《數(shù)字電子技術(shù)》——走進(jìn)數(shù)字電子的世界課件教案微課掃碼題庫(kù)建課互評(píng)考試平臺(tái)學(xué)習(xí)工具你需要的，都在文旌課堂項(xiàng)目一認(rèn)識(shí)數(shù)制與邏輯代數(shù)項(xiàng)目三分析與設(shè)計(jì)組合邏輯電路項(xiàng)目二應(yīng)用門電路項(xiàng)目四認(rèn)識(shí)觸發(fā)器項(xiàng)目五分析與設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路項(xiàng)目六認(rèn)識(shí)脈沖信號(hào)波形與整形電路項(xiàng)目七測(cè)試555定時(shí)器應(yīng)用電路項(xiàng)目八測(cè)試D/A轉(zhuǎn)換器項(xiàng)目九測(cè)試A/D轉(zhuǎn)換器項(xiàng)目十綜合實(shí)訓(xùn)數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用門電路項(xiàng)目二溫故知新1．幾種常用的數(shù)制2．常用數(shù)制間的轉(zhuǎn)換3．二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算4．幾種常用的二進(jìn)制編碼無(wú)符號(hào)、帶符號(hào)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制、十進(jìn)制BCD碼、格雷碼任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)：1．模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)2．模擬電路與數(shù)字電路3．?dāng)?shù)字電路的分類1．邏輯函數(shù)及其表示方法2．邏輯運(yùn)算與、或、非、與非、或非、異或、同或3．邏輯代數(shù)的基本公式4．邏輯代數(shù)的基本定理邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法公式法：并項(xiàng)法、吸收法、消去法、配項(xiàng)法卡諾圖法代入定理、反演定理、對(duì)偶定理邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法數(shù)字電路概述數(shù)制與編碼邏輯代數(shù)基礎(chǔ)走進(jìn)應(yīng)用門電路芯片誕生的那一夜…2.1門電路概述2.2門電路的開(kāi)關(guān)特性2.3TTL門電路2.4CMOS門電路項(xiàng)目實(shí)施——測(cè)試TTL門電路項(xiàng)目二應(yīng)用門電路目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)熟悉分立元件門電路和集成門電路掌握門電路的開(kāi)關(guān)特性掌握TTL與非門及其他TTL門電路的電路結(jié)構(gòu)和工作原理掌握CMOS反相器及其他CMOS門電路的電路結(jié)構(gòu)掌握使用TTL門電路、CMOS門電路的注意事項(xiàng)能分析TTL門電路的邏輯功能能測(cè)試TTL門電路牢記科技報(bào)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)的歷史使命弘揚(yáng)追求真理、勇攀高峰的創(chuàng)新精神2.1門電路概述門電路：是一種用于實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路，是組成各種數(shù)字電路的基本電路。高電平邏輯1低電平邏輯0半導(dǎo)體元件導(dǎo)通（開(kāi)）截止（關(guān)）門電路分立元件門電路集成門電路由分立元件和導(dǎo)線連接而成將組成門電路的各元件都集成在一塊芯片上，再封裝而成2.1門電路概述2.1.1分立元件門電路1．二極管與門電路A、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）Y

為輸出信號(hào)電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BY0V0V0V0V3V0V3V0V0V3V3V3VABY000010100111

此電路的真值表觀察此真值表，你能得到什么結(jié)論呢？

有0出0全1出12.1門電路概述2.1.1分立元件門電路1．二極管與門電路可以看出，上述電路輸入與輸出的邏輯關(guān)系符合與邏輯，即只有當(dāng)所有輸入均為1時(shí)，輸出才為1，否則輸出為0。這樣的電路稱為與門電路，其邏輯表達(dá)式為歸納點(diǎn)撥2.1門電路概述2.1.1分立元件門電路2．二極管或門電路電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BY000011101111

