辑表达式为
Y A B 第二部分 集成逻辑门电路
课 题： 分立元件门电路
教学目的：
理解二极管的含义与作用；掌握二极管与门、或门和三极管非门电路的逻辑符号及真值表。 教学重点：
二极管与门、或门和非门的逻辑符号及真值表
教学难点：
二极管与门、或门和非门电路的工作原理
教学方法： 讲授法和讨论交流法
教
具： 无 课 时： 2
教 学 内 容 门电路是构成数字电路的基本逻辑单元。在理论
分析与设计中，每一个逻辑单元都是用逻辑符 号来表示，而在工程中每一个逻辑符号都对应着一种电路，并通过集成工艺制作成一种集成器件， 称为集成逻辑门电路。
2.1 分立元件门电路 用以实现各种基本逻辑关系
的电子电路称为门电路。它们是组成其它逻辑功能电路的基础。由 于分立元件门电路的结构简单，便于阐述有关工作原理，所以是学习集成门电路的入门。 2.1.1二极管与门
1. 电路组成及逻辑符号
图 2-1（a ）是一个由二极管组成的与门，图 2-1（ b ）是它的逻辑符号。图中 A 和 B
是输入信号 Y 是输出信号，输入高、低电平分别为 3V 和 0V ，二极管正向导通时压降为 0.7V 。
2. 工作原理
（1）A=B= 0V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出
（2）A=0V ，B=3V 时，二极管 VD 1优先导通，输出 （3）A=3V ，B=0V 时，二极管 VD 2优先导通，输出
（4）A=B=3V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出
3. 输入与输出电压关系及真值表
把上述分析结果归纳起来很容易得出表 2-1 的输入与输出电压之间的关系。如果采用正
Y=0.7V ，为低电平。
Y=0.7V ，为低电平。此时
Y=0.7V ，为低电平。
VD 2 截止。 a ）电路图
（b ）逻辑符号
逻辑（ 1 表示高电平， 0 表示低电平）体制，则可以列出与门的真值表见2-2。由与门真值表可知，与门的逻
表2-1 与门输入与输出电压关系表2-2 与门的真值表
输入输出
A（V）B（V）Y（V）输入输出
0 0 0.7 A B Y
0 3 0.7 0 0 0
3 0 0.7 0 1 0
3 3 3.7 1 0 0
1 1 1
增加一个输入端和一个二极管，就可变成三输入端与门。按此办法可构成更多输入端的与门。
2.1.2二极管或门
1.电路组成及逻辑符号
图 2-2（a）所示为二极管或门电路，图（ b）为其逻辑符号。其中 A、B 为输入信号， Y为输出信号输入低电平仍然为 0V ，高电平为 3V。二极管导通时 V D＝0.7V。
图2-2 二极管或门
2.工作原理
由 2-2（a）可知：当输入 A、B中有一个为高电平 3V，输出 Y 便为高电平 2.3V；只有当
A、B
都为低电平 0V 时，输出 Y 才为低电平 0V 。由此得到二极管或门输入与输出电压关系表见表2-3，二极管或门的真值表见表 2-2。由真值表可知，或门的逻辑表达式为Y=A+B
表2-3 或门输入与输出电压关系
输入输出
Y（V）
A（V）B（V）
0 0 0
0 3 2.3
3 0 2.3
3 3 2.3
表2-4
输入
输出Y
A B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
同样，可用增加输入端和二极管的方法，构成更多输入端的或门。
2.1.3 三极管非门
1．电路组成
图 2-3 （a）所示为三极管非门电路，图（ b）为其逻辑符号。其中 A 为输入信号，Y 为输出信号。三极管 VT 饱和导通时， V BE＝0.7V ，V CES＝0.3V ，当 V BE<0.5V 时，三极管截止， I C＝0。
（a）电路图b）逻辑符
（a）电路图（b）逻辑符号
图2-3 三极管非门
2．工作原理
（1）A=0V 时，三极管的发射结电压小于死区电压，满足截止条件，所以管子截止，
Y=5V 。
（ 2）A=5V 时，三极管的发射结正偏，管子导通，有Y＝0.3V≈0V。
把上述分析结果列入表 2-5 中，并得到表 2-6 所示的真值表。可见输出电平正好和输入电平反相，所以是反相器。
表2-5 非门输入与输出电压关系
表2-6 非门的真值表
输出 Y 的逻辑表达式为Y A
课题：TTL 集成逻辑门电路
图 2-5 传输特性的测试方法图 2-6 TTL 与非门的电压传输特性TTL 与非门的电压传输特性曲线可分为四段：AB 段（截止区）、BC 段（线性区）、CD 段（过渡
区）、 DE 段（饱和区）。
①AB 段：此时输入电压 u I 很低（< 0.6V），VT1 的发射结正向偏置。其基极电压 u B1<
1.3V ，VT2 和 VT3截止， VT2 集电极电压 u C2 为高电平，使 VT4、VD 导通，输出 u O 为高电平， U OH≈ 3.6V。这时与非门工作在截止区。
②BC 段：当输入电压 u I增加，使 VT2导通，但 VT3仍处于截止状态时，由于 VT2 的放
大作用，，使得 u I↑→u B2↑→i c2↑→u C2↓，u O 将线性下降。故 BC 段称为线性区。
③CD段：当u I继续增加， VT2和VT3同时导通，由于 VT2和VT3的放大作用，使得u O迅速下降。这时与非门工作在转折区，又称过渡区。
④DE 段：由于 u I 继续增加，使得 VT2和 VT3均饱和， VT 4截止，电路输出低电平。这时与非门工作在饱和区。
（2）几个重要参数
从 TTL 与非门的电压传输特性曲线上，我们可以定义几个重要的电路指标。
①输出高电平 U OH——U OH的理论值为 3.6V，产品规定输出高电压的最小值 U OH（min）
=2.4V ，即大于 2.4V 的输出电压就可称为输出高电压 U OH。
②输出低电平 U OL。U OL 的理论值为 0.3V ，产品规定输出低电压的最大值 U OL （max）
=0.4V ，即小于 0.4V 的输出电压就可称为输出低电压 U OL。
由上述规定可以看出， TTL 门电路的输出高低电压都不是一个值，而是一个电压范围。
③关门电平 U OFF 。 U OFF 就是保证输出为额定高电平时所允许输入低电平的最大值，一般要求 U OFF ≥ 0.8V。
④开门电平电压 U ON。它是保证输出为额定低电平时所允许的输入高电平的最小值，一般要求 U ON ≤1.8V 。
⑤阈值电压 U th。它是指电压传输特性曲线上转折区中点所对应的输入电压值，也即是决定输出高、低电压的分界线。 U th 的值为 1.3V～1.４V。
⑥噪声容限。也称抗干扰能力，它是反映门电路抗干扰能力强弱的参数，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。
⑦扇出系数 N0。指与非门正常工作时能驱动的同类门的个数。对于典型电路，N0≥8。
2. 2.2 其它功能的 TTL 门电路
TTL 集成逻辑门电路除与非门外，常用的还有集电极开路与非门、或非门、与或非门、三态门和异或门等，它们的逻辑功能虽各不相同，但都是在与非门的基础上发展起来的。因此，前面讨论的 TTL 与非门的特性对这些门电路同样适用。
1．集电极开路与非门（ OC 门）
（ 1） OC 门的电路结构及工作原理
在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。如果将 G1、G2 两个 TTL 与非门的输出直接连接起来，如
图 2-7 所示，当 G1 输出为高， G2 输出为低时，从 G1
的电源 V CC通过 G1的VT4、VD到 G2 的 VT3，形成一个低
阻通路，产生很大的电流，输出既不是高电平也不是低
电平，逻辑功能将被破坏，还可能烧毁器件。所以普通
的 TTL 门电路是不能进行线与的。
为满足实际应用中实现线与的要求，专门生产了一种
可以进行线与的门电路——集电极开路门，简称 OC
门，其电路结构及逻辑符号如图 2-8 所示。
这种门电路工作时，需要在输出级开路的集电极和电
源之间加负载电阻，该负载电阻称为上拉电阻ＲP。只
要 R P
的值选择得当，就能做到既保证输出高、低电平符合要
求，又能做到输出级三极管不过载。
