袁佩宏电工高级笔记.doc

www.sina.com 爱问 资料 搜索袁佩宏得：高级工教材仿真（压缩文件）高级工仿真（压缩文件）电工高级电子排故高级工应会理论知识YB4325示波器手册www.sina.com 视频 搜索Proteus入门得：Proteus入门视频教程（时长23分钟）维修电工1+X中级目录第二篇 电子技术与测量第五单元 放大电路.71第一节 共发射极放大电路71.第二节 共集电极放大电路.87第三节 共基极放大电路.92第四节 多级放大电路.93第五节 放大电路的负反馈.97第六节 差动放大电路.105第七节 集成运算放大器.110第八节 功率放大电路.114单元测试题124单元测试题答案126第六单元 正弦波振荡电路.127第一节 自激振荡.127第二节 RC振荡电路.129第三节 LC振荡电路132单元测试题135单元测试题答案136第七单元 直流稳压电源.137第一节 晶体管串联式稳压电路.137第二节 集成稳压电源.141单元测试题144单元测试题答案145第八单元 逻辑门电路.146第一节 基本逻辑门电路.146第二节 集成逻辑门电路.155单元测试题157单元测试题答案158第九单元 晶闸管可控整流电路.159第一节 晶闸管.159第二节 单相可控整流电路.166第三节 三相半波可控整流电路.180第四节 单结晶体管触发电路.185第五节 晶闸管的保护.191第六节 单相晶闸管直流调速系统.196单元测试题199单元测试题答案200第十单元 常用电子仪器及测量.201第一节 直流电桥.201第二节 示波器.205第三节 晶体管特性图示仪.219第四节 信号发生器232第五节 晶体管毫伏表236单元测试题.237单元测试题答案.239第十一单元 电子技能操作实例.240第一节 晶体管串联式稳压电路安装、调试及故障分析处理240第二节 单结晶体管触发电路安装、调试及故障分析处理243第三节 晶体管调光电路安装、调试及故障分析处理245单元测试题.248单元测试题答案.251维修电工1+X高级目录第一篇 电子技术第一单元 负反馈放大电路.5第一节 反馈的基本概念.5第二节 负反馈放大器反馈组态的判别.9第三节 负反馈放大倍数的一般表达式.12第四节 负反馈对放大电路性能的影响.13第五节 深度负反馈放大器电压放大倍数的估算.17第六节 负反馈放大器的自激振荡与消振.22单元测试题.24单元测试题答案.27第二单元 运算放大器及其运用.30第一节 运算放大器的结构及其主要技术指标.30第二节 运算放大器的线性应用.33第三节 运算放大器的非线性应用.42单元测试题.51单元测试题答案54第三单元 数字电子技术基础.58第一节 数字电子技术的特点及分类.58第二节 数制与码.60第三节 基本逻辑门电路.64第四节 逻辑函数的基本概念.72第五节 逻辑函数的化简.78单元测试题84单元测试题答案86第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑电路.90第一节 TTL电路.90第二节 MOS电路96第三节 组合逻辑电路的分析和设计方法.102第四节 常用中规模集成组合逻辑电路.105第五节 数字集成电路使用时的注意事项.121单元测试题126单元测试题答案127第五单元 触发器和时序逻辑电路.130第一节 触发器.130第二节 寄存器.142第三节 计数器.146单元测试题159单元测试题答案160第六单元 脉冲电路.161第一节555定时器及其应用161第二节 用门电路组成的脉冲电路.167单元测试题.170单元测试题答案.171第七单元 电子电路应用实例分析.172第一节 半导体管音频前置放大器电路.172第二节 用运放构成的电压/频率频率/电压转换电路175第三节 异步BCD加法计数器177单元测试题.180单元测试题答案.180第八单元 电子技能操作实例.181第一节 一般调试及常见故障.181第二节 分立元件电子电路分析、安装与调试（4kHz谐波发生器）184第三节 集成运算放大器应用电路分析与调试（方波三角波发生器）.187第四节 数字电路分析与调试（脉冲顺序控制器）.189技能模拟测试题(一).190技能模拟测试题(一)答案(部分).191技能模拟测试题(二).192技能模拟测试题(二)答案(部分)194第一单元负反馈放大器第一节 反馈的基本概念一、什么是反馈1、反馈：把放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路倒送到放大器的输入端的过程。 