此電路的真值表前提：不考慮二極管的正向電壓降。A、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）Y

為輸出信號(hào)ABY0V0V0V0V3V3V3V0V3V3V3V3V觀察此真值表，你能得到什么結(jié)論呢？有1出1全0出02.1門電路概述2.1.1分立元件門電路2．二極管或門電路可以看出，上述電路輸入與輸出的邏輯關(guān)系符合或邏輯，即多個(gè)輸入中只要有一個(gè)為1，輸出就為1。這樣的電路稱為或門電路，其邏輯表達(dá)式為歸納2.1門電路概述2.1.1分立元件門電路3．

三極管非門電路上述電路輸入與輸出的邏輯關(guān)系符合非邏輯。這樣的電路稱為非門電路，其邏輯表達(dá)式為歸納2.1門電路概述2.1.2集成門電路集成門電路由三極管組成的雙極型集成電路晶體管-晶體管-邏輯（TTL）門電路發(fā)射級(jí)耦合邏輯（

ECL）門電路由金屬-氧化物-半導(dǎo)體（

MOS）場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的單極型集成電路N型MOS（NMOS）門電路互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）門電路目前，中小規(guī)模集成電路中最常用的是TTL門電路和CMOS門電路。2.1門電路概述2.1.2集成門電路1．TTL門電路應(yīng)用較早、技術(shù)較成熟的集成電路。大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展要求集成電路中每個(gè)邏輯單元電路都要做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且功耗低。

由于不能滿足這個(gè)要求，因此逐漸被CMOS門電路取代。運(yùn)行速度較快，在整個(gè)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有極其重要的地位，因此很多數(shù)字系統(tǒng)仍采用該電路。系列代號(hào)名稱傳輸延遲時(shí)間/ns每門功耗/mWTTL74普通TTL系列1010HTTL74H高速TTL系列622LTTL74L低功耗TTL系列331STTL74S肖特基TTL系列319ASTTL74AS先進(jìn)肖特基TTL系列38LSTTL74LS低功耗肖特基TTL系列9.52ALSTTL74ALS先進(jìn)低功耗肖特基TTL系列3.51FTTL74F快速TTL系列3.44常見(jiàn)的TTL門電路系列產(chǎn)品2.1門電路概述2.1.2集成門電路2．CMOS門電路常見(jiàn)的CMOS門電路系列產(chǎn)品在各種門電路中占主導(dǎo)地位，使用范圍很廣。早期，與TTL門電路相比，其速度慢、功耗低。隨著制造工藝的不斷改進(jìn)，目前在集成度、工作速度、功耗和抗干擾能力上都已遠(yuǎn)優(yōu)于TTL門電路。系列代號(hào)名稱傳輸延遲時(shí)間/ns工作電壓/V每門功耗/μWCMOS40/45CMOS系列1253～181.25HCMOS74HC高速CMOS系列82～62.5HCTCMOS74HCT與TTL電平兼容型HCMOS系列84.5～5.52.5ACMOS74AC先進(jìn)CMOS系列5.52～5.52.5ACTCMOS74ACT與TTL電平兼容型ACMOS系列4.754.5～5.52.5

集成電路的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了電子器件微型化的新紀(jì)元，引領(lǐng)人們走進(jìn)了信息社會(huì)。目前，集成電路依舊是各國(guó)博弈的重要因素，是全球關(guān)注的焦點(diǎn)。2.2門電路的開(kāi)關(guān)特性2.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)元件的阻抗很小，相當(dāng)于短路元件的阻抗很大，相當(dāng)于開(kāi)路1．二極管的靜態(tài)特性定義：二極管在導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)下的特性。靜態(tài)特性曲線歸納開(kāi)關(guān)電路2.2門電路的開(kāi)關(guān)特性2.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性2．二極管的動(dòng)態(tài)特性定義：二極管在導(dǎo)通和截止這兩種工作狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程，體現(xiàn)出了它的開(kāi)關(guān)特性。點(diǎn)撥由于二極管從截止到導(dǎo)通所需要的時(shí)間比其從導(dǎo)通到截止所需要的時(shí)間短，因此一般只討論其從導(dǎo)通到截止時(shí)的特性。典型二極管的動(dòng)態(tài)特性曲線2.2門電路的開(kāi)關(guān)特性2.2.2三極管的開(kāi)關(guān)特性三極管的輸出特性曲線截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合極短暫的過(guò)渡狀態(tài)NPN型三極管三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門1．TTL與非門的電路結(jié)構(gòu)TTL與非門的電路結(jié)構(gòu)點(diǎn)撥若電路的輸出級(jí)有兩個(gè)三極管，且始終處于一個(gè)導(dǎo)通、另一個(gè)截止的狀態(tài)，也就是兩個(gè)三極管推挽相連，則這樣的電路結(jié)構(gòu)稱為推挽式輸出結(jié)構(gòu)。什么是泄放電路？2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門2．TTL與非門的工作原理1）VT1的等效電路VT1的等效電路2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門2．TTL與非門的工作原理2）工作狀態(tài)分析2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門2．TTL與非門的工作原理2）工作狀態(tài)分析2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門2．TTL與非門的工作原理2）工作狀態(tài)分析歸納有0