电路工作原理如下：当输入 A、B都为高电平时， VT2和 VT3饱和导通，输出低电平；当输入 A、 B 中有低电平时， VT2 和 VT3截止，输出高电平。因此， OC 门具有与非功能。其逻辑表达式为
Y AB
（2） OC 门的应用集电极开路与非门开关速度较低，但逻辑
功能灵活，应用广泛。
①实现线与。两个 OC 门实现线与时的电路如图 2-9 所
示。此时输出 Y 的逻辑表达式为：
Y Y1 Y2 AB CD AB CD 注意：图2-9 所示电路必须外接
集电极负载电阻，才能实现与非门的逻辑功能。
②实现电平转换。在数字系统的接口部分（与外部设备
相联接的地方）需要有电平转换的时候，常用 OC 门来完成。图 2-10 所示为上拉电阻接到10V 电源上，这样在 OC 门输入普通的 TTL 电平，而输出高电平就可以变为 10V 。
图2-10 OC 门实现电平转换
③用做驱动器。可
图2-7 普通的TTL 门电路输
图2-9 OC 门实现线
图2-11 OC 门驱动发光二
用 OC 门来驱动发光二极管、指示灯、继电器和脉冲变压器等。图2-11 是用
OC 门来驱动发光二极管的显示电路。该电路只有在输入都为高电平时，输出才为低电平，发光
二极管导通发光，否则，输出高电平，发光二极管熄灭。
2．三态输出门（ TS 门）
三态输出门（简称 TS 门）是在普通门的基础上附加控制电路而构成的，是指不仅可输
出高电平、
低电平两个状态，而且输出还可呈高阻状态的门电路。图 2-12 给出了三态门的电路图及逻辑
符号，逻辑符号中的“▽ ”表示输出为三态。
（a）电路图（b）逻辑符号
图2-12 三态输出门三态输出门的主要用途是实现总线
传输。
2.2.3TTL 集成逻辑门电路系列
1．CT54 系列和 CT74 系列
CT54 系列和 CT74 系列具有完全相同的电路结构和电气性能参数。所不
同的是集成电路更适合在温度条件恶劣、供电电源变化大的环境中工作，常
用于军品；而 CT74 系列 TTL 集成电路则适合在常规条件下工作，常用于民品。
2．TTL 集成逻辑门电路的子系列及比较
（ 1） TTL 集成逻辑门电路的子系列
CT54 系列和 CT74 系列的几个子系列的主要区别表现在它们的平均传输延迟时间t pd和
平均功耗
这两个参数上。下面以 CT74 系列为例说明它的各子系列的主要区别。
①CT74 标准系列。为 TTL 集成电路的早期产品，属中速 TTL 器件。
②CT74H 高速系列，为 CT74 标准系列的改进型产品。提高了工作速度和负载能力。
③CT74L 低功耗系列。电路的平均功耗很小，约为 1mW ／门，但平均传输延迟时间较
长，约
为 33ns ／门。
④CT74S 肖特基系列，电路中采用了抗饱和三极管，有效地降低了三极管的饱和深度，
同时，电阻的阻值也不大，从而提高了电路的工作速度，在 TTL 各子系列中，它的工作速度
是很高的，但电路的平均功耗较大，约为 19mW ／门。
⑤CT74LS 低功耗肖特基系列。电路既具有较高的工作速度，又有较低的平均功耗。
⑥CT74AS 先进肖特基系列。工作速度高，但平均功耗较大，约为8mW ／门。
⑦CT74ALS先进低功耗肖特基系列。电路的平均功耗低、工作速度高
2.2.4 TTL 集成逻辑门电路的使用规则
1．电源电压及电源干扰的消除
54 系列门电路电源电压可以在±10％的范围内变化，即应满足 5V×（1±10％）；而
74 系列的电源电压只能在±5％的范围内变化，即应满足 5V×（ 1±5％）的要求，且电源
极性和地线不能接错。为了防止外来干扰通过电源串入电路，需要对电源进行滤波，通常在
印制电路板的电源输入端接入10～
CT54 系列 TTL
100 μF的电容进行滤波，在印制电路板
上，每隔滤波。
6～8 个门加接一个 0.01～ 0.1 μF的电容对高频进行
2．输出端的连接具有推拉输出结构的 TTL门电路的输出端不允许直接并联使用。输出端不允许直接接电源V cc 或直接接地。使用时，输出电流应小于产品手册上规定的最大值。三态输出门的输出端可并联使用，但在同一时刻只能有一个门正常工作，其余处于高阻状态。集电极开路门（OC门）输出端可以并联使用（线
与），但输出端必须外接上拉电阻R L到电源。
3．闲置（多余）输入端的处理
TTL 集成门电路使用时，对于闲置（不用的）输入端，一般不悬空，主要是防止干扰信号从悬空输入端引入电路。对于闲置输入端的处理应以不改变电路正常逻辑功能且稳定工作为原则。常用的有以下几种方法。
（1）对于与非门的闲置输入端，可直接接电源或通过
1
～ 10ΚΩ 的电阻接电源 Vcc，如图 2-14
所示。
（ 4）或非门不使用的闲置输入端应接地，或通过较小电阻（1KΩ 以下）接地。如图
2-16（ a）
所示。
（5）对与或非门中整个不用的与门，至少应有一个输入端接地；而对于要使用的与非门，其多余输入端应接电源（高电平），方法同（ 1），如图 2-16（ b）
图2-16 或非门及与或非门闲置端的处理
4．电路安装接线和焊接时的注意事项
（1）连线要尽可能短，最好用绞合线。
（2）整体接地要好，地线要粗且短。
（ 3）焊接时应使用功率不大于 25W 的电烙铁，并使用中性焊剂，如松香酒精溶液，不可使用腐
蚀性较强的焊膏。
（4）由于集成电路外引线之间距离很近，焊接时焊点要小，避免相邻引线短路，且焊接时间要短。
（5）印制电路板焊接完毕后，不得浸泡在有机溶液中清洗，只能用少量酒精擦去外引线上的助焊剂和污垢。
图2-14 与非门闲置端的处理Ⅰ
2）如果前级驱动能力允许，可将闲置输入端与有用端并联
使用，如图
2-15（ a）所示。
2-15（ b）所示。但许接开路长线，以免引入外界干扰而产生逻辑错误。
a）或非门闲置端的
处理
b）与或非门闲置端的
处理
教学目的：
理解
CMOS 反相器的电路组成及工作原理；掌握 TG 门和 OD 门逻辑符号及其应用；掌握CMOS 数字集成电路的特点及使用规则。
教学重点：
TG 门和 OD 门逻辑符号及其应用； CMOS 数字集成电路的特点及使用规则。
教学难点：
集成逻辑门电路的应用
教学方法：讲授法和讨论交流法教具：无
课时：2
2.3CMOS 集成逻辑门电路
MOS 集成逻辑门是采用单极型场效应三极管（MOS 管）作为开关元件的数字集成电路。它是继 TTL 之后发展起来的另一种应用广泛的数字集成电路。就逻辑功能而言，它们与 TTL 门电路并无区别，但突出的优点是微功耗、高抗干扰能力，它们还具有制造工艺简单、集成度高、价格便宜等优点，因此得到了十分迅速的发展。
MOS 门电路有 PMOS 、 NMOS 和 CMOS 三种类型，其中 CMOS 门电路是由增强型 PMOS 管和增强型 NMOS 管组成的互补对称 MOS 门电路。它突出的优点是静态功耗低，抗干扰能力强，工作稳定性好，开关速度较高。国产 CMOS 数字集成电路主要有 4000 系列和高速系列。
2.3.1C MOS 反相器
CMOS 门电路有非门（反相器）、与非门、或非门等多种电路。其中反相器是 MOS 集成电路的基本组成部分，许多复杂的 MOS 电路都是由反相器演变而成的。
1． MOS 管的开关特性
MOS 管属于电压控制的开关器件，
路由于功耗小、对电源电压适应性
广、和
2． CMOS 反相器
（1）电路组成
CMOS 反相器的基本电路结构如
图
课题：CMOS集成逻辑门电路；集成逻辑门电路的应用
MOS 系列门电路有 PMOS、NMOS 和 CMOS ，而 CMOS 电
TTL 电路兼容等特点，处于主导地位。
2-18 （ a）所示。
（b）TP导通TN 截止（c）TN 导通TP 截止
（a）原理
电路
图2-18 CMOS 反相器
当控制电压 C=V DD，C =0V时，传输门相当于接通的开关， u O＝u I；当控制电压 C=0V，C= V DD 时，传输门相当于断开的开关，输入电压不能传到输出端，输出呈高阻状态。
由于 T N和 T P在结构上对称，所以图中的输入端和输出端可以互换，故又将传输门称为双向开关。
可见CMOS 传输门实现了信号的可控传输。将 CMOS传输门和一个反相器组合起来，由非门产生互补的控制信号，就可实现单刀单掷或单刀双掷开关的功能，如图 2-20所示，称为模拟开关。
