模拟信号随时间连续变化的信号

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,模拟信号：,随时间连续变化的信号,模拟信号,数字信号,电子电路中的信号,正弦波信号,t,三角波信号,t,7.1,基本概念,第七章 门电路和组合逻辑电路,1,第七章 门电路与组合逻辑电路,7.1.1 概述,处理模拟信号的电路称为模拟电路,。,注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。,在模拟电路中,，,晶体管三极管通常工作在放大区。,数字信号:,是一种跃变信号，并且持续时间短暂。,尖顶波,t,矩形波,t,2,处理数字信号的电路称为数字电路,，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。,在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。,3,脉冲幅度,A,脉冲上升沿,t,r,脉冲周期,T,脉冲下降沿,t,f,脉冲宽度,t,p,1.脉冲信号的部分参数：,A,0.9,A,0.5,A,0.1,A,t,p,t,r,t,f,T,实际的矩形波,占空比D=,t,p,/,T,7.1.1 (矩形）,脉冲信号,4,2.脉冲信号分类,正脉冲：,脉冲跃变后的值比初始值高,负脉冲：,脉冲跃变后的值比初始值低,0,+3V,0,-3V,正脉冲,0,+3V,0,-3V,负脉冲,5,7.1.2 数制,二、八、十、十六进制数及其转换,7.1.3码制,BCD码（8421、2421、5421、余3） ASCII码等 用n位二进制代码表示N 个 含义,P,108-112,6,7.2 逻辑代数基础,逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。,逻辑代数所表示的是,逻辑关系,，,而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别,。,7,220V,+,-,设：开关断开、灯不亮用逻辑 “0”表示，开关闭合、灯亮用 逻辑“1”表示。,逻辑表达式,：,Y,=,A,B,1. “与”逻辑关系,“与”,逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。,0,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,0,A,B,Y,B,Y,A,状态表,一、基本逻辑关系,8,B,Y,220V,A,+,-,2. “或”逻辑关系,“或”,逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。,逻辑表达式：,Y,=,A,+,B,状态表,0,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,A,B,Y,9,3. “非”逻辑关系,“非”,逻辑关系是否定或相反的意思。,逻辑表达式：,Y,=,A,状态表,1,0,1,A,Y,0,Y,220V,A,+,-,R,4.,基本逻辑关系的组合（与非、或非、与或非）,10,1. 常量与变量的关系,二. 逻辑代数的基本运算公式,2. 逻辑代数的基本运算法则,自等律,0-1律,重叠律,还原律,互补律,交换律,11,普通代数,不适用！,证:,结合律,分配律,A,+1=1,A A=A,.,12,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,反演律,列状态表证明：,A,B,0,0,0,1,1,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,吸收律,(1),A+AB = A,(2),A,(,A+B,),= A,对偶式,13,证明,：,A+AB = A,（3）,（4）,对偶式,（5）,（6）,对偶式,14,2.表示方法,逻辑式,F=(A,B,C),逻辑,状态,表,逻辑图,卡诺图,1.逻辑函数的概念：逻辑式中，输出变量是输入变,量的逻辑函数。表示：,F=(A,B,C),三. 逻辑函数的表示及其化简,特点：表示输出与输入间逻辑关系,包括三种基本运算,变量取值只能为“0”、1”,3、最小项 概念 及表示法,P,117,15,4. 逻辑函数的化简,化简方法,公式法,卡诺图法,16,例,化简,应用公式法化简,（1）并项法,例,化简,（2）配项法,17,例,化简,（3）加项法,（4）吸收法,吸收,例,化简,18,7.3,逻辑门电路,逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。,1. 实现基本逻辑运算的电子电路称逻辑门电路。