数字电路教案 本课程理论课学时数为70，实验24学时。各章学时分配见下表：
第一章逻辑代数基础 【本周学时分配】 本周5学时。周二1~2节，周四3~5节。 【教学目的与基本要求】 1、掌握二进制数、二—十进制数（主要是8421 BCD码） 2、熟练掌握逻辑代数的若干基本公式和常用公式。 3、熟练掌握逻辑函数的几种表达形式。 【教学重点与教学难点】 本周教学重点： 1、绪论：重点讲述数字电路的基本特点、应用状况和课程主要内容。 2、逻辑代数的基本运算：重点讲述各种运算的运算规则、符号和表达式。 3、逻辑代数的基本公式和常用公式：重点讲述逻辑代数的基本公式与普通代数公式的区别，常用公式的应用背景。 4、逻辑函数的表示方法：重点讲述各种表示方法的特点和相互转换方法。 本周教学难点： 反演定理和对偶定理：注意两者之间的区别、应用背景和变换时应注意的问题。【教学内容与时间安排】 一、绪论（约0.5学时） 1、电子电路的分类。 2、数字电路的基本特点。 3、数字电路的基本应用。 4、本课程的主要内容； 5、本课程的学习方法和对学生的基本要求。 二、数制与码制（约1.5学时）（若前置课程已学，可作简单复习0.5学时） 1、几种不同进制（二、八、十、十六进制）。 2、几种不同进制相互转换。 3、码制（BCD码）。 三、逻辑代数 1、基本逻辑运算和复合逻辑运算：与、或、非运算是逻辑代数的基本运算；还可以形成其他复合运算，常用的是与非、或非、与或非、异或、同或运算。（约0.5学时） 2、常用公式（18个）（约0.5学时） 3、基本定理（代入定理、反演定理、对偶定理）（约0.5学时） 4、逻辑函数的概念及表示方法（约0.5学时） 5、逻辑函数各种表示方法间的转换：常用的转换包括：函数式←→真值表；函数式←→逻辑图（约1学时）
第一章 二进制到十六进制、十进制 (1)()2=(97)16=(151)10 (2)(1101101)2=(6D)16=(109)10 (3)2=16=(0.)10 (4)2=16=10 十进制到二进制、十六进制 (1)(17)10=(10001)2=(11)16 (2)(127)10=(1111111)2=(7F)16 16 21016210)3.19()1010 1(11001.101(25.7)(4))A D7030.6()0101 0000 0111 1101 0110 (0.0110(0.39)(3) B 用公式化简逻辑函数 (1)Y=A+B (3)Y=1 ） ＝＋（解：1A A 1)2( C B A C C B A C B Y C B A C B A Y AD C C B AD C B C B AD D C A AB D CD B A Y )()(Y )4(解： (5)Y=0 (7)Y=A+CD E ABCD E C ABCD CE AD B BC CE AD B BC Y CE AD B BC B A D C AC Y )()()() ()()6(解： C B A C B C B A A C B A C B A C B A C B C B A A C B A C B A C B A Y C B A C B A C B A Y )() )(())()(() )()((8解：）（ D A D A C B Y )9( E BD E D B F E A AD AC Y )10( (a) C B C B A Y (b) C B A ABC Y (c) ACD D C A D C A B A Y D AC B A Y 21, (d) C B A ABC C B A C B A Y BC AC AB Y 21, 1.10 求下列函数的反函数并化简为最简与或式 (1)C B C A Y (2)D C A Y C B C B AC C B AC B A BC AC C A B A BC AC C A B A Y BC AC C A B A Y ))((]))([())(())(()3(解： (4)C B A Y D C AB D C B D C A D C B D A C A C D C B C A D A Y C D C B C A D A Y )() )(())()(()5(解： (6)0 Y 1.11 将函数化简为最小项之和的形式 C B A C B A ABC BC A C B A C B A C B A ABC BC A C B A A C B B A BC A C B AC BC A Y C B AC BC A Y )()()1(解： D C B A CD B A D C B A ABCD BCD A D C B A Y ）（2
第3章逻辑门电路 3.1 概述 逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。用逻辑1和0 分别来表示电子电路中的高、低电平的逻辑赋值方式，称为正逻辑，目前在数字技术中，大都采用正逻辑工作；若用低、高电平来表示，则称为负逻辑。本课程采用正逻辑。 获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 在数字集成电路的发展过程中，同时存在着两种类型器件的发展。一种是由三极管组成的双极型集成电路，例如晶体管-晶体管逻辑电路（简称TTL电路）及射极耦合逻辑电路（简称ECL 电路）。另一种是由MOS管组成的单极型集成电路，例如N-MOS逻辑电路和互补MOS（简称COMS）逻辑电路。 3.2 分立元件门电路 3.3.1 二极管的开关特性 3.2.2三极管的开关特性NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点