出1全1

出02.3TTL門電路2.3.1TTL與非門3．TTL與非門的基本參數(shù)1）輸出高電平電壓2）輸出為高電平時(shí)的電源電流3）輸出低電平電壓4）輸出為低電平時(shí)的電源電流2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門3．TTL與非門的基本參數(shù)5）閾值電壓6）扇出系數(shù)7）輸入高電平電流8）輸入低電平電流2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門3．TTL與非門的基本參數(shù)9）輸出高電平電流10）輸出低電平電流11）最大工作頻率2.3TTL門電路2.3.1TTL與非門4．TTL與非門集成電路含有4個(gè)2輸入端的與非門含有2個(gè)4輸入端的與非門74LS00的引腳排列74LS20的引腳排列2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門其他常用TTL門電路集電極開(kāi)路（OC）與非門三態(tài)（TSL）門或非門與或非門1）OC與非門的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門一般來(lái)說(shuō)，由兩個(gè)或兩個(gè)以上普通TTL與非門組成的邏輯電路，其輸出端是不能直接連接在一起的。為克服這種局限性，可將TTL與非門內(nèi)部的輸出級(jí)改為集電極開(kāi)路的三極管結(jié)構(gòu)，這樣就組成了OC與非門。OC與非門輸入與輸出的邏輯關(guān)系為：當(dāng)輸入不全為1時(shí)，輸出為1；當(dāng)輸入全為1時(shí)，輸出為0。有0

出1全1

出02.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門2）OC與非門的主要邏輯功能&R+VCC(OC門)注意

在選擇上拉電阻時(shí)，從降低功耗、減小電路灌電流的角度考慮，上拉電阻的阻值應(yīng)足夠大；而從確保電路有足夠驅(qū)動(dòng)電流的角度考慮，上拉電阻的阻值應(yīng)足夠小。因此，在選擇上拉電阻時(shí)，應(yīng)綜合考慮這兩方面。2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門注意OC與非門主要具有以下邏輯功能。（1）實(shí)現(xiàn)線與邏輯。線與電路線與等效電路OC與非門線與電路需要將各OC與非門的輸出線相連，才能實(shí)現(xiàn)與邏輯功能，因此稱這樣的電路為線與電路。2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門（2）實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路1．OC與非門（3）用作驅(qū)動(dòng)電路。OC與非門具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力，可直接用于驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器、脈沖變壓器等。驅(qū)動(dòng)指示燈驅(qū)動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路2．TSL門（1）TSL門的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)導(dǎo)通截止12.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路2．TSL門（1）TSL門的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)截止導(dǎo)通02.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路2．TSL門（1）TSL門的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)2.3TTL門電路2.3.2其他TTL門電路2．TSL門（2）TSL門的典型應(yīng)用用作多路開(kāi)關(guān)用作信號(hào)雙向傳輸2.3TTL門電路2.3.3使用TTL門電路的注意事項(xiàng)在使用TTL門電路時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)。（1）電源電壓及電源干擾的消除。不同的TTL門電路對(duì)電源電壓穩(wěn)定性的要求有所不同。使用時(shí)一定要確保電路工作在允許的電壓范圍內(nèi)，否則將導(dǎo)致電路性能下降或電路內(nèi)部器件損壞。（2）多余輸入端的處理。以不影響TTL門電路邏輯功能為前提。具體方法為：與門、與非門的多余輸入端接高電平或電源正極；

