电路设计的数学基础，它通过符号和运算规则描述了逻辑门的操作。
布尔代数包括与、或、非、异或等基本运算，以及与运算律、或运算律、分配律等运算规则。
总的来说，数字逻辑电路是由逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成的，它可以实现各种基本逻辑运算和数字信号处理。
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编/译码器主要有 2/4、3/8 和 4/16 译码器 74X139、 74X138、74X154 等。 4：计数器 计数器主要有同步计数器 74 X161 和异步计数器 74X393 等。 5：寄存器 寄存器主要有串-并移位寄存器 74X164 和并-串寄存器 74X165 等。 6：触发器 触发器主要有 J-K 触发器、带三态的 D 触发器 74X374、不带三态的 D 触发器 74X74、 施密特触发器等。 7：锁存器 锁存器主要有 D 型锁存器 74X373、寻址锁存器 74X25 9 等。 8：缓冲驱动器 缓冲驱动器主要有带反向的缓冲驱动器 74X24 0 和不带反向的缓冲驱动器 74X244 等。 9：收发器 收发器主要有寄存器收发器 74X543、通用收发器 74X245、总线收发器等。 10：总线开关 < br />总线开关主要包括总线交换和通用总线器件等。 11：背板驱动器 背板驱动器主要包括 TTL 或 LVTTL 电平与 GTL/GTL+（GTLP）或 BTL 之间的电平转换 器件。 12：包含特殊功能的逻辑器件 A．总线保持功能（Bus hold） 由内部反馈电路保持输入端最后的确定状态,防止因输入端浮空的不确定而导致器 件振荡自激损坏;输入端无需外接上拉或下拉电阻,节省 PCB 空间,降低了器件成本开销 和功耗。ABT、LVT、ALVC、ALVCH、 ALVTH、LVC、GTL 系列器件有此功能。 命名特征为 附加了“H& rdquo;如：74ABTH16244。
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高级 CMOS 逻辑器件 与 TTL 电平兼容高级 CMOS 逻辑器件 高级高速 CMOS 与 TTL 电平兼容高级高速 CMOS 高级低压 CMOS 技术 高级超低压 CMOS 逻辑器件 高级超低功耗 CMOS 逻辑 高级超低压 CMOS 逻辑器件 低压高带宽总线开关技术 低压转换器总线开关技术 Crossbar 技术 具有下冲保护的 CBT 低压 Crossbar 技术 CMOS 逻辑器件 快速 CMOS 技术 发射接收逻辑器件（GTL+） 高速 CMOS 逻辑器件 与 TTL 电平兼容高速 CMOS 逻辑器件 其电路含 AC、ACT 及 FCT 系列 低压 CMOS 技术 低压 CMOS 技术 低压 CMOS 技术 内部集成电路 内部集成电路 残余连续终结低压逻辑器件
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数字逻辑电路基础知识整理
1961 年美国德克萨斯仪器公司（TI）率先将数字电路的元、器件和连线制作在同一 硅片上，制成了集成电路，揭开了集成电路发展的序幕。
一、TTL 和 CMOS 逻辑器件分类 逻辑器件的分类方法有很多,下面以逻辑器件的功能、工艺特点和逻辑电平等方法 来进行简单描述。 1.1 TTL 和 CMOS 器件的功能分类 按功能进行划分,逻辑器件可以大概分为以下几类： 门电路和反相器、选择器、译 码器、计数器、寄存器、触发器、锁存器、缓冲驱动器、收发器、总线开关、背板驱动 器等。 1：门电路和反相器 逻辑门主要有与门 74X08、与非门 74X0 0、或门 74X32、或非门 74X02、异或门 74X86、 反相器 74X04 等。 2：选择器 选择器主要有 2-1、4-1、8-1 选择器 74X157、74X153、74X151 等。 3： 编/译码器
ABTE
高级 BiCMOS 技术/增强型收发器逻辑器件
ALB
高级低压 BiCMOS
ALVT
与 TTL 电平兼容高级低压 CMOS 技术
BCT
BiCMOS 总线接口技术
FB
背板收发器逻辑器件Fra bibliotekGTL
喷射收发器逻辑器件
HSTL
高速收发器逻辑器件
JTAG
JTAG 边界扫描支持
LVT
低压 BiCMOS 技术
SSTL
B．串联阻尼电阻（series damping res istors）
输出端加入串联阻尼电阻可以限流,有助于降低信号上冲/下冲噪声,消除线路振铃,
改善信号质量。如图 6－4 所示。具有此特征的 ABT、LVC、LVT、ALVC 系列器件在命名