2． CMOS 漏极开路与非门（ OD 门）
电路如图 2-21（ a）所示，图（ b）是其逻辑符号。由图可知，该电路具有与非功能，即Y AB 。电
路工作时，必须外接电源 V DD2 和负载电阻 R D。
通常电源电压 V DD1 和 V DD2 不同，因此它还可用于电平转换。当输入 A、B 都为高电平
U IH＝V DD1 时，输出 Y为低电平 U OL ≈ 0V；当输入 A、B中有低电平 U IL＝0V 时，输出 Y为高电平 U OH＝ V DD2 。可见，该电路能将 V DD1 ～ 0V 的输入电压转换为 0V ～ V DD2 的输出电压，从而实现了电平转换。
图2-21 漏极开路输出的CMOS 与非门
2.3.3C MOS数字集成电路系列及特点
1． CMOS 数字集成电路系列
（ 1） CMOS4000 系列
这是早期的 CMOS 集成逻辑门产品，工作电源电压范围为3～18V ，由于具有功耗低、噪声容限
大、扇出系数大等优点，已得到普遍使用。缺点是工作速度较低，平均传输延迟时间为几十
ns，且工作频率低，最高工作频率小于5MHz ，驱动能力差，门电路的输出负载电流约为0.51mA/ 门，因此 CMOS4000 系列的使用受到一定的限制。
（2）高速 CMOS 电路（ HCMOS ）系列该系列电路主要从制造工艺上作了改进，使其大大提高了工作速度，平均传输延迟时间小于10ns，最高工作频率可达 50MHz 。高速 CMOS 电路主要有 54系列和 74系列两大类，其电源电压范围为2～ 6V。它们的主要区别是工作温度的不同，如表2-10所示。
图2-20 CMOS 模拟开
a）电路
图
b）逻辑符
号
用 TTL 电路驱动 CMOS 电路时，主要是考虑 TTL 电路输出的电平是否符合 CMOS 电路输
入电平的要求。
①在 TTL 电路的电源电压 V CC和CMOS电路的电源电压 V DD都为 5V时，可在 TTL 电路的输出端和电源之间接一个上拉电阻 R，如图 2-22（ a）所示。
②TTL 电路输出的低电平 U OL≤ 0.4V，而 CMOS4000 系列输入的低电平 U IL≤ 1.5V，
CC74HC 输入的低电平 U IL ≤ 1V，显然 0.4明显小于 1.5和 1V，因此它们之间可直接相连。
③如 TTL 电路的电源电压 V CC和 CMOS 电路的电源电压 V DD不同时，仍需接上拉电阻，
只是需用 OC 门实现，如图 2-22（b）所示。
④TTL 和 CMOS
考虑了电平的匹配问题后，再看电流匹配，由于 CMOS 电路输入电流几乎为 0，故不存在
问题。
2． CMOS 电路驱动 TTL 电路
首先看电平是否匹配。 CMOS 门电路作为驱动门，它的 U OH≈ 5V， U OL≈ 0V； TTL 门电
路作为负载门，它的 U IH≥ 1.8V，U IL≤ 0.8V。显然，电平匹配是符合要求的。
再看电流是否匹配。 CMOS 门电路允许的最大灌电流为 0.4mA ，而 TTL 门电路的输入短
路电流 I IS≈ 1.4mA，显然驱动电流不足。解决这个问题的办法通常有两个：
（1）将同一芯片上的多个 CMOS 门电路并联使用。图 2-23（ a）所示为用同一芯片上
的多个 CMOS 与非门并联使用推动 TTL 电路的情况。此外，同一芯片上的多个 CMOS 或非
门、多个非门同样也可并联使用。
图2-23 CMOS4000 系列驱动TTL 门电路
2）在 CMOS 电路的输出端和 TTL 电路的输入端之间接入 CMOS 驱动器（缓冲器），
如图 2-23（b）
CMOS 电平转换器来实现，如图 2-22（ c）所示。
电路之间的接口也可
图2-22 TTL 门驱动CMOS
集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应 用电路。 1．集成逻辑门电路: （1）常用逻辑门电路图形符号 常用逻辑门电路图形符号见表1。 表1 常用逻辑门电路图形符号 （2）反相器与缓冲器 反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。 缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。 74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。
图1 74LS04，CD4069引脚排列图 （3）与门和门与非 与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。 图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图 74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。 2．集成门电路的应用 （1）定时灯光提醒器 电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。
题目：模块六数字电路的基本知识 第二节基本逻辑门 教学目的： 1、掌握与门、或门、非门的逻辑功能及逻辑符号； 2、掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法； 3、掌握三种基本的逻辑电路。 重点与难点：重点：基本逻辑关系：“与”关系、“或”关系、“非”关系 难点：基本逻辑门电路的工作原理及其逻辑功能 教学方法： 1、讲授法 2、演示法 组织教学： 1、检查出勤 2、纪律教育 课时安排： 2课时 教学过程(教学步骤、内容等) 模块六数字电路的基本知识 复习回顾： 1、什么叫模拟电路？什么叫数字电路？ 2、常用的数制有哪几种？（要会换算） 导入新课： 数字电路为什么又叫逻辑电路？因为数字电路不仅能进行数字运算，而且还能进行逻辑推理运算，所以又叫数字逻辑电路，简称逻辑电路。 定义：所谓逻辑电路是指在该电路中，其输出状态（高、低电平）由一个或多个输入状态（高、低电平）来决定。 数字电路的基本单元是基本逻辑电路，它们反映的是事物的基本逻辑关系。 什么是门？ 新课讲解： 基本逻辑门 三种基本逻辑关系 一、“与”逻辑 1、定义：如果决定某事物成立（或发生）的诸原因（或条件）都具备，事件才发生，而只要其中一个条件不具备，事物就不能发生，这种关系称为“与”关系。
2、示例：两个串联的开关控制一盏电灯。 A B 3、“与”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“0”出“0”，全“1”出“1” 5、逻辑符号：二、“或”逻辑 1、定义：A 、B 等多个条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，只有所有条件均不具备的时候，事件才不发生，这种因果关系称为“或”逻辑。 2、示例：两个并联的开关控制一盏电灯。 A 3、“或”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“1”出“1”，全“0”出“0” 5、逻辑符号：三、“非”逻辑 1、定义：决定事件结果的条件只有一个A ，A 存在，事件Y 不发生，A 不存在，事件Y 发生，这种因果关系叫做“非”逻辑。 R
数字逻辑电路习题集
第一章 数字逻辑电路基础 一、填空题 1、模拟信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、连续） 2、数字信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、不连续） 3、数字电路主要研究 与 信号之间的对应 关系。（输出、输入、逻辑） 4、用二进制数表示文字、符号等信息的过程称为。（编码） 5、()11011(2= 10)，()1110110(2= 8)，()21(10= 2)。（27、 166、10101） 6、()101010(2= 10)，()74(8= 2)，()7(16=D 2)。（42、 111100、11010111） 7、最基本的三种逻辑运算是 、 、 。（与、或、非） 8、逻辑等式三个规则分别是 、 、 。（代入、对偶、反演） 9、逻辑函数化简的方法主要有 化简法和 化简法。（公式、卡诺图） 10、逻辑函数常用的表示方法有 、 和 。（真值表、表达式、卡诺图、逻辑图、波形图五种方法任选三种即可）
