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1、1,主讲:张闽临 赣州华坚科技职业学校,（第七章 数字电路）,汽车电工与电子基础,2,1.什么是数字信号和数字电路？2.了解什么是数制和码制。3.掌握逻辑门电路的逻辑关系和分析方法。4.触发器分类与功能。5.寄存器的分类和功能。,8.1数字电路,3,8.1模拟与数字,电子电路中的信号,模拟信号随时间连续变化的信号,数字信号时间和幅度都是离散的,4,模拟信号：,t,U,t,i,正弦波信号,锯齿波信号,5,1.2.数字信号,t,i,t,U,方波脉冲,尖峰脉冲,数字信号脉冲信号：有矩形脉冲、方波脉冲、尖峰脉冲、三角波等无数种。矩形脉冲为理想的数字信号。,想一想,我们身边有没有数字信号？举实例（计程车
2、计价器、电机转速测速器）说明数字信号的应用。,7,1.3.矩形脉冲信号,周期,幅度,宽度,前沿,后沿,0V,-3V,+3V,0V,正脉冲,负脉冲,矩形脉冲为理想的数字信号。,正脉冲,负脉冲,数字电路的特点：,8,一、数字电路中的数字信号采用二进制，取得1和0。二、数字电路中结构简单、对元件的精度要求不高，允许有一定误差，且易制造，成本低。三、数字信号具有抗干扰能力强、能耗低、便于集成等优点。四、电路的输入和输出状态符合一定的逻辑关系。五、数字电路有“记忆”功能。六、主要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式或波形图及卡诺图表示。,8.2.二进制数,2.1.十进制：以十为基数的记数
3、体制表示数的十个数码：1,2,3,4,5,6,7,8,9,0遵循逢十进一的规律,若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。,10,二进制数,以二为基数的记数体制表示数的两个数码：0,1遵循逢二进一的规律。,用电路的两个状态-“开与关”来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。,8.2.2二进制数的转换,11,十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是二进制数的第0位，然后依次用二除所得的商，余数依次是K1、K2、。,二转十
4、过程,2 420,2 211,2 100,2 5 1,2 2 0,1,自下而上取余数,十转二过程,除2取余数法,8.2.3布尔代数,12,布尔代数 是1847年英国数学家乔治布尔（George.Bool）首先创立的，故而命名。布尔代数与普通代数有着不同的概念，它表示的不是数量大小之间的关系，而是一种逻辑关系。故布尔代数亦称逻辑代数。布尔代数是分析和设计数字逻辑电路的基本数学工具。,编码,13,8.3基本逻辑门,14,逻辑代数与基本逻辑关系 在数字电路中，我们要研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研究工具是逻辑代数（布尔代数）。在逻辑代数中，逻辑函数的变量只能取
5、两个值（二值变量），即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、开关的开合等。,基本逻辑关系：,15,3.1“与”逻辑与门（AND）A、B、C 条件都具备时，事件F才发生。,A,B,逻辑符号,F,E,A,B,Y,C,C,逻辑关系图,16,逻辑式：,逻辑乘法（逻辑与）,F=ABn,逻辑关系为：“有0出0，全1出1”,B,A,D1,D2,R,Y,+Ucc,与门电路,与门电路与表达式,17,真值表：,门电路波形图：,B,A,Y,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,与表达式,3.2.“或”逻
6、辑或门（OR）,或门：A、B、C 只有一个条件具备时，事件F就发生。,A,B,逻辑符号,F,E,1,A,B,Y,C,C,逻辑关系图,19,F=A+B+n,逻辑加法逻辑或,逻辑关系为：“有1出1，全0出0”,B,A,D1,D2,R,Y,-Ucc,或门电路,逻辑式：,或门电路与表达式,20,真值表：,B,A,Y,门电路波形图：,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,或门表达式,3.5.“非”逻辑非门（NOT）,21,21,A条件具备时，事件F不发生；A不具备时，事件F发生。逻辑关系为：“有0出1，有1出0”,A,R,逻辑符号,F,E,A,Y,1,A,Y
