数字电子技术 (4)
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(一).数字逻辑基础(1).进制与进制之间的转换(2).与逻辑和与门电路(3).或逻辑和或门电路(4).非逻辑和非门电路(5).与非门电路(6).集成门电路(7).逻辑代数定律与逻辑函数化简(二).组合逻辑电路(8).组合逻辑电路的分析与设计(9).编码器(10).译码器(11).加法器(12).数值比较器(13).数据选择器(三).时序逻辑电路(14).RS触发器(15).D触发器与数据寄存器(16).移位寄存器(17).JK触发器与计数器(四).555时基电路与石英晶体多谐振荡器(18).定时器(19).施密特触发器(20).多谐振荡器(五).数模与模数转换(21).数模转换电路DAC(22).模数转换电路ADC(六).半导体存储器(23).只读存储器ROM(24).随机存储器RAM(一).数字逻辑基础(1).进制与进制之间的转换1.在数字电路中,通常用数字来表示高电平,用数字来表示低电平。
2.某二进制数由4位数字组成,其最低位的权是,最高位的权是。
3.完成下列进制的转换:(00011111)2=()10 ;(10)10=()2 ;(1111)2=()8 ;(10)8=()2 ;(011111)2=()16 ;(2A)16=()2 。
(01010101)8421=()10 ;(32)10=()8421 ;4.二进制数只有()数码。
A.0 B.1C.0、1 D.0、1、25.十六进制数只有()数码。
A.0~F B.1~FC.0~16 D.1~166.一位十六进制数可以用()位二进制数来表示。
A.1 B.2C.4 D.16(2).与逻辑和与门电路7.“Y等于A与B”的逻辑函数式为。
8.与门电路是当全部输入为时,输出才为“1”。
9.开关串联的电路可以用“与”逻辑表示。
()10.门电路可以有多个输出端。
()11.门电路可以有多个输入端。
()(3).或逻辑和或门电路12.“Y等于A或B”的逻辑函数式为。
第四章组合逻辑电路1. 解: (a)(b)是相同的电路,均为同或电路。
2. 解:分析结果表明图(a)、(b)是相同的电路,均为同或电路。
同或电路的功能:输入相同输出为“1”;输入相异输出为“0”。
因此,输出为“0”(低电平)时,输入状态为AB=01或103. 由真值表可看出,该电路是一位二进制数的全加电路,A为被加数,B为加数,C为低位向本位的进位,F1为本位向高位的进位,F2为本位的和位。
4. 解:函数关系如下:SF++⊕=+ABSABS BABS将具体的S值代入,求得F 312值,填入表中。
A A FB A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111111011010110001011101010011000001110110)(01010100101001110010100011000001235. (1)用异或门实现,电路图如图(a)所示。
(2) 用与或门实现,电路图如图(b)所示。
6. 解因为一天24小时,所以需要5个变量。
P变量表示上午或下午,P=0为上午,P=1为下午;ABCD表示时间数值。
真值表如表所示。
利用卡诺图化简如图(a)所示。
化简后的函数表达式为D C A P D B A P C B A P A P DC A PD B A P C B A P A P F =+++=用与非门实现的逻辑图如图(b )所示。
《数字电⼦技术基础》复习指导(第四章)第四章组合逻辑电路⼀、本章知识点(⼀)概念1.组合电路:电路在任⼀时刻输出仅取决于该时刻的输⼊,⽽与电路原来的状态⽆关。
电路结构特点:只有门电路,不含存储(记忆)单元。
2.编码器的逻辑功能:把输⼊的每⼀个⾼、低电平信号编成⼀个对应的⼆进制代码。
优先编码器:⼏个输⼊信号同时出现时,只对其中优先权最⾼的⼀个进⾏编码。
3.译码器的逻辑功能:输⼊⼆进制代码,输出⾼、低电平信号。
显⽰译码器:半导体数码管(LED数码管)、液晶显⽰器(LCD)4.数据选择器:从⼀组输⼊数据中选出某⼀个输出的电路,也称为多路开关。
5.加法器半加器:不考虑来⾃低位的进位的两个1位⼆进制数相加的电路。
全加器:带低位进位的两个 1 位⼆进制数相加的电路。
超前进位加法器与串⾏进位加法器相⽐虽然电路⽐较复杂,但其速度快。
6.数值⽐较器:⽐较两个数字⼤⼩的各种逻辑电路。