反送回来的信号称为反馈信号。二、反馈的种类1.反馈的极性正反馈和负反馈：反馈信号加强原输入信号，从而使放大倍数增加，称为正反馈。反馈信号削弱原输入信号，从而使放大倍数减小，称为负反馈。正反馈虽然能使放大倍数增加，但是放大器性能变差；负反馈虽然会使放大倍数减小，但是放大器性能得到改善，因此负反馈得到了广泛的应用，且常把负反馈称为反馈。2. 直流反馈和交流反馈直流反馈：若反馈环路内, 直流分量可以流通, 则该反馈环可以产生直流反馈。放大电路中直流反馈通常只采用负反馈，其目的主要是为了稳定静态工作点。 交流反馈： 若反馈环路内, 交流分量可以流通, 则该反馈环可以产生交流反馈。交流正反馈主要用来产生振荡。交流负反馈主要用来改善放大器的动态性能； 若反馈环路内, 直流分量和交流分量均可以流通, 则该反馈环既可以产生直流反馈, 又可以产生交流反馈。 3.交流负反馈的组态电压反馈与电流反馈：交流反馈按反馈量是取自（正比于）输出电压还是输出电流，可分为电压反馈和电流反馈。电压反馈是指反馈量是取自输出电压的，或者说反馈量的大小是正比于输出电压的。电流反馈是指反馈量是取自输出电流的，或者说反馈量的大小是正比于输出电流的。判定方法输出短路法。将反馈放大器的输出端对交流短路, 若其反馈信号随之消失, 则为电压反馈, 否则为电流反馈。 因为输出端对交流短路后, 输出交变电压为零, 若反馈信号随之消失, 则说明反馈信号正比于输出电压, 故为电压反馈；若反馈信号依然存在, 则说明反馈信号不正比于输出电压, 故不是电压反馈, 而是电流反馈。 *串联反馈和并联反馈由反馈信号在输入端的连接方式的不同，可分为串联反馈和并联反馈。串联反馈是指反馈量与电路的输入量是以电压的形式相叠加。并联反馈是指反馈量与电路的输入量是以电流的形式相叠加。判定方法若反馈网络的比较端和信号源的输入端接于同一个放大器件的同一点上, 则为并联反馈；否则, 为串联反馈。 第二节 负反馈放大器反馈组态的判别一、反馈极性的判别判别反馈的极性可以采用“瞬时极性法”净输入电压Ube减小，电路是负反馈。(P10L6)（PAGE10:第10页，LINE6：第6行）二、反馈组态的判别将反馈放大器的输出端交流短路, 若其反馈信号随之消失, 则为电压反馈, 否则为电流反馈。特别注意：是输出短路，不是输出对地短路。（P11L3）只要反馈不是直接引回输入端，就是串联反馈。（P12L2）第三节 负反馈电路放大倍数的一般表达式1、 开环增益（基本放大器的放大倍数）：2、反馈系数：3、闭环增益（整个反馈放大器的放大倍数）：第四节 负反馈对放大器性能的影响 一、 稳定并降低放大器的放大倍数引入负反馈后，闭环放大倍数Af, 仅是开环放大倍数A的(1+AF)分之一。但放大倍数的稳定度提高了1+AF倍。二、 负反馈能扩展通频带三、 减小非线性失真，抑制放大器内部的噪声与干扰由于放大电路是一种灵敏度很高的弱电系统，因此即使在放大器没有输入的情况下也会产生一些微小的不规则输出电压，称为“噪声”电压。增大输入的有效信号，就能提高输出电压的信噪比。四、 改变输入电阻输出电阻 1. 电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小 2. 电流负反馈能稳定输出电流，使输出电阻增大3. 并联负反馈使输入电阻减小 4. 串联负反馈使输入电阻提高射极跟随器实际上就是一种典型的电压负反馈电路，能够减小输出电阻。射极跟随器作为一种串联负反馈电路，能增大输入电阻已是众所周知的了。