11、任何一个逻辑函数的 是唯一的，但是它的 可有不同的形式，逻辑函数的各种表示方法在本质上是 的，可以互换。（真值表、表达式、一致或相同） 12、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数 。（C B A Y )(+=） 13、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数 。（))((C A B A Y ++=） 14、半导体二极管具有 性，可作为开关元件。（单向导电） 15、半导体二极管 时，相当于短路； 时，相当于开路。（导通、截止） 16、半导体三极管作为开关元件时工作在 状态和 状态。（饱和、截止） 二、判断题 1、十进制数74转换为8421码应当是BCD 8421)01110100(。（√） 2、二进制只可以用来表示数字，不可以用来表示文字和符号等。（╳） 3、十进制转换为二进制的时候，整数部分和小数部分都要采用除2取余法。（╳） 4、若两个函数相等，则它们的真值表一定相同；反之，若两个函数的真值表完全相同，则这两个函数未必相等。（╳）
思考题与习题 1-1 填空题 1）三极管截止的条件是U BE ≤0V。三极管饱和导通的条件是I B≥ I BS。三极管饱和导通的I BS是I BS≥（V CC－U CES）/βRc。 2）门电路输出为高电平时的负载为拉电流负载，输出为低 电平时的负载为灌电流负载。 3）晶体三极管作为电子开关时，其工作状态必须为饱和状态或截止 状态。 4） 74LSTTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、2.7V、 0.5V 。74TTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、2.4V、 0.4V 。 5）OC门称为集电极开路门门，多个OC门输出端并联到一起可实现线与功能。 6） CMOS 门电路的输入电流始终为零。 7） CMOS 门电路的闲置输入端不能悬空，对于与门应当接到高电平，对于 或门应当接到低电平。 1-2 选择题 1）以下电路中常用于总线应用的有 abc 。 A.TSL门 B.OC门 C.漏极开路门 D.CMOS与非门 2）TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为1.5mA，高电平输入电流为10uA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400uA，选择正确答案N最大为 B 。 A.N=5 B.N=10 C.N=20 D.N=40 3）CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是 ACD 。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 4）三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可 D 。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 5）对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以 ABD 。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 6）以下电路中可以实现“线与”功能的有 CD 。 A.与非门 B.三态输出门
第8章组合逻辑电路 【课题】 8.1概述 【教学目的】 了解组合逻辑电路和时序逻辑电路的电路结构特点及功能特点。 【教学重点】 1.数字逻辑电路的分类和特点。 2.常用的组合逻辑电路种类。 3.会区分数字逻辑电路的类型。 【教学难点】 区分数字逻辑电路的类型。 【教学方法】 讲授法 【参考教学课时】 1课时 【教学过程】 一、复习提问 1.基本逻辑门电路有哪几种，它们的逻辑功能是什么？ 2.画出与非门逻辑符号并说明其逻辑功能。 二、新授内容 1.组合逻辑电路 （1）特点：数字逻辑电路中输出信号没有反馈到输入端，因此任意时刻的输出信号状态只与当前的输入信号状态有关，而与电路原来的输出状态无关。 （2）电路组成框图：教材图8.1。 2.时序逻辑电路 （1）特点：数字逻辑电路中输出信号部分反馈到输入端，输出信号的状态不但与当前的输入信号状态有关，而且与电路原来的输出状态有关。因此，这种电路有记忆功能。 （2）电路组成框图：教材图8.2。 三、课堂小结 1.组合逻辑电路的特点。
2.时序逻辑电路的特点。 四、课堂思考 P176思考与练习题。 五、课后练习 对逻辑代数作重点复习并预习下节课的内容（8.2组合逻辑电路的分析）。 【课题】 8.2组合逻辑电路的分析 【教学目的】 掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。 【教学重点】 1.组合逻辑电路的分析方法和步骤。 2.会对给定的组合逻辑电路进行功能分析。 【教学难点】 对给定的组合逻辑电路作功能说明，并用文字描述。 【教学方法】 讲授法、练习法 【参考教学课时】 1课时 【教学过程】 一、复习提问 公式化简，用练习的方式进行。 二、新授内容 1．组合逻辑电路的分析步骤。 （1）根据给定的逻辑电路图，推导输出端的逻辑表达式。 （2）化简和变换 （3）列真值表 （4）分析说明 2．组合逻辑电路的分析举例 （1）老师举例讲解 （2）老师举例，学生讨论分析 例1 已知逻辑电路如图8.1所示，试分析其逻辑功能，要求写出分析过程。
电路中D 3、D 4的作用是提高开关速度，当U o 由1跳到0时，经D 3、D 4提供放电回路，加速U o 的下降速度。R 4电阻由接地改为接在U o 上的目的是降低静态功耗，R 1电阻取值改为20k Ω也是为了降低电路的功耗。该电路的电阻值比TTL 门电路相应的电阻值大，主要目的是降低电路的功耗。实现的是与非的逻辑功能。 电路中二极管采用肖特基二极管，其正向导通压降为，而肖特基三极管的发射极的正偏电压为，集电极的正偏电压为。因此，电路的阈值电压将变为： D BE5BE2T U U U U -+==+输出的高低电平值：U OH = U OL =。 输入端的短路电流I IL = 0.23mA 20 0.4 5=- 习题 习题图TTL 与非门电路所示的电路中，若在某一输入端与地之间接一电阻R ，其余输入端悬空，试问： ⑴保证与非门可靠关闭时的最大电阻即关门电阻R OFF 为多大值 ⑵保证与非门可靠开通时的最小电阻即开门电阻R ON 为多大值 解：若在输入端A 与地之间接一电阻R i ，则R i 与地之间的电压U i 为： （1）i i i R R R U U U ?+-= 1be1 cc ≤OFF U 即 i R ?+-R 30.7 5≤ R i ≤? R OFF ?700? (2) i i i R R R U U U ?+-= 1be1 cc ≥on U 即 i R ?+-R 30.7 5≥ 由此可得： R i ≥? , 一般选R ON =2k? 1.4V T 1be1 cc ==?+-U R R R U U i i 工程计算： 得 R ON =R OFF ?? 习题 习题图所示电路由TTL 与非门组成。设G 1～G 4门的平均传输延迟时间相同为30ns ，现测得输出端F 的振荡频率为，试求G 5的平均传输延迟时间t pd5。 解：根据F 的频率求出F 的振荡周期，T =，由于五个与非门输出为原信号的非，所以延迟时间应为T /2≈156ns ，则第五个与非门的延迟时间为36ns 。 习题图 F