,2.,正负逻辑,逻辑门电路的基本概念,19,由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。,门电路是用以实现逻辑运算的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。,门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。,一.,分立元件逻辑门电路,20,1 (2.1v-5v),0 (0v0.8v),高电平,低电平,21,1. 二极管“与” 门电路,0V,0V,0V,0V,0V,3V,+,U,12V,R,D,A,D,C,A,B,Y,D,B,C,3V,3V,3V,0V,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,1,A,B,Y,C,“与” 门逻辑状态表,0V,3V,22,即：有,“0”,出,“0”，,全,“1”,出,“1”,逻辑符号:,&,A,B,Y,C,23,2. 二极管“或” 门电路,0V,0V,0V,0V,0V,3V,3V,3V,3V,0V,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,A,B,Y,C,“或” 门逻辑状态表,3V,3V,-,U,12V,R,D,A,D,C,A,B,Y,D,B,C,24,即：有,“1”,出,“1”，,全,“0”,出,“0”,逻辑符号:,A,B,Y,C,1,25,3. 晶体管“非” 门电路,+U,CC,-U,BB,A,R,K,R,B,R,C,Y,T,1,0,截止,饱和,“0”,1,0,“,1,”,“0”,“1”,A,Y,“非” 门逻辑状态表,逻辑符号,1,A,Y,26,P,121,“非” 门电路,+U,CC,-E,E,A,R,1,R,2,R,C,Y,T,+2.5V,该电路可使输出的高电平为3V（设U,D,=0.5V),27,1). 与非门电路,有,“0”,出,“1,”，全,“1”,出,“0”,&,A,B,C,Y,&,A,B,C,“与非”门,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,0,A,B,Y,C,“与非” 门逻辑状态表,1,Y,4.,复合门电路,28,2). 或非门电路,Y,A,B,C,“或非”门,1,Y,A,B,C, 1,有,“1”,出,“0,”，全,“0”,出,“1”,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,A,B,Y,C,“或非” 门逻辑状态表, 1,29,例：根据输入波形画出输出波形,A,B,Y,1,有,“0”,出,“0”，,全,“1”,出,“1”,有,“1”,出,“1”，,全,“0”,出,“0”,&,A,B,Y,1,1,A,B,Y,2,Y,2,30,A,B,C,&,1,&,D,1,Y,3). 与或非门,电路,1,&,&,Y,A,B,C,D,逻辑符号,31,二、举例说明各表示方法间的转换,逻辑式,状态逻辑表,逻辑图,1. 由表写式、画图,例：,有一T形走廊，在相会处有一路灯, 在进入走廊的,A、B、C,三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设,A、B、C,代表三个开关（输入变量）；,Y,代表灯（输出变量）。,32,1).,列逻辑状态表,设：开关闭合其状态为,“1”,，断开为,“0”,灯亮状态为,“1”,，灯灭为,“0”,三输入变量有八种组合状态,n,输入变量有,2,n,种组合状态,0 0 0,0,A,B,C,Y,0 0 1,1,0 1 0,1,0 1 1,0,1 0 0,1,1 0 1,0,1 1 0,0,1 1 1,1,33,2). 逻辑式,取,Y,=“1”( 或,Y,=“0” ) 列逻辑式,取,Y,= “1”,用,“与”“或”“非”,等运算来表达逻辑函数的表达式。,(1)由逻辑状态表写出逻辑式,对应于,Y,=1，,若输入变量为“1”，则取输入变量本身(如,A,)；若输入变量为“0”则取其反变量(如 )。,一种组合中，输入变量之间是“与”关系，,0 0 0,0,A,B,C,Y,0 0 1,1,0 1 0,1,0 1 1,0,1 0 0,1,1 0 1,0,1 1 0,0,1 1 1,1,34,各组合之间,是“或”关系,反之，也可由逻辑式列出状态表。,0 0 0,0,A,B,C,Y,0 0 1,1,0 1 0,1,0 1 1,0,1 0 0,1,1 0 1,0,1 1 0,0,1 1 1,1,35,3).,逻辑图,Y,C,B,A,&,&,&,&,&,&,&,1,C,B,A,36,由式列表、画图,P,133,7-9,3. 