3.2.3二极管门电路1、二极管与门 2、二极管或门
3.2.4三极管非门 3.2.5组合逻辑门电路1、与非门电路 2、或非门电路
3.3 集成逻辑门电路 一、TTL与非门 1、电路结构 （1）抗饱和三极管 作用：使三极管工作在浅饱和状态。因为三极管饱和越深，其工作速度越慢，为了提高工作速度，需要采用抗饱和三极管。 构成：在普通三极管的基极B和集电极C之间并接了一个肖特基二极管（简称SBD）。 特点：开启电压低，其正向导通电压只有0.4V，比普通硅二极管0.7V的正向导通压降小得多；没有电荷存储效应；制造工艺和TTL电路的常规工艺相容，甚至无须增加工艺就可制造出SBD。（2）采用有源泄放电路 上图中的V6、R3、R6组成。 2、TTL与非门的工作原理 （1）V1的等效电路 V1是多发射极三极管，其有三个发射结为PN结。故输入级用 以实现A、B、C与的关系。其等效电路如右图所示。 （2）工作原理分析 ①输入信号不全为1： 如u A=0.3V，u B= u C =3.6V 则u B1=0.3+0.7=1V，T2、T5 截止，T3、T4导通 忽略i B3，输出端的电位为： u Y≈5―0.7―0.7＝3.6V
辽宁石油化工大学考试题 2007 -- 2008 学年第 2 学期 课程名称：数字电子技术考试形式：闭卷 授课学院：信息与控制工程学院试卷共8 页试卷：A 适用专业班级：自动化、电气、电信、测控06级 1．（166）8=（）16 =（）10 =（）2 2．D触发器的特征方程为，JK触发器的特征方 程为，T触发器的特征方程为。 3．能够存储二值信息或代码的器件有_____________、______________、 _______________。 4．下图所示权电阻网络D/A转换器中，若取V REF =5V，则当输入数字 量为d 3d 2 d 1 d =1101时输出电压为_____________。 5．下图中G1为TTL门电路，输出状态为_________。 二、选择题（每题3分，共15分） 1．测得某逻辑门输入A，B和输出F的波形如图所示，则F（A，B）的表达式为。
A、F=AB B、F=A+B C、F=A⊕B D、F=AB A B F 2．能实现分时传送数据逻辑功能的是（）。 A、TTL与非门 B、三态逻辑门 C、集电极开路门 D、CMOS逻辑门3．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于。 A、电源电压 B、触发信号幅度 C、触发信号宽度 D、外接R、C的数值 4．为了构成4096×8的RAM，需要________片1024×2的RAM。 A、16片； B、8片； C、4片； D、2片。 5．某模/数转换器的输入为0 ~10V模拟电压，输出为8位二进制数字信号（D7 ~ D0)。若输入电压是2V，则输出的数字信号为____________。 A、00100011 B、00110011 C、00100001 D、00110001 三、(6分)用卡诺图将下列逻辑函数化成最简“与或”式。 F(A,B,C,D)=∑m(0,6,9,10,12,15)+∑d(2,7,8,11,13,14) 四、（15分）某工厂有A、B、C三个车间，各需电力10千瓦，由变电所的 X、Y两台变压器供电。其中X变压器的功率为13千伏安，Y变压器的功率 为25千伏安。为合理供电，需设计一个送电控制电路。使控制电路的输出接 继电器线圈。送电时线圈通电；不送电时线圈不通电。要求利用与非门和异 或门完成设计电路。（写出真值表、列出逻辑表达式并化简、画出逻辑电路） 五、（10分）根据触发脉冲CP与输入信号D，B画出波形Q1、Q2，设Q1、Q2初 态为0。
数电课程各章重点 第一、二章 逻辑代数基础知识要点 一、二进制、十进制、十六进制数之间的转换；二进制数的原码、反码和补码 二、逻辑代数的三种基本运算以及5种复合运算的图形符号、表达式和真值表：与、或、非 三、逻辑代数的基本公式和常用公式、基本规则 逻辑代数的基本公式 逻辑代数常用公式： 吸收律：A AB A =+ 消去律：B A B A A +=+ A B A AB =+ 多余项定律：C A AB BC C A AB +=++ 反演定律：B A AB += B A B A ?=+ B A AB B A B A +=+ 基本规则：反演规则和对偶规则，例1-5 四、逻辑函数的三种表示方法及其互相转换 逻辑函数的三种表示方法为：真值表、函数式、逻辑图 会从这三种中任一种推出其它二种，详见例1-7 五、逻辑函数的最小项表示法：最小项的性质；例1-8 六、逻辑函数的化简：要求按步骤解答 1、 利用公式法对逻辑函数进行化简 2、 利用卡诺图对逻辑函数化简 3、 具有约束条件的逻辑函数化简 例1.1 利用公式法化简 BD C D A B A C B A ABCD F ++++=)( 解：BD C D A B A C B A ABCD F ++++=)( BD C D A B A B A ++++= )(C B A C C B A +=+