辑表达式为 Y A B 第二部分 集成逻辑门电路 课 题： 分立元件门电路 教学目的： 理解二极管的含义与作用；掌握二极管与门、或门和三极管非门电路的逻辑符号及真值表。 教学重点： 二极管与门、或门和非门的逻辑符号及真值表 教学难点： 二极管与门、或门和非门电路的工作原理 教学方法： 讲授法和讨论交流法 教 具： 无 课 时： 2 教 学 内 容 门电路是构成数字电路的基本逻辑单元。在理论 分析与设计中，每一个逻辑单元都是用逻辑符 号来表示，而在工程中每一个逻辑符号都对应着一种电路，并通过集成工艺制作成一种集成器件， 称为集成逻辑门电路。 2.1 分立元件门电路 用以实现各种基本逻辑关系 的电子电路称为门电路。它们是组成其它逻辑功能电路的基础。由 于分立元件门电路的结构简单，便于阐述有关工作原理，所以是学习集成门电路的入门。 2.1.1二极管与门 1. 电路组成及逻辑符号 图 2-1（a ）是一个由二极管组成的与门，图 2-1（ b ）是它的逻辑符号。图中 A 和 B 是输入信号 Y 是输出信号，输入高、低电平分别为 3V 和 0V ，二极管正向导通时压降为 0.7V 。 2. 工作原理 （1）A=B= 0V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出 （2）A=0V ，B=3V 时，二极管 VD 1优先导通，输出 （3）A=3V ，B=0V 时，二极管 VD 2优先导通，输出 （4）A=B=3V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出 3. 输入与输出电压关系及真值表 把上述分析结果归纳起来很容易得出表 2-1 的输入与输出电压之间的关系。如果采用正 Y=0.7V ，为低电平。 Y=0.7V ，为低电平。此时 Y=0.7V ，为低电平。 VD 2 截止。 a ）电路图 （b ）逻辑符号
滁州学院计算机与信息工程学院 实验课程教案 课程名称：数字电路分析与设计 授课教师：姚光顺 授课对象：11网工、计科 授课时间：20XX年2月-2012月7月 滁州学院计算机与信息工程系 20XX年2月 《数字逻辑》实验教学大纲
课程编号： 课程名称：数字逻辑 英文名称：Digital Logic 课程类型：专业基础课 课程属性：独立设课 总学时：16总学分：0.5 开设学期：2 适用专业：计算机科学与技术网络工程 先修课程：大学物理电路原理 一、实验课程简介 数字逻辑实验，是数字逻辑课程教学内容的延伸和加强。在电子产品广泛应用的前提下，对于每一个大学生，具备一定电工电子基本知识和应用能力是必不可少的。因此，数字逻辑实验教学是按在相关理论教学的基础上，根据教学实际情况所开设的重点技术基础实验课程。通过实验，可以加深学生对课程内容中重点、难点的理解，培养其动手能力。 二、实验教学目标与基本要求 本课程的作用与任务是：使学生进一步掌握数字逻辑电路的分析与设计的基本方法，了解数字逻辑物理器件的主要技术参数，以及物理设计中的制作、调试、故障诊断的基本技能。要求学生在实验原理指导下，熟悉和掌握常用中、大规模集成电路的功能和在实际中应用的方法，具备基本电路的设计能力。培养学生检查与排除电路故障、分析和处理实验结果、分析误差和撰写实验报告的能力，旨在培养学生综合运用知识能力、严谨细致的工作作风和一丝不苟的科学态度。 三、本实验课程的基本理论与实验技术知识 本实验课基于门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、A/D和D/A转换的基本理论而设定。 四、实验方法、特点与基本要求 实验分为实验预习、实验操作、实验总结三个步骤： 1、实验预习 1) 明确实验目的，理解实验原理； 2) 了解实验环境； 3) 了解实验方法，拟定实验的操作步骤； 2、实验操作 1) 建立实验环境，进行实验操作，培养实践动手能力 2) 实验过程中认真观察实验现象，详细记录实验结果 3) 实验结束前，整理好实验设备，经指导教师验收方可退出实验室 3、实验总结 通过对实验记录的整理，以加深对所学理论知识的理解，不断总结、积累经验，从而提高动手能力。
逻辑门电路的应用
项目2 逻辑门电路的应用课型理论教学 导学目标熟悉二、三极管的开关特性，掌握三极管导通、截止条件； 了解分立元件与门、或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能。 了解TTL逻辑门电路的内部结构和原理，掌握其外部特性 熟悉OC门和TTL三态门的工作原理及有关的逻辑概念； 了解国际上通用标准型号和我国现行国家标准。 重点二、三极管的开关特性和开关等效电路； TTL逻辑门电路的外特性 OC门和TTL三态门的应用。 难点分立元件门电路的工作原理。 TTL逻辑门电路的工作原理，外部特性 教学方法多媒体教学、项目引入、引导式教学。 导学过程设计 教师活动学生活动时 间 复习：最小项的概念、性质、卡诺图的表示、化简方法和步骤 本章内容概述 2. 1 逻辑门电路 基本门电路:与门、或门、非门（又称反相器） 补充：二、三极管的开关特性二极管静态开关特性及开关等效电路听讲、思考、 笔记、答 问 5′
二极管动态开关特性 三极管静态开关特性及开关等效电路 三极管动态开关特性 2.1.1 非门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 2.1.2 与门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 2.1.3 或门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 2.1.4 其他常见门电路 1.与非门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 2.或非门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 3.异或门 定义、电路结构和工作原理、25′ 35′ 45′ 10
逻辑符号、波形图 4.同或门 定义、电路结构和工作原理、逻辑符号、波形图 2. 2 不同系列门电路 2.2.1 TTL系列门电路 1.典型TTL逻辑门电路——与非门 电路结构、工作原理、工作速度、拉电流和灌电流、悬空端的处理 外特性及主要参数： 电压传输特性 抗干扰能力 输入特性 扇入系数和扇出系数 平均传输延迟时间 2.TTL系列数字电路的主要参数指标 （1）高电平输出电压VOH：2.7 ～ 3.4V （2）高电平输出电流I0H：′25′ 35′ 45′ 15′
第2章 逻辑门电路 2.1解题指导 【例2-1】 试用74LS 系列逻辑门，驱动一只V D =1.5V ，I D =6mA 的发光二极管。 解：74LS 系列与之对应的是T4000系列。与非门74LS00的I OL 为4mA ，不能驱动I D =6mA 的发光二极管。集电极开路与非门74LS01的I OL 为6mA ，故可选用74LS01来驱动发光二极管，其电路如图所示。限流电阻R 为 Ω =--=--=k V V V R OL D CC 5.065.05.156 【例2-2】 试分析图2-2所示电路的逻辑功能。 解：由模拟开关的功能知：当A =1时，开关接通。传输门导通时，其导通电阻小于1k Ω，1k Ω与200k Ω电阻分压，输出电平近似为0V 。 而A =0时，开关断开，呈高阻态。109Ω以上的电阻与200k Ω电阻分压，输出电平近似为V DD 。 故电路实现了非逻辑功能。 【例2-3】 试写出由TTL 门构成的逻辑图如图2-3所示的输出F 。 & ≥1 F ≥1 A B 图2-3 例2-3门电路 解：由TTL 门输入端悬空逻辑上认为是1可写出 【例2-4】 试分别写出由TTL 门和CMOS 门构成的如图2-4所示逻辑图的表达式或逻 辑值。 B F 图2-4 例2-4门电路 解：由TTL 门组成上面逻辑门由于10k Ω大于开门电阻R ON ，所以，无论 A 、B 为何值 。 由CMOS 门组成上面逻辑门由于CMOS 无开门电阻和关门电阻之说，所以， 。 2.2 例题补充 2-1 一个电路如图2-5所示，其三极管为硅管，β=20，试求：ν1小于何值时，三极管T 截止，ν1大于何值时，三极管T 饱和。 解：设v BE =0V 时，三极管T 截止。T 截止时，I B =0。此时 10) 10(020I --= -v v I =2V T 临界饱和时，v CE =0.7V 。此时 V CC v I v O +10V -V BB V V V 0200 11 DD F ≈+=DD DD 44 DD 599F 210101021010V V V V ≈+≈?+=A B A F =++?=110≡F AB F =