中加入了“2”或“R”以示区别,如 ABT 162245,ALVCHR162245。对于单向驱动器件,串
数字电路技术基础 全 清华大学出版社
BCD码除842l码外，常用的还有2421码、余3码、 余3循环码、BCD格雷码等等
《数字电子技术基础》
1.2 基本逻辑函数及运算定律
基本概念 逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值： 0/1 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用字
1
11
UH
00
0
UL
0
0 t
图1.1.3 矩形脉冲数字表示方法
1.1.2 数制和码制
《数字电子技术基础》
一、数制 ①每一位的构成 ②从低位向高位的进位规则
我们常用到的： 十进制，二进制，八进制，十六进制
《数字电子技术基础》
十进制，二进制，八进制，十六进制
逢二进一 逢八进一
逢十进一
逢十六进一
《数字电子技术基础》
（a）
（b）
（c）
图1.1.1几种常见的脉冲波形
（d）
脉冲信号的参数
《数字电子技术基础》
Um tW
T
（a）
0.9Um
0.5Um
Um
0.1Um tr
tW tf T
（b）
图1.1.2 矩形脉冲参数
《数字电子技术基础》
矩形脉冲数字表示法
通常规定：0表示矩形脉冲的低电平；1表 示矩形脉冲的高电平，如图1.1.3波形所示。
十进制转换为二进制
2 129
余1
k0
2 64
余0
k1
2 32
余0
k2
2 16
余0
k3
28
余0
k4
24
余0
数字电子技术第八章
VREF 取“负”则得 VO为“正”
《数字电子技术基础》第六版
实例：AD7520
《数字电子技术基础》第六版
8.2.6 具有双极性输出的DAC 当输入数字量有±极性时， 希望输出的模拟电压也对应为±。 一、原理 例：输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0， 负数为1 补码输入 对应的 要求的
输出电压： VO RF i RF ( I 3 I 2 I1 I 0 ) VREF VREF VREF VREF RF ( d3 d 2 2 d1 3 d 0 ) R 2R 2 R 2 R V 3 2 1 0 REF ( 2 d 2 d 2 d 2 d0 ) 3 2 1 4 2
8 2 1 0 ( d 2 d 2 d 2 ) 2 1 0 3 2 000 VO 0V 001 VO 1V 111 VO 7V 100 VO 4V
*将符号位反相后接至高位输入 *将输出偏移使输入为100时，输出为0
2.偏移 4V , 使输入 100 时， VO 0
111
7 =14/15（V） 6 =12/15（V） 5 =10/15（V） 4 = 8/15（V） 3 = 6/15（V） 2 = 4/15（V） 1 = 2/15（V） 0 = 0 (V）
13/15V 6 =6/8（V） 11/15V 5 =5/8（V） 9/15V 4 =4/8（V） 7/15V 3 =3/8（V） 5/15V 2 =2/8（V） 3/15V
001 010 011 100 101 110
《数字电子技术基础》第六版
8.5 抽样保持电路
！加大输入电阻 ！减小输出电阻 ！Av=1
《数字电子技术基础》第六版
《数字电子技术基础》第六版
数字逻辑电路基础
数字逻辑电路基础数字逻辑电路是现代电子技术中的重要组成部分，它是以数字信号为基础的电路系统。
数字逻辑电路具有高可靠性、低功耗、易于集成和成本低廉等特点，因此在计算机、通讯、控制系统等领域得到了广泛应用。
数字逻辑电路由逻辑门电路组成，逻辑门是实现逻辑函数的基本电路单元。
逻辑门根据输入信号的逻辑状态输出相应的逻辑状态，它们常见的种类有与门、或门、非门、异或门等。
与门是指在所有输入信号都为逻辑“1”时，输出信号才为逻辑“1”，否则输出信号为逻辑“0”。
与门常用于多个输入信号的逻辑“与”运算，可以实现逻辑乘法的功能。
或门是指在任意一个输入信号为逻辑“1”时，输出信号就为逻辑“1”，否则输出信号为逻辑“0”。
或门常用于多个输入信号的逻辑“或”运算，可以实现逻辑加法的功能。
非门是指将输入信号的逻辑状态反转，即输入信号为逻辑“1”时，输出信号为逻辑“0”，输入信号为逻辑“0”时，输出信号为逻辑“1”。
非门常用于逻辑运算中的取反操作。
异或门是指在两个输入信号不同时输出逻辑“1”，否则输出逻辑“0”。
异或门常用于多个输入信号的逻辑“异或”运算，可以实现数字信号的加密和解密等功能。
在数字逻辑电路中，还有一种重要的逻辑器件——触发器，它可以储存和改变电路的状态。
