数电-第三章 逻辑门电路
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一、实验目的1. 理解数字电路的基本组成和工作原理;2. 掌握常用数字电路元器件的识别和测试方法;3. 培养数字电路设计和分析能力;4. 熟悉数字电路实验仪器的使用方法。
二、实验内容1. 逻辑门电路实验:包括与门、或门、非门、异或门等;2. 组合逻辑电路实验:包括编码器、译码器、数据选择器等;3. 时序逻辑电路实验:包括触发器、计数器、寄存器等;4. 数字电路仿真实验:使用Multisim软件进行数字电路仿真。
三、实验原理1. 逻辑门电路:逻辑门电路是数字电路的基本单元,根据输入信号的逻辑关系,输出相应的逻辑信号。
常见的逻辑门电路有与门、或门、非门、异或门等。
2. 组合逻辑电路:组合逻辑电路由逻辑门电路组成,其输出仅与当前输入信号有关,与电路历史状态无关。
常见的组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器等。
3. 时序逻辑电路:时序逻辑电路由触发器组成,其输出不仅与当前输入信号有关,还与电路历史状态有关。
常见的时序逻辑电路有触发器、计数器、寄存器等。
四、实验步骤1. 逻辑门电路实验:(1)搭建与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路;(2)观察输入信号与输出信号之间的关系,验证逻辑门电路的功能;(3)测试逻辑门电路的延迟时间。
2. 组合逻辑电路实验:(1)搭建编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑电路;(2)观察输入信号与输出信号之间的关系,验证组合逻辑电路的功能;(3)测试组合逻辑电路的延迟时间。
3. 时序逻辑电路实验:(1)搭建触发器、计数器、寄存器等时序逻辑电路;(2)观察输入信号、时钟信号与输出信号之间的关系,验证时序逻辑电路的功能;(3)测试时序逻辑电路的延迟时间。
4. 数字电路仿真实验:(1)使用Multisim软件搭建数字电路;(2)设置输入信号和时钟信号,观察输出信号的变化;(3)分析仿真结果,验证数字电路的功能。
五、实验结果与分析1. 逻辑门电路实验:实验结果表明,与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路能够实现预期的逻辑功能。
教材:数字电子技术基础(“十五”国家级规划教材) 杨志忠 卫桦林 郭顺华 编著高等教育出版社2009年7月第2版; 2010年1月 北京 第2次印刷;第三章 集成逻辑门电路练习题P112【题3.1】在图P3.1所示的电路中,发光二极管正常发光的电流范围是8mA ≤I D ≤12mA ,正向压降为2V ,TTL 与非门输出高电平U OH =3V ,输出高电平电流I OH =-300uA ,输出低电平U OL =0.3V ,输出低电平电流I OL =20mA 。
分别求出图P3.1(a )和(b )中电阻RL1和RL2的取值范围。
解题思路:选择限流电阻R 的原则是既保证发光二极管正常工作又要保证门的输出电流不超载。
解:(a )、电路采用输出低电平驱动发光管;此时流过发光管的电流1CC D OL D L V V V I R −−=;根据发光管的工作条件:8mA ≤I D ≤12mA (最大电流小于门的最大输出电流I OL =20mA ),所以可以得到:1225337.5L R Ω≤≤Ω,门电路输出高电平时发光管熄灭电流为零。
(b )、电路采用输出高电平驱动发光管;此时流过发光管的电流2CC D D OH L V V I I R −=+;根据发光管的工作条件:8mA ≤I D ≤12mA ,所以可以得到:2256.4389.6L R Ω≤≤Ω,同时门电路输出低电平时,门的最大灌入电流要小于I OL =20mA ,由此得到2 4.723520CC OL L OL V V V R I mA−≥==Ω,所以综上所述限流电阻应该为:2256.4389.6L R Ω≤≤Ω。
【3.2】、在图P3.2(a )~(g )所示的TTL 门电路中,已知开门电阻R ON =3K Ω,关门电阻R OFF =0.8K 。
试判断哪些门电路能正常工作?哪些门电路不能正常工作?并且写出能正常工作电路的输出逻辑函数表达式。
解题思路:了解各类门电路的逻辑功能,明白TTL 门的开门电阻R ON ≥3K Ω时相当于在输入端得到高电平“1”,关门电阻R OFF ≤0.8K Ω时相当于在输入端得到低电平“0”。
第三章门电路解:两种情况下的电压波形图如图A3.4所示。
【题3.7】试分析图3.7中各电路图的逻辑功能,写出输出的逻辑函数式。
(a )图P3.7(a )电路可划分为四个反相器电路和一个三输入端的与非门电路,如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式,'111'1'1'1)(,,,C B A D C C B B A A ''''111')(C B A C B A C B A D Y(b )图P3.7(b )电路可划分为五个反相器电路和一个或非门电路,如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式:'111''''()()YA B C A B C ABC(c )图P3.7(c )电路可划分为三个与非门电路、两个反相器电路和一个或非门电路,如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式:''')(,)(,)'(,)(G INHH EF G CD F AB E '''''()()'()'()()Y I H AB CD INH AB CD INH(d)图P3.7(d)电路可划分为两个反相器电路和两个传输门电路,如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式:'YBAAB'【题3.8】试画出图3-8(a)(b)两个电路的输出电压波形,输入电压波形如图(c)所示。