实验一集成逻辑门电路 一、实验目的 1、了解门电路的电气性能和特点。 2、掌握TTL集成门电路的逻辑功能。 3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。 4、掌握常用TTL门电路的故障诊断方法。 二、实验原理 集成逻辑门电路是数字电路的基础，常用的有两大类：一类是以晶体三极管为核心组成的TTL电路。另一类是以场效应管为核心组成互补型MOS集成电路即CMOS电路。两者的应用都很广泛。为了较好地使用它们，对它们的主要电气特性必须清楚。 1、TTL与非门的主要参数 （1）电压传输特性 与非门的输出电压U0随输入电压Ui的变化用曲线描绘出来，这曲线就是与非门的电压传输特性。通过此曲线可知道与非门电路的一些重要参数，如输出高电平V OH、输出低电平V OL、阀值电平V TH。 （2）输入特性，输出特性 输入特性曲线：就是输入电流随输入电压变化的曲线。一般情况下，输入电压限止在5.5V以下，当输入电压在1.5V-5.5V之间变化时，输入电流Ii基本保持不变， μ左右，当输入电压0V和1.5V之间变化称为输入高电平电流I iH，其最大值为40A 时，电流开始从输入端流出，且随输入电压的增大而迅速减小（绝对值），称为输入低电平电流I iL，约为-1mA；当输入电压为0时，称为输入短路电流I iS；I iS的数值要比I iL的数值略大一点，在作近似分析计算时，经常用手册上给出的I iS近似代替I iL使用。输出特性曲线：就是输出电压和负载电流的关系曲线。分为高电平输出特性和低电平输出特性。当逻辑门输出高电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为高电平输出特性，74系列门电路的运用条件规定，输出高电平时，最大负载电流不能超过0.4mA。当逻辑门输出低电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为低
第三章集成逻辑门 一、选择题 1. 三态门输出高阻状态时，是正确的说法。 A.用电压表测量指针不动 B.相当于悬空 C.电压不高不低 D.测量电阻指针不动 2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 3．以下电路中常用于总线应用的有。 A.T S L门 B.O C门 C.漏极开路门 D.C M O S与非门 4．逻辑表达式Y=A B可以用实现。 A.正或门 B.正非门 C.正与门 D.负或门 5．T T L电路在正逻辑系统中，以下各种输入中相当于输入逻辑“1”。 A.悬空 B.通过电阻 2.7kΩ接电源 C.通过电阻 2.7kΩ接地 D.通过电阻510Ω接地 6．对于T T L与非门闲置输入端的处理，可以。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联7．要使T T L与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻R I。 A.＞R O N B.＜R O F F C.R O F F＜R I＜R O N D.＞R O F F 8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 9．C M O S数字集成电路与T T L数字集成电路相比突出的优点是。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 10．与C T4000系列相对应的国际通用标准型号为。 A.C T74S肖特基系列 B.C T74L S低功耗肖特基系列 C.C T74L低功耗系列 D.C T74H高速系列 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1．TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平。（） 2．当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。（） 3．普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。（） 4．两输入端四与非门器件74LS00与7400的逻辑功能完全相同。（） 5．CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同。（） 6．三态门的三种状态分别为：高电平、低电平、不高不低的电压。（） 7．TTL集电极开路门输出为１时由外接电源和电阻提供输出电流。（） 8．一般TTL门电路的输出端可以直接相连，实现线与。（）
实验一：集成逻辑门电路的测试与使用 一．实验目的： 1．学会检测常用集成门电路的好坏的简易方法； 2．掌握TTL与非门逻辑功能和主要参数的测试方法； 3．掌握TTL门电路与CMOS门电路的主要区别。 二．实验仪器与器件： 1．元器件：74LS20、74LS00(TTL门电路)，4011(CMOS门电路)； 2．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。 三．实验原理： 1．集成逻辑门电路的管脚排列： （1）74LS20（4输入端双与非门）：Y= ABCD V CC2A 2B N C2C 2D 2Y 1A 1B N C1C 1D 1Y GND V CC ：表示电源正极、GND：表示电源负极、N C ：表示空脚。 （2）74LS00（2输入端4与非门）：Y= AB V4A 4B 4Y 3A 3B 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
（3）4011（2输入端4与非门）：Y= AB V CC4A 4B 4Y 3Y 3B 3A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND 集成门电路管脚的识别方法：将集成门电路的文字标注正对着自己，左下角为1，然后逆时针方向数管脚。 2．TTL与非门的主要参数有： 导通电源电流I CCL、低电平输入电流I IL、高电平输入电流I IH、输出高电平V OH、输出低电平V OL、阈值电压V TH等。 注意：不同型号的集成门电路其测试条件及规范值是不同的。 3．检测集成门电路的好坏的简易方法： （1）在未加电源时，利用万用表的电阻档检查各管脚之间是否有短路现象； （2）加电源：利用万用表的电压档首先检查集成电路上是否有电，然后再利用门电路的逻辑功能检查电路。 例如：“与非”门逻辑功能是：“见低出高，同高出低”。 对于TTL与非门：若将全部输入端悬空测得输出电压小于0.4V，将任一输入端接地测得输出电压大于3.5V，则说明该门是好的。 思考：COMS与非门如何测试。 四．实验内容和步骤： 1．将74LS20加上+5V电压，检查集成门电路的好坏。 2．TTL与非门的主要参数测试： （1）导通电源电流I CCL= 。 测试条件：V CC=5V，输入端悬空，输出空载，如图（1）。 图（1）图（2） 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7