常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK 触发器等，它们可以实现数据存储、时序控制和状态转移等功能。
在数字逻辑电路的设计中，常用的工具有真值表、卡诺图、逻辑代数等。
真值表是用来表示逻辑函数的值域和定义域的表格，可以方便地进行逻辑分析。
卡诺图是一种图形化的逻辑函数简化方法，可以快速地找到最简化的逻辑表达式。
逻辑代数是一种用符号表示逻辑函数的方法，可以方便地进行逻辑推导和计算。
数字逻辑电路作为现代电子技术的核心之一，它的应用范围十分广泛，涉及到计算机、通讯、控制系统等多个领域，因此在电子工程师和计算机科学家的学习和研究中具有重要的地位。
数字逻辑电路
数字逻辑电路1. 概述数字逻辑电路是计算机科学和电子工程领域中的一种重要组成部分。
它是由逻辑门和触发器等基本组件组成的电路，用于处理和运算数字信号。
数字逻辑电路广泛应用于计算机、通信设备、数字仪表、自动控制系统等领域。
数字逻辑电路根据具体应用的需要，可以实现不同的功能，如加法器、多路选择器、译码器、寄存器等。
这些电路通过将逻辑门和触发器连接在一起，以实现特定的功能。
2. 逻辑门逻辑门是数字逻辑电路的基本组件，它根据输入的信号值产生相应的输出信号值。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
•与门（AND Gate）：当所有输入信号都为高电平时，输出为高电平；否则，输出为低电平。
•或门（OR Gate）：当任意输入信号为高电平时，输出为高电平；否则，输出为低电平。
•非门（NOT Gate）：当输入信号为高电平时，输出为低电平；否则，输出为高电平。
•异或门（XOR Gate）：当输入信号的数量为奇数时，输出为高电平；否则，输出为低电平。
逻辑门可以通过不同的组合方式实现复杂的逻辑运算，如与非门（NAND Gate）和异或门（XOR Gate）等。
3. 触发器触发器是数字逻辑电路的另一种常见组件，它可以存储和处理电平变化。
触发器有很多种类，如RS触发器、JK触发器、D触发器等。
•RS触发器：RS触发器有两个输入信号（R和S）和两个输出信号（Q和Q’）。
当R=0、S=1时，Q=0、Q’=1；当R=1、S=0时，Q=1、Q’=0；当R=1、S=1时，根据之前的状态决定Q和Q’的值。
•JK触发器：JK触发器类似于RS触发器，但是它引入了一个时钟输入。
当J=1、K=0时，下降沿时，触发器的状态发生变化；当J=0、K=1时，上升沿时，触发器的状态发生变化；当J=1、K=1时，翻转触发器的状态。
•D触发器：D触发器只有一个输入信号D和两个输出信号（Q和Q’）。
当时钟信号为上升沿时，Q的值等于D的值；当时钟信号为下降沿时，Q的值保持不变。
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理数字逻辑电路是由离散的数字信号构成的电子电路系统，主要用于处理和操作数字信息。
它是计算机和其他数字系统的基础。
以下是一些数字逻辑电路的基础知识的整理：1. 逻辑门：逻辑门是数字电路的基本构建单元。
它们根据输入信号的逻辑关系生成输出信号。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
其中，与门输出仅当所有输入都为1时才为1；或门输出仅当至少一个输入为1时才为1；非门将输入信号取反；异或门输出仅当输入中的1的数量为奇数时才为1。
2. 逻辑运算：逻辑运算是对逻辑门的扩展，用于实现更复杂的逻辑功能。
常见的逻辑运算包括与运算、或运算、非运算、异或运算等。
与运算将多个输入信号进行AND操作，返回结果；或运算将多个输入信号进行OR操作，返回结果；非运算对输入信号进行取反操作；异或运算将多个输入信号进行异或操作，返回结果。
3. 编码器和解码器：编码器将多个输入信号转换为较少数量的输出信号，用于压缩信息；解码器则将较少数量的输入信号转换为较多数量的输出信号，用于还原信息。
常用的编码器有优先编码器和BCD编码器，常用的解码器有二进制-十进制解码器和译码器。
4. 多路选择器：多路选择器根据选择输入信号从多个输入信号中选择一个信号输出。
它通常有一个或多个选择输入信号和多个数据输入信号。
选择输入信号决定了从哪个数据输入信号中输出。
多路选择器可用于实现多路复用、数据选择和信号路由等功能。
5. 触发器和寄存器：触发器是存储单元，用于存储和传输信号。
常见的触发器有弗洛普触发器、D触发器、JK触发器等。
寄存器由多个触发器组成，用于存储和传输多个比特的数据。
6. 计数器和时序电路：计数器用于计数和生成递增或递减的序列。