总结负反馈对放大器性能的影响： 1、负反馈对放大器性能的改善： （1）负反馈能使放大器的电压放大倍数稳定； （2）负反馈能使放大器的非线性失真减小； （3）负反馈能使放大器的内部噪声减小； （4）负反馈能使放大器的通频带加宽。 2、负反馈对放大器输入电阻、输出电阻的影响：串联反馈能增大输入电阻；并联反馈能减小输入电阻；电压反馈能减小输出电阻；电流反馈能增大输出电阻。第五节 深度负反馈放大器电压放大倍数的估算讨论的前提：虽然是负反馈，但总体效果还是放大的，所以反馈电压永远不会大于输入电压，只可能无限接近。因为只有反馈电压略小于输入电压，两个一减，净输入电压略正，才可能有放大。因此，在分析任何一种组态的负反馈放大电路时，只要电路满足深度负反馈条件，A很大，如果输出有限，则可认为它的净输入量是极小的。串联反馈时，比较的是电压，有Ui=Uf，并联反馈时，比较的是电流，有Ii=If。另外：由于可能永远都达不到真正的无穷大，真正的深度负反馈只是一种理想，所以，所有的计算都是估算。一、 电压串联负反馈找到反馈支路，算清反馈系数：FR1/(R1+RF) ，闭环电压放大倍数：Auf1/F;二、 电压并联负反馈找到反馈支路中负反馈电阻RF，电源内阻RS。闭环电压放大倍数：Auf=RF/RS。三、电流串联负反馈第一步：先找Uo。Uo=-IcR6 如果有负载,R6改为R6/RL第二步：找Ui。Ui=Uf=IfR3 其中If+IR7=IeIc,由并联分流公式可知：If=IcR7/(RF+R3+R7)则Ui= IcR7R3/(RF+R3+R7)第三步：Auf=Uo/Ui。四、电流并联负反馈第一步：先找Uo。Uo=IcR2 如果有负载,R2改为R2/RL第二步：找Ui。Ui=Us=IiRs 其中Ii=If，If+IR3=IeIc,由并联分流公式可知：If=IcR3/(RF+R3)则Ui= RsIf= RsIcR3/(RF+R3)第三步：Auf=Uo/Ui。第六节 负反馈放大器的自激振荡与消振一、 负反馈放大器产生自激振荡的原因1、 反馈太深（放大倍数太大及反馈系数偏大）经常会使得放大器象振荡电路一样产生自激振荡。2、 附加相移。放大器的输入与输出之间除了基本相移以外还会产生附加相移。（一级阻容移相可以达到0 o 90o）二、 消除高频自激振荡的措施消除高频自激振荡最常用的方法是在电路中接入RC校正电路。一般都是F级别的小电容。（其指导思想是使高频信号衰减得厉害，这样即使附加相移达到180o(负反馈变成正反馈)，也会因为幅度条件不满足，而形不成振荡。）三、 消除低频自激振荡的措施对于阻容耦合放大电路，除了高频自激振荡以外，还可能会产生低频自激振荡。这种低频自激振荡不是由于低频段附加相移引起的，是由于电源内阻引起的，所以不能用接入RC校正电路的办法消除，应该用“去耦电路”来消除电源内阻的级间耦合作用，以消除自激振荡。去耦电路的接法：1、电源上并联电容；2、各级放大电路的电源间接电阻，隔离两级放大电路的交流通路。第二单元 运算放大器及其应用重点：比例、求和、积分电路；电压比较电路。难点：积分电路的应用；滞回比较器。第一节 运放的结构与主要技术指标一集成电路运算放大器的组成 集成电路运算放大器实际上是一种直接耦合的多级放大器，具有极高的电压放大倍数、高输入电阻和低输出电阻。输入级一般都是差分式放大电路，中间级电压放大级一般具有很高的电压放大倍数，（它可由多级放大电路组成）输出级一般由射极跟随器组成。集成电路运算放大器的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。（1）.输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。 若要使运算放大器工作在放大状态，使用时必须加上负反馈才能正常工作。 运算放大器有两个输入端（即反相输入端和同相输入端）与一个输出端。在运算放大器的代表符号中，-号表示反相输入端，+表示同相输入端。同相输入端的意思是这一输入端的信号的极性与输出端的极性是相同的。二运放的主要技术指标1开环差模电压增益Aod （大好）是指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下的直流差模电压增益。