输出电压波形如右图所示:【题3.9】 在图3-21所示电路中,G 1和G 2是两个OD 输出结构的与非门74HC03,74HC03输出端MOS 管截止电流为 导通时允许的最大负载电流为这时对应的输出电压V OL (max )=0.33V 。
负载门G 3-G 5是3输入端或非门74HC27,每个输入端的高电平输入电流最大值为 ,低电平输入电流最大值为 ,试求在 、、、、并且满足 ,的情况下, 的取值的允许范围。
数电课后标准答案康华光第五版(完整)第⼀章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1.1.2 图形代表的⼆进制数0101101001.1.4⼀周期性数字波形如图题所⽰,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空⽐例MSB LSB0 1 2 11 12 (ms)解:因为图题所⽰为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ占空⽐为⾼电平脉冲宽度与周期的百分⽐,q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2 1.2.2将下列⼗进制数转换为⼆进制数,⼋进制数和⼗六进制数(要求转换误差不⼤于4(2)127 (4)2.718解:(2)(127)D=72-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H(4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4⼆进制代码1.4.1将下列⼗进制数转换为8421BCD码:(1)43 (3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1.4.3试⽤⼗六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表⽰:P28(1)+ (2)@ (3)you (4)43解:⾸先查出每个字符所对应的⼆进制表⽰的ASCⅡ码,然后将⼆进制码转换为⼗六进制数表⽰。
(1)“+”的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的⼗六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的⼗六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表⽰⽅法1.6.1在图题1. 6.1中,已知输⼊信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形。
解: (a)为与⾮, (b)为同或⾮,即异或第⼆章逻辑代数习题解答2.1.1 ⽤真值表证明下列恒等式 (3)A B AB AB ⊕=+(A ⊕B )=AB+AB 解:真值表如下A B A B ⊕ABAB A B ⊕AB +AB0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 11111由最右边2栏可知,A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。
数电逻辑门电路逻辑门电路是数字电路中常见的一种电路结构,用于处理不同的逻辑运算和控制信号。
逻辑门电路通常由不同类型的逻辑门组成,如与门、或门、非门、异或门等。
在这篇文章中,我们将介绍几种常见的逻辑门电路以及它们的应用。
1. 与门电路与门电路是最基本的逻辑门之一,其功能是将两个输入信号进行逻辑与运算,输出结果为如果两个输入信号同时为高电平时输出高电平,否则输出低电平。
与门电路通常用于逻辑运算和控制信号的处理,比如电脑中的逻辑电路、开关控制等。
2. 或门电路或门电路是另一种常见的逻辑门,其功能是将两个输入信号进行逻辑或运算,输出结果为如果任一输入信号为高电平时输出高电平,否则输出低电平。
或门电路也广泛应用于逻辑运算和控制信号处理中,例如电脑中的逻辑电路、开关控制等。
3. 非门电路非门电路是一种单输入单输出的逻辑门,其功能是将输入信号取反输出,即如果输入信号为高电平则输出低电平,如果输入信号为低电平则输出高电平。
非门电路通常用于信号反转、逻辑反相等应用。
4. 异或门电路异或门电路是一种常见的逻辑门,其功能是将两个输入信号进行逻辑异或运算,输出结果为如果两个输入信号不相同则输出高电平,否则输出低电平。
异或门电路在数字电路设计中经常被使用,例如数据的误码检测、加法器电路等。
以上是几种常见的逻辑门电路,下面我们将介绍一个简单的逻辑门电路示例:4位全加器电路。
4位全加器电路是由4个异或门、3个与门和1个或门组成的逻辑电路,用于实现4位二进制数的加法运算。
该电路的原理是将两个4位二进制数相加,得到和输出以及进位输出。
当输入信号为A3-A0、B3-B0时,输出信号为S3-S0代表和值,C代表进位位。
在4位全加器电路中,每个异或门接收两个输入信号A和B,输出一个异或运算结果;每个与门接收三个输入信号A、B和C_in,输出一个与运算结果;一个或门接收四个输入信号S0-S3,输出一个或运算结果。
将这些逻辑门按照接线图正确连接,就可以实现全加器电路的功能。