7.组合逻辑电路中的竞争⼀冒险现象竞争:门电路两个输⼊信号同时向相反跳变(⼀个从1变0,另⼀个从0变1)的现象。
竞争-冒险:由于竞争⽽在电路输出端可能产⽣尖峰脉冲的现象。
消除竞争⼀冒险现象的⽅法:接⼊滤波电容、引⼊选通脉冲、修改逻辑设计(⼆)组合逻辑电路的分析⽅法分析步骤:1.由图写出逻辑函数式,并作适当化简;注意:写逻辑函数式时从输⼊到输出逐级写出。
2.由函数式列出真值表;3.根据真值表说明电路功能。
(三)组合逻辑电路的设计⽅法设计步骤:1.逻辑抽象:设计要求----⽂字描述的具有⼀定因果关系的事件。
逻辑要求---真值表(1) 设定变量--根据因果关系确定输⼊、输出变量;(2)状态赋值:定义逻辑状态的含意输⼊、输出变量的两种不同状态分别⽤0、1代表。
(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式,有时可省略。
3.选定器件的类型可选⽤⼩规模门电路,中规模常⽤组合逻辑器件或可编程逻辑器件。
4.函数化简或变换式(1)⽤门电路进⾏设计:从真值表----卡诺图/公式法化简。
触发器的动态特性
1.动态参数
(1)平均传输时间t pd
它的定义是指时钟信号的动作沿(例如,主从触发器是指CP 的下降沿,对维持阻塞触发器是指CP 的上升沿)开始,到触发器输出状态稳定为止的持续时间。
通常输出端由高电平变为低电平的传输时间称为t CPHL ,从低电平变为高电平的传输时间为t CPLH ,一般t CPHL 比t CPLH 大一级门的延迟时间。
它们表明对时钟脉冲CP 的要求。
(2)最高时钟频率max
f max f 是触发器在计数状态下能正常工作的最高频率,是表明触发器工作速度的一个指标。
在测定max f 时,必须在规定的负载条件下进行,因为测得的结果和负载状况有关系。
2.集成触发器的脉冲工作特性
为了正确地使用触发器,不仅需要了解触发器的逻辑功能、主要参数,而且需要掌握触发器的脉冲工作特性,即触发器对时钟脉冲、输入信号以及它们之间互相配合的要求。
(1)JK 主从触发器的脉冲工作特性
由于主从JK 触发器存在一次变化现象,因此输入端J 、K 的信号必须在CP 下降沿前加入,并且不允许在CP =1期间发生变化。
为了工作可靠,CP =1的状态必须保持一段时间,直到主触发器的输出端电平稳定,这段时间称为维持时间CPH t 。
不难看出,CPH t 应大于一级与门和三级与非门的传输延迟时间。
从CP 下降沿到触发器输出状态稳定,也需要一定的延迟时间CPL t 。
从时钟脉冲触发沿开始,到输出端Q 由0变1所需的延迟时间称为CPLH t ,把从CP 触发沿开始,到输出端Q 由1变0的延迟时间称为CPHL t 。
为了使触发器可靠翻转,要求CPL t >CPHL t 。
综上所示,JK 主从触发器要求CP 的最小工作周期min CPH CPL T t t =+,其脉冲工作特性如图4-1所示。
图4-1主从JK 触发器的脉冲工作特性
(2)维持-阻塞D 触发器的脉冲工作特性
在第20讲的维持-阻塞D 触发器电路中,当时钟脉冲CP 到来之前,电路处于准备状态。
这时,输入端D 信号决定了FF 2、FF 3的输出。
在CP 上升沿到来时,触发器FF 1、FF 2的输出状态,控制触发器翻转。
因此在CP 上升沿到达之前,Q 1、Q 2必须有稳定的输出。
而从信号加到D 端开始,到Q 1、Q 2稳定,需要经过一段时间,把这段时间称为触发器的建立时间set t ,即输入信号必须比CP 脉冲早到达set t 。
由图可看出,该电路的建立时间为两级与非门的延迟时间,即set pd 2t t =。
为了使触发器可靠翻转,信号D 还必须维持一段时间,在CP 触发沿到来后,输入信号需要维持的时间称为触发器的保持时间H t 。
例如当D =0时,这个D 信号必须维持到FF 1输出10Q =,所以D =0时的保持时间H pd t t =。
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另外,为保证触发器可靠翻转,CP =l 的状态也必须保持一段时间,直到触发器的Q 和Q 端电平稳定,这段时间称为触发器的维持时间CPH t 。
从时钟脉冲触发沿开始,到一个输出端由0变1,所需的时间称为CPLH t ;从时钟脉冲触发沿开始,到另一个输出端由1变0,所需的时间称为CPHL t 。
由电路可分析:CPLH pd 2t t =,CPHL pd 3t t =。
综上所述,对输入信号及脉冲CP 的要求如图4-2所示。
图4-2维持阻塞D 触发器的动态特性。