习惯上用分贝数（dB)表示。分贝数（dB)=20lg倍数开环共模电压增益Aoc （小好）,与开环差模电压增益Aod 对应，教材未提及。2共模抑制比CMRR（大好）是开环差模电压放大倍数Aod 除以开环共模电压放大倍数Aoc的商。 CMRR=Aod/Aoc。习惯上也用分贝数（dB)表示。3输入失调电压Vi（小好）在室温（25）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压Vi0。Vi0值愈大，说明电路的对称程度愈差，一般约为（110）mV。4输入偏置电流IIB和输入失调电流Ii0（小好）输入偏置电流是指集成运放输出电压为零时，两个输入端静态电流的平均值。从使用角度来看，偏置电流愈小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小，故它是重要的技术指标。一般为10nA1mA。输入失调电流Ii0是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差，所以，希望Ii0愈小愈好，它反映了输入级有效差分对管的不对称程度，一般约为1 nA0.1 mA.5温度漂移 （小好）放大器的温度漂移是漂移的主要来源，而它又是由输入失调电压和输入失调电流随温度的漂移所引起的，故常用下面方式表示：（1）输入失调电压温漂DVi0/DT（2）输入失调电流温漂DIi0/DT温漂当然越小越好。6.输入电阻（大好）输入电阻一般都很大。F007的输入电阻约为2M。7最大差模输入电压Vidmax（大好）所指的是集成运放的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。超过这个电压值，可能使运放输入端击穿，甚至可能造成永久性损坏。F007的Vidmax可达30V。8最大共模输入电压Vicmax（大好）这是指运放所能承受的最大共模输入电压。超过Vicmax值，它的共模抑制比将显著下降。F007的Vicmax可达13V。3 运放的两种应用方式运放的应用方式有线性和非线性两种。线性应用是指运放工作在其特性的线性区，运放的输入输出成线性关系。基本电路有：同相比例、反向比例、同相加法、反相加法、差动、积分、微分。非线性应用是指运放工作在其特性的非线性区，运放的输入输出成非线性关系，三极管工作在截止区或饱和区。基本电路有：比较器、波形变换、波形产生电路。是否具有负反馈可以作为判别运放是线性应用还是非线性应用的依据。第2节 运放的线性应用线性应用遵循两个原则（特点）：U+U_ (因为Aod无穷大）同相端反相端之间“虚短”Ii0 (因为Ri无穷大）同相端、反相端到电路内部“虚断”顺口溜-两个无穷大，运放理想化。1. 反相比例放大电路I+=I=0，U+=0；又U+=U，U=U+=0；-虚地Ii=If，Ui/R1=Uo/Rf；输出电压为Uo=UiRf/R1；电压增益为Af=RfR1；输入电阻为Rid=R1；特点：（1）闭环电压放大倍数 Af=RfR1（2）当Rf=R1时，闭环电压放大倍数为-1，此时的运算放大电路称为单位增益倒相器（3）由于“虚短”，且同相输入端接地，所以此种组态电路具有虚地特性，即反相输入端近似为地电位（4）输入电阻小（5）为保证输入端外电路的对称平衡，要求R2=R1/Rf。2.同相比例运算电路I+=I=0，U+=Ui；又U+=U，U=U+=Ui；输出电压为Uo=Ui（Rf+R1)R1；电压增益为Af=1+Rf/R1；输入电阻为Rid=；特点:（1）闭环电压放大倍数Af=1+Rf/R1；（2）当R1开路或Rf短路时，Uo=Ui，此时的运算放大电路成为电压跟随器（如下图）。（3）由于“虚断”，同相端没有输入电流，输入电阻较大。R2两端电位相等，即U+=Ui。由于“虚短”， U+=U，因此，U=Ui0，没有虚地。（5）为保证输入端外电路的对称平衡，要求R2=R1/Rf。3.差动放大电路特点：（1）当R1=R2且R3=R4时，Uo=（U2U1)R3/R1，实现减法运算。