或門、或非門的多余輸入端接地或電源負(fù)極。

注：不宜將TTL門電路的多余輸入端懸空，以防止引入干擾信號(hào)。（3）輸出端的連接。輸出端不可與電源或地短路，否則可能造成電路內(nèi)部器件損壞。在使用過(guò)程中，TTL門電路的輸出電流應(yīng)小于產(chǎn)品手冊(cè)規(guī)定的最大值。各TSL門的輸出端可并聯(lián)，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)TSL門工作，其他TSL門的輸出都處于高阻態(tài)。各OC與非門的輸出端可并聯(lián)，但公共端和電源之間應(yīng)串聯(lián)負(fù)載電阻。2.4CMOS門電路2.4.1MOS管的類型及圖形符號(hào)MOS管按組成不同增強(qiáng)型NMOS管（即N溝道增強(qiáng)型MOS管）耗盡型NMOS管（即N溝道耗盡型MOS管）增強(qiáng)型PMOS管（即P溝道增強(qiáng)型MOS管）耗盡型PMOS管（即P溝道耗盡型MOS管）2.4CMOS門電路2.4.1MOS管的類型及圖形符號(hào)增強(qiáng)型NMOS管N溝道增強(qiáng)型MOS管耗盡型NMOS管N溝道耗盡型MOS管增強(qiáng)型PMOS管P溝道增強(qiáng)型MOS管耗盡型PMOS管P溝道耗盡型MOS管按組成不同2.4CMOS門電路2.4.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)1．CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)CMOS反相器采用了由增強(qiáng)型PMOS管和增強(qiáng)型NMOS管組成的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。兩管的柵極連在一起作為輸入端，漏極連在一起作為輸出端。CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)10V導(dǎo)通截止0V2.4CMOS門電路2.4.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)1．CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)CMOS反相器采用了由增強(qiáng)型PMOS管和增強(qiáng)型NMOS管組成的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。兩管的柵極連在一起作為輸入端，漏極連在一起作為輸出端。CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)0V截止導(dǎo)通10V由此可見(jiàn)，CMOS反相器可實(shí)現(xiàn)非邏輯功能。

2.4CMOS門電路2.4.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)2．CMOS反相器的特點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)2.4CMOS門電路2.4.3其他CMOS門電路1．CMOS與非門注意兩個(gè)增強(qiáng)型PMOS管并聯(lián)兩個(gè)增強(qiáng)型NMOS管串聯(lián)2.4CMOS門電路2.4.3其他CMOS門電路2．CMOS或非門兩個(gè)增強(qiáng)型NMOS管并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)增強(qiáng)型PMOS管串聯(lián)注意2.4CMOS門電路2.4.3其他CMOS門電路2．CMOS或非門點(diǎn)撥據(jù)CMOS與非門和CMOS或非門的工作原理，輸入端的數(shù)目越多，串聯(lián)的MOS管就越多。若串聯(lián)的MOS管全部導(dǎo)通，則其總的導(dǎo)通電阻會(huì)增加，甚至?xí)绊戄敵鲭娖剑古c非門的低電平增大，或非門的高電平減小。CMOS與非門的電路結(jié)構(gòu)CMOS或非門的電路結(jié)構(gòu)2.4CMOS門電路2.4.3其他CMOS門電路3．CMOS傳輸門CMOS傳輸門簡(jiǎn)稱TG門，是一種傳輸模擬信號(hào)的模擬開(kāi)關(guān)。CMOS傳輸門增強(qiáng)型PMOS管增強(qiáng)型NMOS管并聯(lián)TG門的電路結(jié)構(gòu)TG門的邏輯符號(hào)2.4CMOS門電路2.4.3其他CMOS門電路3．CMOS傳輸門2.4CMOS門電路