由图写式、列表P,133,7-17,37,三、,TTL集成,门电路,(,三极管三极管逻辑门电路,),TTL门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，,具有速度快、可靠性高和微型化等优点,，目前分立元件电路已被集成电路替代。,38,T,5,Y,R,3,R,5,A,B,C,R,4,R,2,R,1,T,3,T,4,T,2,+5V,T,1,输入级,中间级,输出级,1. TTL“与非”门电路,E,2,E,3,E,1,B,等效电路,C,多发射极三极管,1).电路,39,T,5,Y,R,3,R,5,A,B,C,R,4,R,2,R,1,T,3,T,4,T,2,+5V,T,1,4.3V,T,2,、T,5,饱和导通,钳位2.1V,E结反偏,截止,“0”,(0.3V),负载电流,（灌电流）,输入全高,“1”,输出为低,“0”,1V,T,1,R,1,+,U,cc,T,4,2）.工作原理,（输入全高3.6V）,40,T,5,Y,R,3,R,5,A,B,C,R,4,R,2,R,1,T,3,T,4,T,2,+5V,T,1,1V,T,2,、T,5,截止,负载电流,（拉电流）,(0.3V),“1”,“0”,输入有低,“0”,输出为高,“1”,5V,V,Y,5-0.7-0.7,=3.6V,（输入有低0.3V）,41,有“0”出“1”,全“1”出“0”,“与非”逻辑关系,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,0,A,B,Y,C,“与非” 门逻辑状态表,Y=A B C,逻辑表达式:,Y,&,A,B,C,“与非”门,42,74LS00、74LS20管脚排列示意图,&,&,12,11,10,9,8,14,13,3,4,5,6,7,1,2,&,&,U,CC,4,B,4,A,4,Y,3,B,3,A,3,Y,1,B,1,A,1,Y,2,B,2,A,2,Y,GND,(a),74LS00,12,11,10,9,8,14,13,3,4,5,6,7,1,2,&,&,U,CC,2,D,3,C,2,B,NC,2,A,2,Y,1,B,1,A,NC,1,D,1,C,1,Y,GND,74LS20,(b),43,2. 三态输出“与非”门,当控制端为高电平,“1”,时，实现正常的“与非”逻辑关系,Y,=,AB,“1”,控制端,D,E,1).电路及原理,D,截止,T,5,Y,R,3,R,5,A,B,R,4,R,2,R,1,T,3,T,4,T,2,+5V,T,1,44,“0”,控制端,D,E,T,5,Y,R,3,R,5,A,B,R,4,R,2,R,1,T,3,T,4,T,2,+5V,T,1,导通,1V,1V,当控制端为低电平,“0”,时，输出,Y,处于开路状态，也称为高阻状态。,45,&,Y,E,B,A, ,0,高阻,0,0,1,1,0,1,1 1,1,0,1 1,1,1,1 0,表示任意态,三态输出“与非”状态表,A,B,E,Y,功能表,输出高阻,2).,逻辑,符号,EN,46,3).三态门应用:,可实现用一条,总线分时传送,几个不同的数据或控制信号。,“1”,“0”,“0”,总线,&,A,1,B,1,E,1,&,A,2,B,2,E,2,&,A,3,B,3,E,3,A,1,B,1,EN,EN,EN,47,7. 4,组合逻辑电路的分析,组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只取决于,该时刻,的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。,组合逻辑电路框图,X,1,X,n,X,2,Y,2,Y,1,Y,n,. . .,. . .,组合逻辑电路,输入,输出,48,一.,组合逻辑电路分析步骤：,(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式,(2) 运用逻辑代数化简或变换,(3) 列逻辑状态表,(4) 分析逻辑功能,已知逻辑电路,确定,逻辑功能,49,例： 分析下图的逻辑功能,(1) 写出逻辑表达式,Y,=,Y,2,Y,3,=,A AB B AB,.,.,.,A B,.,.,A B,.,A,.,.,A B,B,Y,1,A,B,&,&,&,&,Y,Y,3,Y,2,二. 分析举例,50,(2) 应用逻辑代数化简,Y =,A AB B AB,.,.,.,=,A AB +B AB,.,.,=,AB +AB,反演律,=,A,(,A+B,) +,B,(,A+B,),.,.,反演律,=,A AB +B AB,.,.,51,(3) 列逻辑状态表,Y=,AB +AB,=,A B,逻辑式,(4) 分析逻辑功能,输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，,称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。