（2）由于“虚短”，同相输入端输入信号和反相输入端输入信号U+U约为0 加法电路1反相输入加法电路类比反相比例运算电路分析容易求出输入输出关系输出电压为Uo=(U1Rf/R1+U2Rf/R2)；特点：（1）当R1=R2时，Uo=(U1+U2)Rf/R1；即当改变某一输入回路的电阻时，仅仅改变输出电压与该路输入电压之间的比例关系，对其它各路没有影响，因此调节起来比较灵活方便。在实际中应用比较广泛。（2）由于“虚短”，且同相输入端接地，所以此种组态电路具有虚地特性，即反相输入端近似为地电位。（3）为保证输入端外电路的对称平衡，要求R=R1/R2/Rf。2.同相输入加法电路类比同相比例运算电路分析容易求出输入输出关系输出电压为Uo=(1+RfR3)(U1R2/(R1+R2)+U2R1/(R1+R2)特点：（1）当改变某一输入回路的电阻时，其他支路的输出电压与输入电压之间的比例关系都有改变，因此调节起来比较麻烦。在实际中应用不如反相求和电路。（2）由于“虚断”，同相端没有电流，电路输入阻抗大。7.2.3 积分电路和微分电路1.积分电路类比反相比例运算电路，积分电路把反馈支路上的电阻Rf用电容代替。由于电容两端电压Uc与流过电容的电流Ic之间存在着积分关系，因此可以作为积分电路。（1）分析根据虚地和虚断：若输入电压为恒定直流电压Ui时, 电容将以近似恒流方式进行充电，充电电流Ii=Ui/R。电容上电压上升速率 v=Ui/RC 单位：V/S 每秒多少伏若在开始积分之前，电容两端已经存在一个初始电压Uo(0+)，则输出电压将从初始电压Uo(0+)开始变化，此时Uo=Uit/(RC)+Uo(0+)结论：积分时间常数为=RC，当t=时，Uo=Ui。当t时，输出继续增加，直到Uo=Uopp饱和状态，输出不变，而停止积分。（2）由于集成运放不理想使输出有误差a.有可能Ui=0时，输出有爬行。b.由于积分电容不够理想使电容有泄漏电的现象2. 微分电路微分器的输出电压的大小与输入电压的变化率成正比，输入电压变化越快，输出越大。应用：微分电路可以作为波形转换电路，可以将矩形波变换为尖脉冲。在自动控制中，微分器常常用来组成微分负反馈环节，以抑制控制系统输出量的振荡或过快变化，使系统稳定。第3节 运放的非线性应用2.理想集成运放工作在非线性区的特点U+U时Uo=UoppU+U时，Uo=Uopp；（2）U+U时，Uo=Uopp；电平比较器的输入、输出关系称为电路的传输特性。1.过零比较器电平比较器中参考电平为零的比较器叫做过零比较器。（1）UiU时，Uo=Uopp；（2）Ui0，即U+0特性右移。UR对回差大小没有影响。3、 非正弦波发生器矩形波发生器三要素法（见中级工教材65页,推导过程不要求，要结论）在分析一个具有储能元件的电路时，如上述的RC，RL电路，其主要是分析换路后的电容电压和电感电流的指数规律变化情况。其过渡过程变化规律，通常的解由两部分组成，一部分为稳态分量，另一部分为暂态分量。它的一般表达式为：式中：t时刻电路中的电压或电流；换路后瞬间的初始值；过渡过程结束后的稳定值（稳态值）；暂态分量；充放电时间常数；，称电路的三要素。由上式求： 以充电过程为例: =-UzR2(R1+R2) UzR2(R1+R2) z 代入上式，得上升时间（充电时间）， 一个周期应为 - R1、R2位置不能搞错锯齿波发生器：略三角波发生器：略本章小结本章介绍了集成运放在两个方面（信号运算、信号比较）的应用。一、分析的依据：1.线性区的特点U+=U-虚短I+=I=0-虚断2.非线性区的特点U+U时 Uo=UoppU+0特性右移，UR0特性左移。UR与回差大小无关。第三单元 数字电子技术基础第1节 数字电子技术的特点及分类电子技术分为“模拟电子技术”和“数字电子技术”两类。模拟信号是指信号的大小在时间上是连续变化的。例如：温度、压力、声音。数字信号是指信号的大小在时间上是不连续变化的。例如：开关、有无、通断。数字电路的特点：1. 数字电路所处理的信号是二进制数字信号。2. 