BD C D A B +++= )(B B A B A =+ C D A D B +++= )(D B BD B +=+ C D B ++= )(D D A D =+ 例1.2 利用卡诺图化简逻辑函数 ∑=)107653()(、、、、 m ABCD Y 约束条件为 ∑8)4210(、、、、 m 解：函数Y 的卡诺图如下： 00 01 11 1000011110AB CD 111 × 11××××D B A Y += 第四章 组合逻辑电路知识要点 一、组合逻辑电路：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关 二、 组合逻辑电路的分析方法（按步骤解题） 逻辑功能 真值表化简写出逻辑函数式逻辑图→→→→ 三、 若干常用组合逻辑电路 译码器（74LS138） 全加器（真值表分析） 数选器（74151和74153） 四、 组合逻辑电路设计方法（按步骤解题） 1、 用门电路设计 2、 用译码器、数据选择器实现 例3.1 试设计一个三位多数表决电路 1、 用与非门实现 2、 用译码器74LS138实现 3、 用双4选1数据选择器74LS153
一、填空题：（每空3分，共15分） 1．逻辑函数有四种表示方法，它们分别是（）、（）、（）和（）。2．将2004个“1”异或起来得到的结果是（）。 3．由555定时器构成的三种电路中，（）和（）是脉冲的整形电路。4．TTL器件输入脚悬空相当于输入（）电平。 5．基本逻辑运算有: （）、（）和（）运算。 6．采用四位比较器对两个四位数比较时，先比较（）位。 7．触发器按动作特点可分为基本型、（）、（）和边沿型； 8．如果要把一宽脉冲变换为窄脉冲应采用（）触发器 9．目前我们所学的双极型集成电路和单极型集成电路的典型电路分别是（）电路和（）电路。 10．施密特触发器有（）个稳定状态.，多谐振荡器有（）个稳定状态。 11．数字系统按组成方式可分为、两种； 12．两二进制数相加时，不考虑低位的进位信号是（）加器。 13．不仅考虑两个____________相加，而且还考虑来自__________相加的运算电路，称为全加器。 14．时序逻辑电路的输出不仅和_________有关，而且还与_____________有关。 15．计数器按CP脉冲的输入方式可分为___________和___________。 16．触发器根据逻辑功能的不同，可分为___________、___________、___________、___________、___________等。 17．根据不同需要，在集成计数器芯片的基础上，通过采用___________、___________、___________等方法可以实现任意进制的技术器。 18．4. 一个 JK 触发器有个稳态，它可存储位二进制数。 19．若将一个正弦波电压信号转换成同一频率的矩形波，应采用电路。 20．把JK触发器改成T触发器的方法是。 二．数制转换（5分）： 1、（１１．００１）２＝（）１６＝（）１０ 2、（８Ｆ．ＦＦ）１６＝（）２＝（）１０ 3、（２５．７）１０＝（）２＝（）１６ 4、（＋１０１１Ｂ）原码＝（）反码=( )补码 5、（－１０１０１０Ｂ）原码＝（）反码=( )补码
第五章部分习题解答 5.2 (在“画出电路的状态转换图。”后加：“作功能说明。”) 解： 1.写方程式 输出方程：y=A Q 2n Q 1n 驱动方程： D 1=AQ 2n D 2=AQ 2n Q 1n =A(Q 2n +Q 1n ) 状态方程： Q 1n+1= D 1=AQ 2n Q 2n+1= D 2= A(Q 2n +Q 1n ) 2.列状态转换表，如右表所示； 3.从状态转换表画出状态转换图，如右图所示； 4.作功能说明：此电路是“1111…”序列检测器。 5.7 四个CP 作用后，A 寄存器的状态：A 3A 2A 1A 0=1100 ；B 寄存器的状态：B 3B 2B 1B 0=0000。 此电路是一个四位串行加法器（和不能超过四位）。 5.24 (在原题后加：“用三片74LS194实现。”) S 1=高电平时，CP 上升沿作用后，将“0010110111”存入三片74LS194内，S 1=低电平后，在CP 上升沿作用下，开始循环输出该序列。 5.4 (将图P5.4中的异或门改为同或门) 解： 1.写方程式 输出方程：y=A Q 2n Q 1n A Q 2n Q 1n 驱动方程： J 1=K 1=1 J 2=K 2=A ⊙Q 1n 状态方程： Q 1n+1= J 1Q 1n +K 1Q 1n = Q 1n Q 2n+1= J 2Q 2n +K 2Q 2n = A ⊙Q 1n ⊙Q 2n 2.依次设定初态，代入方程求出次态和输出，如上表所示；再整理成状态转换图，如上图所示； 3.作功能说明：此电路是同步两位二进制加/减计数器。A=0时作减计数；A=1时作加计数。 5.8 S a =0011，S b =1001，S a →S b →S a 计数循环共有7个状态，故此电路是七进制计数器。