《数字逻辑电路》教学大纲 开课系：信息工程系 适用专业及学生层次：初中起点 学时：112课时 先修课：电工基础、电子电路 后续课：微机原理、现代移动通信、程控交换技术 推荐教材及参考教材：《数字逻辑电路》 编写人：XXX 一、说明 1、课程的性质和内容 本门课程是通讯专业通用教材。主要内容包括数字电路基础，逻辑门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲信号的产生与整形，数模和模数转换，数字集成电路应用以及有关实验等。 2、课程的任务和要求 第一，以能力为本位，重视实践能力的培养，突出职业技术教育特色。 第二，吸收和借鉴各地教学改革的成功经验，专业课教材的编写采用了理论知识与技能训练一体化的模式。 第三，更新教材内容，使之具有时代特征。 第四，贯彻国家关于职业资格证书与学业证书并重，职业资格证书制度与国家就业制度相衔接的政策精神，力求教材内容涵盖有关国家职业标准的知识、技能要求，确实保证毕业生达到中级技能人才的培养目标。 3、教学中应注意的问题 第一，根据企业的需要，确定学生应具备的能力结构和知识结构。 第二，教学中应时刻充实新知识、新技术、新设备和新材料。 第三，注意理论与实际结合。
二、学时分配表
三、课程内容与教学要求 第一章数字电路基础 教学要求 （1）掌握数字电路的特点 （2）明确各进制间的转换规则 （3）掌握基本的逻辑运算 （4）熟悉基本逻辑公式和逻辑定理 （5）掌握逻辑函数化简方法 （6）熟悉逻辑函数的各种表示方法以及相互转换的方法 （7）掌握半导体开关特性 教学内容 （1）掌握模拟电路和数字电路的各自特点以及它们的区别 （2）明确二进制、八进制、十六进制和十进制的表示方法以及转换时的不同规则 （3）掌握与、或、非三个最基本逻辑运算的逻辑符号、真值表及逻辑功能。（4）熟悉掌握逻辑电路中的运算律和等式的三个规则，了解异或运算的公式（5）熟悉利用逻辑运算规则及各种定律化简逻辑函数——即公式化简法，了解什么是卡诺图，熟练掌握逻辑函数卡诺图化简法。 （6）熟悉逻辑函数的表达式、卡诺图、真值表、波形图、逻辑图的转换方法。（7）掌握半导体二级管的单向导电性，掌握三极管的工作要求，工作在饱和、放大和截止区域的条件要求。 教学建议： 本章是数字逻辑电路的基础，与今后的学习内容紧密联系，学生应熟练掌握。 第二章逻辑门电路 教学要求 （1）掌握分立元件门电路的基本组成 （2）熟悉TTL集成门电路的特点 （3）熟悉CMOS集成门电路的常用门 （4）明确门电路的应用 教学内容 （1）掌握与、或、非门的各自特点和功能，熟悉组合后的复合门电路的特点
(2分)正逻辑是指 C. 高电平用“1”表示，低电平用“0”表示 (2分)五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为 B. 10 (2分)一个T触发器，在T=1时，来一个时钟脉冲后，则触发器（） D. 翻转 (2分)数字电路中的三极管工作在 C. 饱和区或截止区 (2分)当用异步I/O输出结构的PAL A. 组合逻辑电路 (2分)用输出低点平有效的3/8译码器和逻辑门实现某一逻辑函数 A. 一定用与门 (2分)按计数过程中数字增减趋势，计数器可分为加法计数器，可逆计数器和 A. 减法计数器 (2分)五个D A. 5 (2分)四位比较器（74LS85）的三个输出信号A〉B，A=B，A＜B中，只有一个是有效信号时，它呈现 B. 低电平 (2分)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 A. 输入电压幅值不变，改变频率 (2分)下列说法正确的是（） D. 竞争－冒险一般是由于信号传输延迟时间不一致引起的 (2分)为实现将JK触发器转换为D A. J=D,K=D (2分)合逻辑电路的有 D. 寄存器 (2分)三态门输出端的三种状态分别是高电平状态，低电平状态和
C. 高阻抗输出状态 (2分)存在约束条件的触发器是 C. JK触发器 (2分)欲对全班53个同学以二进制代码编码表示，最少需要二进制的位数是（） B. 6 (2分)所谓三极管工作在饱和状态，是指三极管 C. 发射结反偏置，集电结正偏置 (2分)下列说法是正确的是 A. 施密特触发器的回差电压ΔU=UT+-UT- (2分)一个触发器可记录一位二进制代码它有（）个稳态 C. 2 (2分)一个8选一数据选择器的数据输入端有（）个 E. 8 (3分)欲使JK触发器按Qn + 1=Qn JK触发器的输入端 A. J=K=1 C. J=Q,K=Q D. J=Q,K=1 E. J=1,K=Q (3分)PLD器件的基本结构组成有 A. 与阵列 B. 或阵列 C. 输入缓冲电路 D. 输出电路 (3分)下列说法正确的是（） A. 存储器容量等于字线×位线 C. 试用1024×4位的RAM构成4096×4位的存储单元，需要进行字扩展 D. 试用1024×4位的RAM构成4096×16位的存储单元，需要16片RAM (3分)逻辑表达式Y=AB可以用（CD）实现 C. 正与门
第2章逻辑门电路 2.1 题图2.1(a)画出了几种两输入端的门电路，试对应题图2.1(b)中的A、B波形画出各门的输出F1～ F6的波形。 题图2.1 解: 2.2 求题图2.2所示电路的输出逻辑函数F1、F2。 题图2.2 解:
2.3 题图2.3中的电路均为TTL门电路，试写出各电路输出Y1～Y8状态。 题图2.3 解: Y1=0, Y2=0, Y3=Hi-Z, Y4=0, Y5=0, Y6=0, Y7=0, Y8=0. 2.4 题图2.4中各门电路为CMOS电路，试求各电路输出端Y1、Y2和Y的值。 题图2.4 解: Y1=1, Y2=0, Y3=0. 2.5 6个门电路及A、B波形如题图2.5所示，试写出F1～F6的逻辑函数，并对应A、B波形画出 F1～F6的波形。
题图2.5 解： 2.6 电路及输入波形分别如题图2.6(a)和2.6(b)所示，试对应A、B、C、x1、x2、x3波形画出F端波 形。 题图2.6 解：
2.7 TTL与非门的扇出系数N是多少？它由拉电流负载个数决定还是由灌电流负载决定？ 解: N≤8 N由灌电流负载个数决定. 2.8 题图2.8表示三态门用于总线传输的示意图，图中三个三态门的输出接到数据传输总线，D1D2、D3D4、…、D m D n为三态门的输入端，EN1、EN2、EN n分别为各三态门的片选输入端。试问：EN信号应如何控制，以便输入数据D1D2、D3D4、…、D m D n顺序地通过数据总线传输（画出EN1～EN n 的对应波形）。 题图2.8 解：用下表表示数据传输情况 2.9 某工厂生产的双互补对称反相器（4007）引出端如题图2.9所示，试分别连接成：（1）反相器； （2）三输入与非门；（3）三输入或非门。
集成逻辑门电路逻辑功能的测试 一、实验目的 1．熟悉数字逻辑实验箱的结构、基本功能和使用方法。 2．掌握常用非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能及其测试方法。 二、实验器材 1．数字逻辑实验箱DSB-3 1台 2. 万用表 1只 3．元器件： 74LS00（T065） 74LS04 74LS55 74LS86 各一块 导线若干 三、实验说明 1．数字逻辑实验箱提供5 V + 0.2 V的直流电源供用户使用。 2．连接导线时，为了便于区别，最好用不同颜色导线区分电源和地线，一般用红色导线接电源，用黑色导线接地。 3．实验箱操作板部分K0~K7提供8位逻辑电平开关，由8个钮子开关组成，开关往上拨时，对应的输出插孔输出高电平“1”，开关往下拨时，输出低电平“0”。 4．实验箱操作板部分L0~L7提供8位逻辑电平LED显示器，可用于测试门电路逻辑电平的高低，LED亮表示“1”，灭表示“0”。 四、实验内容和步骤 1．测试74LS04六非门的逻辑功能 将74LS04正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-1要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。 表1-1 74LS04逻辑功能测试表 2．测试74LS00四2输入端与非门逻辑功能 将74LS00正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-2要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。