数字电路中的晶体管都工作在开关状态，即饱和区或截止区。3. 数字电路中研究的是电路的输出与输入信号之间的逻辑运算关系。数字电路的分类：1. 组合逻辑电路输入和输出之间有着一一对应的关系。例如：门电路、译码器。2. 时序逻辑电路电路的输出不仅仅与当前的输入状态有关，而且与以前的输入状态有关。例如：计数器、3. 脉冲电路主要用来产生脉冲，脉冲整形，定时。第2节 数制与码常用的数制有十进制、二进制、十六进制。十进制计数的基数为十，计数时“逢十进一”。例如816可以表达为：816=8102+1101+6100二进制计数的基数为二，计数时“逢二进一”。例如（1001）2可以表达为：（1001）2=123+022+021+120=8+0+0+1=（9）10下标表示进制，十进制可以省略不标。十六进制计数的基数为十六，计数时“逢十六进一”。十六进制计数需要用到16个符号，分别是09，再加A、B、C、D、E、F。其中：A代表十进制的10；B代表十进制的11；C代表十进制的12；D代表十进制的13；E代表十进制的14；F代表十进制的15；例如（B3D）16可以表达为：（B3D）16=B162+3161+D160=11162+3161+13=(2877)10数制之间的转换：二进制十进制 ：加权法十六进制十进制:加权法十进制二进制：除二取余法十进制十六进制：除十六取余法25=（11001）2266=（10A）16二进制码1. 二十进制码一位十进制数用四位二进制代替，形成二十进制码例如96写成1001 0110，一个两位十进制数用八位二进制代替，9写成1001 ，6写成0110。每一位的权重依次为8、4、2、1，故称8421BCD码。根据权重不同还可以有5421BCD码、2421BCD码等等。2. ASC码是美国国家信息交换标准代码的缩写。8位二进制数代表一个英文字符、数字、标点或计算机操作信息。第3节 基本逻辑门电路逻辑电路中用到的基本逻辑关系有与逻辑、或逻辑和非逻辑，相应的逻辑门为与门、或门及非门。一、与逻辑及与门与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该事件才发生，否则就不发生的一种因果关系。与门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： LABABAB两输入端与门的真值表如表所示。A BL0 000 101 001 11与逻辑的输入输出关系可以用一句话表示“全1出1，有0出0”。与门的电路符号：二、或逻辑及或门或逻辑指的是：只要当决定某一事件的全部条件中的一个条件具备之后，该事件就发生，否则就不发生的一种因果关系。或门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： LA+B两输入端或门的真值表如表所示。A BL0 000 111 011 11或逻辑的输入输出关系可以用一句话表示“有1出1，全0出0”。或门的电路符号：一、非逻辑及非门非逻辑只有一个输入量，起到把输入量反相的作用。即把输入的1反相，输出变为0；或者把输入的0反相，输出变为1。非逻辑的函数达式表示为： 这种因果关系就是非逻辑关系。读作“A非”或“非A”。在逻辑代数中，非逻辑亦称为“求反”。非门的真值表如表所示。AL0110非逻辑的输入输出关系可以用一句话表示“见1出0，见0出1”。非门的电路符号：1复合逻辑门由与门、或门和非门可以组合成其他逻辑门。把与门、或门、非门组成的逻辑门叫复合门。常用的复合门有与非门、或非门、异或门、与或非门等。一、与非门将一个与门和一个非门按下图连接，就构成了一个与非门。1与非门可以有多个输入端，但只一个输出端。 三输入与非门真值表如表所示。A B CL 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 由此可知，与非门的逻辑功能为：“全1出0，有0出1”。与非门的电路符号：二、或非门把一个或门和一个非门连接起来就可以构成一个或非门，如图所示。或非门也可有多个输入端和一个输出端。