数字电子技术复习数字电子技术复习 一、主要知识点总结和要求一、主要知识点总结和要求 1数制、编码其及转换：数制、编码其及转换：要求：要求：能熟练在 10 进制、2 进制、8 进制、16 进 制、8421BCD、格雷码之间进行相互转换。 举例举例 1 1： （37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解： （37.25）10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )16= ( 00110111.00100101 )8421BCD 2逻辑门电路：逻辑门电路： (1)基本概念 1） 数字电路中晶体管作为开关使用时， 是指它的工作状态处于饱和状态和截止 状态。 2）TTL 门电路典型高电平为 3.6 V，典型低电平为 0.3 V。 3）OC 门和 OD 门具有线与线与功能。 4）三态门电路的特点、逻辑功能和应用特点、逻辑功能和应用。高阻态、高电平、低电平。 5）门电路参数：噪声容限噪声容限 VNH或或 VNL、扇出系数、扇出系数 No、平均传输时间、平均传输时间 tpd。 要求：要求：掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握 OC 门和门和 OD 门门，三态门电路的三态门电路的 逻辑功能；逻辑功能；能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形。 举例举例 2：画出下列电路的输出波形。 解：由逻辑图写出表达式为：CBACBAY，则输出 Y 见上。 3 3基本逻辑运算的特点：基本逻辑运算的特点： 与与 运 算：见零为零，全 1 为 1；或或 运 算：见 1 为 1，全零为零； 与与非非运算：见零为 1，全 1 为零；或或非非运算：见 1 为零，全零为 1； 异或异或运算：相异为 1，相同为零；同或同或运算：相同为 1，相异为零； 非非 运 算：零 变 1， 1 变 零； 要求：要求：熟练应用上述逻辑运算。熟练应用上述逻辑运算。 4. 数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。 真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路） ：是由变量的 所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。 逻辑表达式逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非 3 种运算符连接起来所构成的式子。 卡诺图卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。 逻辑图逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。 波形图或时序图波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应 的输出函数值的高、低电平所构成的图形。 状态图 （只有时序电路才有） ：状态图 （只有时序电路才有） ： 描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件 的图形称为状态图。 要求：要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的 相互转换相互转换。 5 5逻辑代数运算的基本规则逻辑代数运算的基本规则 反演规则：反演规则：对于任何一个逻辑表达式 Y，如果将表达式中的所有“”换成 “” ， “”换成“” ， “0”换成“1” ， “1”换成“0” ，原原原原变变变变量量量量换换换换成成成成反反反反变变变变 量量量量，反反反反变变变变量量量量换换换换成成成成原原原原变变变变量量量量，那么所得到的表达式就是函数 Y 的反函数反函数 Y（或称 补函数） 。这个规则称为反演规则反演规则。 对偶规则：对偶规则： 对于任何一个逻辑表达式 Y， 如果将表达式中的所有 “ ” 换成 “” ， “”换成“ ” ， “0”换成“1” ， “1”换成“0” ，而变变变变量量量量保保保保持持持持不不不不变变变变，则可得到 的一个新的函数表达式 Y， Y称为函 Y 的对偶函数。 这个规则称为对偶规则对偶规则。 要求要求：熟练应用反演规熟练应用反演规则则和和对偶规则对偶规则求逻辑函数的反函数和求逻辑函数的反函数和对偶对偶函数。函数。 举例举例 3：求下列逻辑函数的反函数和对偶函数 解：反函数：解：反函数： ；对偶函数：；对偶函数： 6 6逻辑函数化简逻辑函数化简 要求要求：熟练掌握逻辑函数的两种化简方法。熟练掌握逻辑函数的两种化简方法。 公式法化简：公式法化简：逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和 规则来化简逻辑函数。 举例举例 4：用公式化简逻辑函数： CBBCAABCY 1 解：解： 图形化简：图形化简：逻辑函数的图形化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺 图来化简逻辑函数。 （主要适合于 3 个或 4 个变量的化简） 举例举例 5：用卡诺图化简逻辑函数：)6 , 4()7 , 3 , 2 , 0(),(dmCBAY EDCBAY )(EDCBAY )(EDCBAY 解：解：画出卡诺图为 则BCY 7触发器及其特性方程触发器及其特性方程 1）触发器的的概念和特点： 触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。其具有如下特点特点： 它有两个稳定的状态：0 状态和 1 状态； 在不同的输入情况下，它可以被置成 0 状态或 1 状态，即两个稳态可以相互 转换； 当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。具有记忆功能 2）不同逻辑功能的触发器的特性方程特性方程为： RS 触发器： nn QRSQ 1 ，约束条件为：RS0，具有置置 0 0、置、置 1 1、保持、保持功能。 JKJK 触发器：触发器： nnn QKQJQ 1 ，具有置置 0 0、置、置 1 1、保持、翻转、保持、翻转功能。 