,=1,A,B,Y,逻辑符号,A,B,Y,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,52,(1) 写出逻辑式,例 ：分析下图的逻辑功能,A,B,.,Y,=,AB AB,.,A,B,化简,A,B,=,AB +AB,&,&,1,1,B,A,Y,&,53,(2) 列逻辑状态表,Y= AB +AB,(3) 分析逻辑功能,输入,相同,输出为,“1”,输入相异输出为,“0”,称为“判一致电路”,(“同或门”),可用于判断各输入端的状态是否相同。,=,A B,逻辑式,=1,A,B,Y,逻辑符号,=,A B,A,B,Y,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,54,电路组成与上例不同，但具有相同的逻辑功能。,55,56,7.5 组合逻辑电路的综合,根据逻辑功能要求,逻辑电路,设计,(1) 由逻辑要求，列出逻辑状态表,(2) 由逻辑状态表写出逻辑表达式,(3) 简化和变换逻辑表达式,(4) 画出逻辑图,一.设计步骤：,二.设计举例：,57,例：设计一个三人(A、B、C)表决电路。每人有一按键，如果赞同，按键，表示“1”；如不赞同，不按键，表示 “0”。表决结果用指示灯表示，多数赞同，灯亮为“1”，反之灯不亮为“0”。,(,1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,取,Y,= “1”,0 0 0 0,A,B,C,Y,0 0 1 0,0 1 0 0,0 1 1,1,1 0 0 0,1 0 1,1,1 1 0,1,1 1 1,1,58,(3) 用“与非”门构成逻辑电路,&,&,&,&,A,B,C,C,59,三人表决电路,&,&,A,B,C,Y,60,例：设计一个三变量奇偶检验器。,要求:,当输入变量,A、B、C,中有奇数个同时为“1”时，输出为“1”，否则为 “0”。用“与非”门实现。,(,1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,0 0 0 0,A,B,C,Y,0 0 1,1,0 1 0,1,0 1 1 0,1 0 0,1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 1 1,1,(3) 用“与非”门构成逻辑电路,解：,61,(4),逻辑图,Y,C,B,A,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,&,&,&,&,&,&,&,&,1,0,1,0,62,例 : 某工厂有,A、B、C,三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机,G,1,和,G,2,。,G,1,的容量是,G,2,的两倍。如果一个车间开工，只需,G,2,运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需,G,1,运行，如果三个车间同时开工，则,G,1,和,G,2,均需运行。试画出控制,G,1,和,G,2,运行的逻辑图。,设：,A、B、C,分别表示三个车间的开工状态：,开工为“1”，不开工为“0”；,G,1,和,G,2,运行为“1”，不运行为“0”。,(1) 根据逻辑要求列状态表,63,(2) 由状态表写出逻辑式,(3) 化简逻辑式可得：,1 0 1,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 1 0,1 1 1,0 0 0,0,1,1,1,0,0,1,0,A B C,G,1,G,2,1,0,0,0,1,1,0,1,64,(4) 用“与非”门构成逻辑电路,65,(5) 画出逻辑图,A,B,C,A,B,C,&,&,&,&,&,&,&,&,&,G,1,G,2,66,例： 列车优先通行次序为特快、直快、普快。某站 同一时间只能由一辆列车从站内开出，即能给 出一个开车信号，试画出满足上述要求的逻辑 电路。（设A、B、C分别代表特快、直快、普快，开车信号分别为Y,A、,Y,B、,Y,C。 ）,1 0 1,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 1 0,1 1 1,0 0 0,0,1,1,1,0,0,0,1,A B C,Y,A,Y,B,Y,C,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,67,A,B,C,&,&,1,1,1,&,D,+5V,S,开锁信号,报警信号,图为密码锁控制电路，开锁条件是：拨对密码并插入钥匙将S闭合。两个条件满足时锁打开，开锁信号为1。否则报警，报警信号为1，接通警铃。试分析密码A、B、C、D是多少？,68,