7、,波形图,非门电路,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,22,逻辑式：,逻辑非逻辑反,真值表：,A,V,R,Y,R,+Ucc,非门电路与表达式,与或非门特定外形符号,23,A,B,Y,A,B,Y,A,Y,非逻辑符号,或逻辑符号,与逻辑符号,组合逻辑门电路,24,3.4.与非逻辑与非门（NAND）,逻辑符号,A,B,Y,C,Y,A,B,Y,C,与非：条件A、B、C 都具备，则F 不发生。逻辑关系为：“见0出1，全1得0”,Y=ABn,1,逻辑表达式：,25,真值表：,门电路波形图：,B,A,Y,Y,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1
8、,1,1,1,1,1,1,1,1,1,与非门表达式,3.5.或非逻辑或非门（NOR）,26,或非：条件A、B、C 任一具备，则F不发生。逻辑关系为：“有1出0，全0出1”。,逻辑符号,A,B,Y,C,Y,1,A,B,Y,C,1,1,逻辑表达式：,27,真值表：,门电路波形图：,B,A,Y,Y,0,0,1,1,1,0,0,或非门表达式,3.6.与或非门（AND-NOR）,28,1）逻辑关系为：输入端分别先与，然后再或，最后是非。“一组全1出0，各组有0出1”,2）逻辑表达式：,逻辑符号,A,B,Y,3）真值表：略,C,D,1,4）门电路波形图：略,3.7.异或门（EXCLUSIVE NOR）,2
9、9,逻辑关系为：“同出0，异出1”,逻辑表达式：,逻辑符号,A,B,Y,=1,真值表：,8.4集成门电路简介,30,集成电路(Integrated Circuit，简称IC)集成电路就是把电路中的半导体器件、电阻、电容及导线制作在一块半导体基片(芯片)上，并封装在一个壳体内所构成的完整电路。数字集成电路就是用来处理数字信号的集成电路。2.集成电路的特点 与分立元件电路相比，集成电路具有重量轻、体积小、功耗低、成本低、可靠性高和工作速度高等优点。,8.4.1TTL集成门电路,目前已生产了BiCMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，缺点是制造工艺复杂。
10、,4.1TTL和CMOS集成电路的特点：,(a)TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但功耗大、集成度低；,(b)MOS集成电路集成度高、功耗低，但工作速度略低，超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路。,TTL集成电路组成,32,4.2.电路组成如图所示，它由输入级、中间级和输出级三部分组成。,TTL集成与非门电路图及逻辑符号,TTL集成电路组成,(1)输入级：输入级由多发射极管T1和电阻R1组成。其作用是对输入变量A、B、C实现逻辑与，从逻辑功能上看。(2)中间级：中间级由T2、R2和R3组成。T2的集电极和发射极输出两个相位相反的信号，作为T3和T5的驱动信号。(3)输出级：输出级由T3
11、、T4、T5和R4、R5组成，这种电路形式称为推拉式电路。,33,、TTL集成电路工作原理,(1)输入全部为高电平。当输入A、B、C均为高电平，即UIH=3.6 V时，T1的基极电位足以使T1的集电结和T2、T5的发射结导通。而T2的集电极压降可以使T3导通，但它不能使T4导通。T5由T2提供足够的基极电流而处于饱和状态。因此输出为低电平:UO=UOL=UCE50.3 V(2)输入至少有一个为低电平。当输入至少有一（A端）为低电平，即UIL=0.3V时，T1与A端连接的发射结正向导通，从图中可知，T1集电极电位UC1使T2、T5均截止，而T2的集电极电压足以使T3，T4导通。因此输出为高电平：
12、UO=UOHUCC-UBE3-UBE4=5-0.7-0.7=3.6 V,34,由此可见：输入全为时，输出为；输入有时，输出为。电路的输出与输入之间满足与非逻辑关系，即 Y=ABC,8.4.4集成门电路的主要参数,35,（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL。电压传输特性曲线截止区的输出电压为UOH，饱和区的输出电压为UOL。一般产品规定UOH2.4V，UOL0.4 V。（2）阈值电压Uth。电压传输特性曲线转折区中点所对应的输入电压为Uth，也称门槛电压。一般TTL与非门的Uth 1.4V。（3）关门电平UOFF和开门电平UON。保证输出电平为额定高电平（2.7V左右）时，允许输入低电平的最大值，称为关门电平UOFF。通常UOFF1V,一般产品要求UOFF0.8 V。保证输出电平达到额定低电平（0.3V）时，允许输入高电平的最小值，称为开门电平UON。通常UON1.4V，一般产品要求UON1.8 V,值得关注的汽车数字技术,36,防撞雷达系统,全景监控影像,HUD显示技术,汽车检测,结束,37,电话：,