2.4.3其他CMOS門電路2.4.4使用CMOS門的注意事項(xiàng)在使用CMOS門電路時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)。（1）電源電壓的控制。CMOS門電路的電源電壓不能超過(guò)極限，必須在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)一定不能接反，否則會(huì)造成電路永久性失效。（2）多余輸入端的處理。CMOS門電路的輸入阻抗非常高，若將輸入端懸空，則CMOS門電路會(huì)受到感應(yīng)信號(hào)干擾，進(jìn)而造成輸出錯(cuò)誤。因此，禁止將CMOS門電路的多余輸入端懸空，應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求接入適當(dāng)?shù)碾妷?。?duì)于CMOS與門和CMOS與非門，多余輸入端應(yīng)接高電平或電源正極；對(duì)于CMOS或門和CMOS或非門，多余輸入端應(yīng)接地或電源負(fù)極。注意多余輸入端絕對(duì)不可懸空！為什么？L=A+B+C=A+B+1=0例：——影響邏輯功能！2.4CMOS門電路

2.4.3其他CMOS門電路2.4.4使用CMOS門的注意事項(xiàng)（3）輸入電路的靜電防護(hù)。CMOS門電路的輸入阻抗高，易受外界干擾，易產(chǎn)生靜電，從而造成柵極擊穿，所以要做好輸入電路的靜電防護(hù)。在存儲(chǔ)、運(yùn)輸CMOS器件時(shí)，應(yīng)采用金屬屏蔽層作為包裝材料；在組裝和調(diào)試時(shí)，應(yīng)將工具、儀表和工作臺(tái)接地。（4）輸出端的連接。CMOS門電路的輸出端不應(yīng)直接接電源或接地。除TG門外，其他CMOS門電路不應(yīng)將兩個(gè)器件的輸出端并聯(lián)使用。為提高電路的驅(qū)動(dòng)能力，可將同一塊芯片上同類門電路的輸入端和輸出端并聯(lián)使用。

項(xiàng)目二總結(jié)1．分立元件門電路2．集成門電路二極管與門電路二極管或門電路三極管非門電路TTL門電路CMOS門電路1．二極管的開(kāi)關(guān)特性靜態(tài)、動(dòng)態(tài)2．三極管的開(kāi)關(guān)特性1．TTL與非門2．其他TTL門電路電路結(jié)構(gòu)、工作原理、基本參數(shù)OC與非門、TSL門3．使用TTL門電路的注意事項(xiàng)1．MOS管的類型及圖形符號(hào)2．CMOS反相器電路結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)CMOS與非門、CMOS或非門、CMOS傳輸門3．其他CMOS門電路4．使用CMOS門電路的注意事項(xiàng)CMOS門電路TTL門電路門電路的開(kāi)關(guān)特性門電路概述項(xiàng)目實(shí)施——測(cè)試TTL門電路1．實(shí)施目標(biāo)2．實(shí)施器材（1）熟悉74LS20的引腳排列及邏輯功能。（2）會(huì)用Multisim14測(cè)試TTL門電路的邏輯功能。（3）掌握TTL門電路邏輯功能的測(cè)試方法。3．實(shí)施內(nèi)容（1）74LS20芯片1片。（2）邏輯開(kāi)關(guān)4個(gè)。（3）發(fā)光二極管1個(gè)。

（4）阻值為

。（5）數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)。（6）導(dǎo)線若干。1）分析電路74LS20是一種雙4輸入與非門，主要用于實(shí)現(xiàn)與非運(yùn)算。74LS20邏輯功能的測(cè)試電路項(xiàng)目實(shí)施——測(cè)試TTL門電路2）仿真（1）創(chuàng)建工程文件。打開(kāi)Multisim14仿真軟件，依次點(diǎn)擊主界面工具欄中的“文件”“設(shè)計(jì)”，在彈出的對(duì)話框中選擇“Create”選項(xiàng)，就可得到一個(gè)工程文件。（2）選擇元件。依次點(diǎn)擊主界面工具欄中的“繪制”“元件”，按下表選擇74LS20邏輯功能測(cè)試電路仿真所需元件。項(xiàng)目實(shí)施——