第1章数制和码制 1.1复习笔记 一、数字信号与数字电路 1.模拟信号和数字信号 模拟信号：幅度和时间连续变化的信号。例如，正弦波信号。 数字信号：在幅度和时间上取值离散的信号。例如，统计一座桥上通过的汽车数量。 模拟信号经过抽样、量化、编码后可转化为数字信号。 数字信号的表示方式： （1）采用二值数字来表示，即0、1数字；0为逻辑0，1为逻辑1。 （2）采用逻辑电平来表示，即H（高电平）和L（低电平）。 （3）采用数字波形来表示。 2.模拟电路和数字电路 模拟电路：工作在模拟信号下的电路统称为数字电路。 数字电路：工作在数字信号下的电路统称为数字电路。 数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出之间的逻辑关系；主要分析工具是逻辑代数关系；表达电路的功能的方法有真值表，逻辑表达式及波形图等。 二、几种常用的进制 不同的数码既可以用来表示不同数量的大小，又可以用来表示不同的事物。在用数码表示数量的大小时，采用的各种计数进位制规则称为数制，主要包括进位制、基数和位权三个方面。 进位制：多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则。 基数：在进位制中可能用到的数码个数。 位权：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数，权数是一个幂。 常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制几种。 1.十进制 在十进制数中，每一位有0～9十个数码，所以计数基数为10。超过9的数必须用多位数表示，其中低位和相邻高位之间的关系是“逢十进一”，故称为十进制。 十进制的展开形式为 式中，是第i位的系数，可以是0～9十个数码中的任何一个。 任意N进制的展开形式为
54LS160A / 74LS160A 中文数据手册 Data Sheet 规 范 表 符 号 参 数 名 称 V CC 电源电压 参 数 值 最 小 典 型 最 大 54 4.5 5 5.5 74 4.75 5 5.25 单 位 V I OH 输出高电平电流 -400 μA 54 4 I OL 输出低电平电流 mA 748 BDTIC Semiconductor https://www.doczj.com/doc/4111101145.html,/Semiconductor
f CK 时钟频率 025 MHz t W （CK ） 时钟脉冲宽度 25 ns t W （CR ） 清除脉冲宽度 20 ns A ·B ·C ·D 20 ts 建立时间 EP ，ET 20置数 20 ns th 维持时间 0ns 54 -55 125 T A 工作温度 ℃74070 参数值 符 号 参 数 名 称 单位测 试 条件 最小典型最大 V IH 输入高电平电压 2V 54LS160A 0.7 V IL 输入低电平电压 74LS160A 0.8V V CD 输入钳位电压 -1.5 V V CC =最小 I I =-18mA 54LS160A 2.5 3.474LS160A 2.7 3.4V CC =最小 V IH =2V V IL =最大 I OH =-400μA V OH 输出高电平电压 V 54，74 0.25 0.4 I OL =4mA V V CC =最小 V OL 输出低电平电压74LS160A 0.350.5数据或赋能 P 0. 1V IL =最大 V IH =2V I OL =8mA 最大输入 I mA V CC =最大 V I =7V 置数、时钟或赋能 T 0.2 电压时的I 输入电流 清除 0.1数据或赋能 P 20 输入高电平电流 输入低电平电流 I IH I IL 置数、时钟或赋能 T 40清除 20数据或赋能 P -0.4置数、时钟或赋能 T -0.8清除 -0.4μA V CC =最大 V I =2.7V mA V CC =最大 V I =0.4V I OS 短路输出电流 -15-100mA V CC =最大 I CCH 高电平输出电源电流 18 31 mA V CC =最大 注 1 I CCL 低电平输出电源电流 19 32 mA V CC =最大 注 2 f MAX 最大时针频率 25 32 MHZ V CC =最大 t PLH 2035（到输出）从（输入）时钟 ns t PHL 行波进位 18 35 t PLH t PHL t PLH t PHL 132418 2713 2418 27时钟（置数输入为 高电平） 时钟（置数输入为 低电平） 任一个 Q 任一个 Q ns ns C L =15pF R L =2k ? t PLH t PHL 9149 14使能 T 行波进位ns t PHL 清除 任一个 Q 2028ns 注 1：I CCH 的测量条件是负载输入先接高电平，后接低电平，其他输入为高电平，所有输出开路； BDTIC Semiconductor https://www.doczj.com/doc/4111101145.html,/Semiconductor