3．测试74LS55 二路四输入与或非门逻辑功能 将74LS55正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-3要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平，填入表中。（表中仅列出供抽验逻辑功能用的部分数据） 4．测试74LS86四异或门逻辑功能 将74LS86正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-4要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平。 五、实验报告要求 1．整理实验结果，填入相应表格中，并写出逻辑表达式。 2．小结实验心得体会。 3．回答思考题 若测试74LS55的全部数据，所列测试表应有多少种输入取值组合？
数字逻辑电路第3章 复习题
一、分析题： 1、试分析如下面图（a ）和图(B)所示逻辑电路，说明分别是什么逻辑功能。（10分） . 2、（10分）、试分析下图所示逻辑电路。 2 B L =1 1 A C & L & =1 & 3-1、（12分）、分析下图电路的逻辑功能。要求写出逻辑函数表达式，画出真值表，说明电路的逻辑功能。 3-2（8分）、由译码器74138和8选1数据选择器74151组成如下图所示的逻辑电路。X 2X 1X 0及Z 2Z 1Z 0为两个三位二进制数，试分析下图电路的逻辑功能。（74138是3-8线译码器，74151是8选1数据选择器）。 A 1 & B 1 & & L ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 L A B （a） （b）
5 Y 6 D 74138 D 1 3 4 1 A Y 7 G Y 1 3 D A 5 2 D Y D A 6 G D 1 Y Y Y D 27 4 2 1 Y 2B D 74151 G2A 1 A A 2 A Y 1 X 2 X X 10 Z Z Z 2 4、（6分）由译码器74138和门电路组成的电路如下图所示，试写出L1、L2的最简表达式。 5、 6、（12分）、下图所示的TTL门电路中，要求实现下列规定的逻辑功能时，其连接有无错误？说明正确或错误的理由。如有错误请改正。 CD AB L? = 1 AB L= 2 C AB L+ = 3 +V & R P C D & L CC B A 1 B & A =1 V CC L2 & L3 C B A ≥1 （a） (b) (c) 7、（12分）、在下图（a）（b）（c）中，所有的门电路都为TTL门，设输入A、B、C的波形如图（d）所示，试分析电路的逻辑关系，写出表达式，并定量画出各输出的波形图。
实验二集成逻辑门电路的基本应用 班级：姓名：学号： 日期：2015年11月11日地点：实验大楼210室 课程名称：数字电子技术基础指导老师：同组学生姓名： 成绩： 一、实验目的 （一）熟悉用标准与非门实现逻辑变换的方法。 （二）学习与非门电路的应用。 （三）掌握半加器电路结构和逻辑功能。 二、实验仪器和设备 通用微机接口实验系统、微机电源、VC9808+型万用表、集成电路74LS00、集成电路74LS86。 三、实验步骤及内容 （一）利用摩根定理可以对逻辑函数化简或进行逻辑变换。 摩根定律： = ???C B A )( ???C B A = +++C B A 1、 利用与非门组成一个与门的电路设计。 与非门的布尔代数表达式为：B A Y ?=，而与门的布尔代数表达式为： B A Z ?=，只要把与非门的输出Y 反相一次，即可得到与非门的功能： Z B A =?=Y =B A ? 因此只要用二个与非门即可实现与门的功能。测试电路原理图如图2-1，实验电路图如图2-2，并将测试结果记录于表2-1。
说明：将与非门两个输入端接在一起即可将与非门当作反相器使用。 图2-1与非门组成与门原理图 图2-2 与非门组成与门实验电路图 ①数据分析： 由实验结果表2-1可得：当 A 与B 两个输入端有一端输入 为0时，输出端Z 即为0，符 与门电路的特性。 ②结论： 有数据分析可得出实验中与非门电路构成一个与门电路，即摩根定律：)( +++C B A = ???C B A 得到验证。 2、利用与非门组成一个或门的电路设计。 或门的布尔代数表达式为：Z=A+B ，根据摩根定律可知：Z=A+B =B A ? 因此可以用三个与非门连接起来，即可实现或门的功能。测试电路原理图如图2-3，实验电路图如图2-4，并将测试结果记录于表2-2。 表2-1 组合与门功能测试表
第2章逻辑门电路 2.2 基本逻辑门电路 在数字系统中，大量地运用着执行基本逻辑操作的电路，这些电路称为基本逻辑电路或门电路。早期的门电路主要由继电器的触点构成，后来采用二极管、三极管，目前则广泛应用集成电路。 2.2.1 三种基本门电路 1. 二极管与门电路 实现“与”逻辑关系的电路叫做与门电路。由二极管组成的与门电路如图2.5（a）所示，图2.5所示（b）为其逻辑符号。图中A、B为信号的输入端，Y 为信号的输出端。 图2.5 二极管与门 对二极管组成的与门电路分析如下。 （1）A、B都是低电平uY≈0V （2）A是低电平，B是高电平uY≈0V （3）A是高电平，B是低电平uY≈0V （4）A、B都是高电平uY≈5V 从上述分析可知，该电路实现的是与逻辑关系，即“输入有低，输出为低；输入全高，输出为高”，所以，它是一种与门。 2. 二极管或门电路 实现或逻辑关系的电路叫做或门电路。由二极管组成的或门电路如图 2.6所示，其功能分析如下。
图2.6 二极管或门 （1）A、B都是低电平uY=0V （2）A是低电平，B是高电平uY≈5V （3）A是高电平，B是低电平uY≈5V （4）A、B都是高电平uY≈5V 通过上述分析，该电路实现的是或逻辑关系，即“输入有高，输出为高；输入全低，输出为低”，所以，它是一种或门。 3. 三极管非门 实现非逻辑关系的电路叫做非门电路。因为它的输入与输出之间是反相关系，故又称为反相器，其电路如图2.7所示。 图2.7 三极管反相器 2.2.2 DTL与非门 采用二极管门电路和三极管反相器，可组成与非门和或非门扩大逻辑功能，这种电路应用非常广泛。 DTL与非门电路是由二极管与门和三极管反相器串联而成的，其电路图及逻辑符号分别如图2.8（a）和图2.8（b）所示。
课程设计报告 课程设计名称：数字逻辑电路 系别：三系 学生姓名：朱强 班级：13软件2班 学号：20130311227 成绩： 指导教师：朱慧博 开课时间：2014-2015 学年第一学期
一．设计题目 题目：交通信号灯控制器 二．主要内容 1)设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红绿黄LED做信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。 2）主干道每次放行60秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路 3）每次由绿灯转换为红灯时，要亮5秒黄灯作为过度，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。 三．具体要求 1、对所设计电路的功能明确 2、熟悉软件的基本操作 3、报告中课题总体设计功能复合 四．进度安排
五．成绩评定 1、考核方法：总成绩由平时成绩和设计、报告成绩三部分组成， 各部分比例为20%,20%，60%。 2、成绩评定: （1）平时成绩：无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。迟到15分钟按旷课处理 （2）设计成绩：按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。 （3）设计报告成绩：按照提交报告的质量给出相应的成绩。
目录 1总体设计方案 (2) 2 控制电路设计 (2) 2.1 控制电路工作原理 (2) 2.2 控制电路设计过程 (4) 3 倒计时电路设计 (5) 4 译码显示电路设计 (9) 4.1动态显示工作原理 (9) 4.2动态显示及译码电路设计 (9) 5 总体电路设计 (11) 6 电路仿真调试 (12) 7 改进意见及收获体会 (16) 8 参考文献 (17)