D D 触发器：触发器： DQn 1 ，具有置置 0 0、置、置 1 1 功能。 T 触发器： nnn QTQTQ 1 ，具有保持、翻转保持、翻转功能。 T触发器： nn QQ 1 (计数工作状态计数工作状态)，具有翻转 翻转功能。 要求：要求： 能根据触发器 （能根据触发器 （重点是重点是 JKJK- -FFFF 和和 D D- -FFFF） 的特性方程熟练地画出输出波形。） 的特性方程熟练地画出输出波形。 举例举例 6：已知：已知 J，K-FF 电路和其输入波形，试画出电路和其输入波形，试画出 8 8脉冲产生和整形电路脉冲产生和整形电路 1)1)施密特触发器施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉 冲的电路。要求要求：会根据输入波形画输出波形。 特点特点：具有滞回特性，有两个稳态，输出仅由输入决定，即在输入信号达到 对应门限电压时触发翻转，没有记忆功能。 2)多谐振荡器多谐振荡器是一种不需要输入信号控制，就能自动产生矩形脉冲的自激振荡 电路。 特点特点：没有稳态，只有两个暂稳态，且两个暂稳态能自动转换。 3)单稳态触发器单稳态触发器在输入负脉冲作用下，产生定时、延时脉冲信号，或对输入波 形整形。 特点特点：电路有一个稳态和一个暂稳态。 在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。 暂稳态是一个不能长久保持的状态， 经过一段时间后， 电路会自动 返回到稳态。 要求：要求：熟练掌握熟练掌握 555555 定时器构成的上述电路，并会求有关参数（脉宽、周期、定时器构成的上述电路，并会求有关参数（脉宽、周期、 频率）和画输出波形。频率）和画输出波形。 举例举例 7：已知施密特电路具有逆时针的滞回特性，试画出输出波形。 解：解： 9 9A/DA/D 和和 D/AD/A 转换器转换器 1）A/D 和 D/A 转换器概念： 模数转换器：模数转换器：能将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器，简称 A/D 转换器或 ADC。由采样、保持、量化、编码四部分构成。 数模转换器：数模转换器：能将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器数模转换器，简称 D/A 转换器或 DAC。由基准电压、变换网络、电子开关、反向求和构成。 ADC 和 DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。 2）D/A 转换器的分辨率 分辨率分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的 D/A 转换器中，输 出电压能区分 2n个不同的输入二进制代码状态，能给出 2n个不同等级的输出 模拟电压。 分辨率分辨率也可以用 D/A 转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。 举例举例 8 8：10 位 D/A 转换器的分辨率为： 3）A/D 转换器的分辨率 A/DA/D 转换器的分辨率转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数 越多，误差越小，转换精度越高。 举例举例 9 9： 输入模拟电压的变化范围为 05V， 输出 8 位二进制数可以分辨的最小 模拟电压为 5V5V2 2 8 8 20mV20mV；而输出 12 位二进制数可以分辨的最小模拟电压 为 5V5V2 2 1212 1.22mV1.22mV。 1010常用组合和时序逻辑部件的作用和特点常用组合和时序逻辑部件的作用和特点 组合逻辑部件：组合逻辑部件：编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器。 时序逻辑部件：时序逻辑部件：计数器、寄存器。 001. 0 1023 1 12 1 10 要求：要求：掌握掌握编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器、计编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器、计 数器、寄存器的定义，功能和特点。数器、寄存器的定义，功能和特点。 举例举例 1010： 能对两个 1 位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半半加加 器器。 二、典型题型总结及要求二、典型题型总结及要求 （一）分析题型（一）分析题型 1 1组合逻辑电路分析：组合逻辑电路分析： 分析思路：分析思路： 由逻辑图写出输出逻辑表达式； 将逻辑表达式化简为最简与或表达式； 由最简与或表达式列出真值表； 分析真值表，说明电路逻辑功能。 要求：要求：熟练掌握由门电路和组合逻辑器件熟练掌握由门电路和组合逻辑器件 74LS13874LS138、74LS15374LS153、74LS15174LS151 构成的构成的 各种组合逻辑电路的分析。各种组合逻辑电路的分析。 举例举例 1111：分析如图逻辑电路的逻辑功能。 解： 由逻辑图写出输出逻辑表达式 将逻辑表达式化简为最简与或表达式 由最简与或表达式列出真值表 分析真值表，说明电路逻辑功能 当输入 A、B、C 中有 2 个或 3 个为 1 时，输出 Y 为 1，否则输出 Y 为 0。所以这 个电路实际上是一种 3 人表决用的组合逻辑电路：只要有 2 票或 3 票同意，表 决就通过。 2 2时序逻辑电路分析：时序逻辑电路分析： 分析思路：分析思路： 由电路图写出时钟方程、驱动方程和输出方程； 将驱动方程代入触发器的特征方程，确定电路状态方程； 分析计算状态方程，列出电路状态表； 由电路状态表画出状态图或时序图； 分析状态图或时序图，说明电路逻辑功能。 要求：要求：熟练掌握同步时序电路，比如同步加法计数器、减法计数器、环形计数熟练掌握同步时序电路，比如同步加法计数器、减法计数器、环形计数 器、扭环形计数器的分析。器、扭环形计数器的分析。 举例举例 1212：如图所示时序逻辑电路，试分析它的逻辑功能，验证是否能自启动， 并画出状态转换图和时序图。 解：解： ACBCABYYYY 321 CABCABY 时钟方程为：CP0=CP1=CP 激励方程为： 11 1 01 0 10 K QJ K QJ n