第一章 1.1二进制到十六进制、十进制 (1)(10010111)2=(97)16=(151)10 (2)(1101101)2=(6D)16=(109)10 (3)(0.01011111)2=(0.5F)16=(0.37109375)10 (4)(11.001)2=(3.2)16=(3.125)10 1.2十进制到二进制、十六进制 (1)(17)10=(10001)2=(11)16 (2)(127)10=(1111111)2=(7F)16 16 21016210)3.19()1010 1(11001.101(25.7)(4))A D7030.6()0101 0000 0111 1101 0110 (0.0110(0.39)(3) B ====1.8用公式化简逻辑函数 (1)Y=A+B (3)Y=1 ） ＝＋（解：1A A 1)2(=+++=+++=+++=C B A C C B A C Y C B A C B A Y AD C B AD B C B AD D C A AB D CD B A Y =++=++=++=)()(Y )4(解： (5)Y=0 (7)Y=A+CD E ABCD E C ABCD CE AD B BC CE AD B BC Y CE AD B BC B A D C AC Y =+=?+=+?=++++=)()()() ()()6(解： C B A C B C B A A C B A C B A C B A C B C B A A C B A C B A C B A Y C B A C B A C B A Y +=++=+++=++++=++++?+=++++++=)() )(())()(() )()((8解：）（ D A D A C B Y ++=)9( E BD E D B F E A AD AC Y ++++=)10( 1.9 (a) C B C B A Y += (b) C B A ABC Y += (c) ACD D C A D C A B A Y D AC B A Y +++=+=21, (d) C B A ABC C B A C B A Y BC AC AB Y +++=++=21, 1.10 求下列函数的反函数并化简为最简与或式 (1)C B C A Y += (2)D C A Y ++= C B C B AC C B AC B A BC AC C A B A BC AC C A B A Y BC AC C A B A Y +=++++=?+++=+++=+++=))((]))([())(())(()3(解： (4)C B A Y ++= D C AB D C B D C A D C B D A C A C D C B C A D A Y C D C B C A D A Y =++=+++=++++=+++=)() )(())()(()5(解： (6)0=Y 1.11 将函数化简为最小项之和的形式 C B A C B A ABC BC A C B A C B A C B A ABC BC A C B A A C B B A BC A C B AC BC A Y C B AC BC A Y +++=++++=++++=++=++=)()()1(解： D C B A CD B A D C B A ABCD BCD A D C B A Y +++++=）（2
第三章 3.1 解：由图可写出Y 1、Y 2的逻辑表达式： BC AC AB Y C B A C B A C B A ABC BC AC AB C B A ABC Y ++=+++=+++++=21)( 真值表： 3.2 解： A Y A Y A Y A Y Z comp A A A Y A A A A Y A Y A Y Z comp ======++=+=====43322114324323232210001，，，时，、，，，时，、， 真值表： 3.3解： 3.4解：采用正逻辑，低电平＝0，高电平＝1。设水泵工作为1，不工作为0，由题目知，水泵工作情况只 有四种：全不工作，全工作，只有一个工作 真值表：
图略 3.5解： 设输入由高位到低位依次为：A4、A3、A2、A1， 输出由高位到地位依次为：B4、B3、B2、B1 3.6 11111 ， 00000 31 3.7解：此问题为一优先编码问题，74LS148为8－3优先编码器，只用四个输入端即可，这里用的是7～4， 低4位不管；也可用低4位，但高位必须接1（代表无输入信号）；用高4位时，低4位也可接1，以免无病房按时灯会亮。 3．8
（图略） 3.9 解： 3.11解： 3.10解： 3.12解：
3.13解： 3.14 由表知，当DIS＝INH＝0时 D BC A CD B A CD B A C B A D C B A D C B A Z C B A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A Y + + + + + = + + + + + + + = 得： 、 、 代入 7 1 2 6 1 2 5 1 2 4 1 2 3 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 3.15 PQ N M PQ N M Q P MN Q P N M Z+ + + = 3.16 解：4选1逻辑式为：