它通过触发器和逻辑门组成。
时序电路在不同的时钟脉冲或控制信号下执行特定的操作。
常见的时序电路有时钟发生器、定时器和计数器。
7. 存储器：存储器用于存储和读取数据。
常见的存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
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第八章 数字逻辑电路基础知识
1、数字电路处理的信号是数字信号，而数字信号的时间变量是离散的，这种信号也常称为离散时间信号。
2、数字电路的特点：
（1）数字信号常用二进制数来表示。
（2）数字电路中，器件常工作在开关状态，即饱和或截止状态。
而模拟电路器件工作在放大状态。
（3）数字电路研究的对象是电路输入与输出的逻辑关系，即逻辑功能。
而模拟电路研究的对象是电路对输入信号的放大和变换功能。
（4）数字电路的基本单元电路是逻辑门和触发器。
（模拟电路单元是放大器）
（5）数字电路的分析工具是逻辑代数。
（6）数字信号常用矩形脉冲表示。
脉冲幅度UM ，表示脉冲幅值；
脉冲宽度tW ，表示脉冲持续作用的时间；
周期T ，表示周期性的脉冲信号前后两次
出现的时间间隔；
3、整数转换一般采用“除基取余”法。
小数的转换一般采用“乘基取整”法。
4、8421BCD 码与二进制的区别：
8421210001010001110028）（）（）（== BCD 码转换成二进制数是不直接的。
方法是：先转成十进制数，再转成二进制数。
反相转换亦是如此。
5、逻辑变量只有两个值，即0和1，0和1并不表示数量的大小，只表示两个对立的逻辑状态。
6、与逻辑运算表达式：F ＝A ·B ＝AB
7、或逻辑运算表达式： F ＝A+B
8、 非逻辑运算表达式： F ＝Ā
9、数字信号常用二进制数来表示。
在数字电路中，常用数字1和0表示电平的高和低。
10、当输入A 、B 均为高电平时，输出低电平当A 、B 中至少有一个。
11、TTL 是晶体管——晶体管逻辑电路的简称。
输入和输出部分的开关元件均采用三极管(也称双极型晶体管)，因此得名TTL 数字集成电路。
12、TTL 与非门的技术参数 ：
1.电压传输特性 AB 段截止区 BC 段线性区 CD 段转折区（开门电压ON U ） DE 段饱和区 大于ON U ：保证输出低电平。
13、
（1）输出高电平UOH ：指逻辑门电路输出处于截止时的输出电平。
（典型值UOH=3.6V ， UOH （min ）=2.4V 。
）
（2）输出低电平UOL ：指逻辑门电路输出处于导通时的输出电平。
（典型值UOL =0.3V ，UOL （max ）=0.4V 。
（3）输入高电平UIH ：由于UIH 是门电路导通时的最小输入电平，故称为开门电平UON 。
（典型值UIH =3.6V ， UIH （min ）=2.0V 。
）
（4）输入低电平UIL ：保证门电路输出高电平UOH=2.4V 的最大输入电平，又称为关门电平UOFF 。
（典型值UIL =0.3V ， UIL （max ）= 0.8V 。
）
14、 扇入与扇出系数
扇入系数NI ：指TTL 与非门输入端的个数。
例如一个3输入端的与非门，其扇入系数NI =3。
扇出系数：用来衡量逻辑门的负载能力，它表示一个门电路能驱动同类门的最大数目。
扇出系数分为两种情况：（灌电流负载）即输出低电平：)
()(MAX IL MAX OL OL I I N = （拉电流负载）即输出为高电平：)
()(MAX IH MAX OH OH I I N =. 分别计算出低电平高电平时的扇出系数，若OH OL N N ≠,则取较小的作为电路的扇出系数。
15、平均传输延迟时间tPd 是通导延时时间tPHL 和截止延时时间tPLH 的平均值，即 tPd =（tPHL+tPLH ）/2 (tPd 越小，工作速度越快)
16、前面介绍的TTL 与非门输出端不能连接在一起，否则将造成逻辑混乱和器件的损坏。
（而OC 门输出端可以相连）
17、OC 门电路的特点：用外接电阻RC 代替了原来的T3、D3和R4部分。
开路与非门逻辑符号：
18、线与功能是OC门在应用中的主要特点。
（而前面介绍的与非门的输出端却不能连接在一起，若连接在一起将造成逻辑混乱和器件的损坏）。
19、TS门（三态门）：
CS为片选信号输入端，A、B为数据输入端。
输出端有三种状态：高阻状态（禁止）、输出高电平和输出低电平（工作）
当CS=1时，电路处于逻辑门的正常工作状态，当CS=0时，无论输入何种电平，输出均为高电平，这样的三态门称为高电平有效三态门。
（反之则为低电平有效三态门）
三态门的特点：实现数据总线的传输。
可单向传输，也可双向传输。