1或非门的逻辑逻辑表达式为： 三输入或非门真值表如表所示。 A B CL 0 0 01 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 10由此可知，或非门的逻辑功能为：“有1出0，全0出1”。或非门的电路符号：门电路的传输时间对于数字集成门电路来讲，由于内部晶体管的开关需要时间，电路的输入信号到达以后，也需要一定的时间延时才能使输出产生相应的变化，这段时间称为门电路的“传输时间”。第4节 逻辑函数的基本概念逻辑代数是研究数字电路的重要数学工具。逻辑代数是由英国科学家乔治布尔（GeorgeBoole）创立的，故又称布尔代数。逻辑代数也是用字母表示变量，但是逻辑代数和普通代数有着根本的区别。逻辑代数中的逻辑变量只有两种可能取值 0或1，而且这里的0和1不同于普通代数中的0和1。它只表示两种对立的逻辑状态，并不表示数量的大小。逻辑代数中的常量也只有0和1。逻辑函数：若逻辑变量A、B、C、.的值确定之后，变量L的值也被惟一地确定，则变量L可以称为是变量A、B、C、.的逻辑函数，表示为：L=f(A,B,C,.)变量A、B、C、.称为输入变量或自变量；变量L称为输出变量或应变量。异或函数L=AB。异或的含义：当两个输入变量A、B取值不同（相异）时，输出L为1。同或函数L=AB。同或的含义：当两个输入变量A、B取值相同时，输出L为1。异或真值表同或真值表ABLABL000001011010101100110111可以发现：异或非=同或 ;同或非=异或 AB。逻辑函数的表示有三种方法：1. 真值表2. 函数式 如何由真值表得到函数式：在真值表中取出输出为1的各项，每项在函数式中对应一个乘积项，每个乘积项中输入变量为1的写成原变量，输入变量为0的写成反变量。再把这些乘积项加起来即得函数式。3. 逻辑图：逻辑电路图通常也简称逻辑图。 由函数式得来，把非运算画成非门，与运算画成与门，或运算画成或门就可以画出相对应的逻辑电路图。 逻辑代数的基本定理与规则在逻辑运算中，基本的逻辑关系有与、或、非三种。在逻辑代数中，相应地也有三种基本运算，即与运算、或运算和非（求反）运算。1.与运算（逻辑乘）LAB与运算的规则为： 000 010 100 111 A00 A1A AA2.或运算（逻辑和）LAB或运算的规则为： 0+00 0+11 1+01 1+11 A+0A A+11 A+AA3.非运算（求反运算）非运算的规则为： 2.2.2 逻辑代数的基本定律常用的定律如下： （1）交换律 ABBA ABBA （2）结合律（AB）CA（BC） （AB）CA（BC） （3）分配律 A（BC）BC A十BC（A+B）（A+C） （4）重迭律 AAA AA （5）0-1律 00 0 1 11 （6）互补律 （7）摩根定律与非=非或 或非=非与 上面切一刀，下面变变号（与变或、或变与） （8）吸收律 AAB在与或式中，如果其中一项（例A)的反是另一项的因子（例如中的)则另一项的这个因子是多余的。在与或式中，如果一项中包含了原变量（例A)，另一项包含了反变量（例如），而这两项的其余因子（例如B、C)都是第三项（BCD.)的因子，则第三项是多余的。第5节 逻辑函数的化简化简一个逻辑函数为最简与或式，不但要求函数式的项数最少，而且要求每项的因子最少。 代数化简法又名公式法，就是运用逻辑函数的基本运算法则和基本定理对逻辑函数进行化简。例3-4： 公式化简法技巧性强，不易掌握，特别是难于判断运算结果是否已简化成项数最少、每项变量数目也最少的最简式。因而，在变量数目不多于5时，常用卡诺图化简法。2.3.2 逻辑函数的卡诺图化简法一、逻辑函数的最小项逻辑函数的最小项，是一个以逻辑变量的原变量或反变量形式组成的乘积项，这个乘积项的因子个数等于全部逻辑变量的个数，且每个变量都是它的因子。例如，A、B、C三个变量逻辑函数的最小项共有8个，即、ABC，它们均有上述特点，依次编号为m0m7。根据逻辑代数的基本定律，可以把任意逻辑函数变成一组最小项之和，这就是最小项表达式。例如，将变换为最小项表达式。可记作： 这里，是最小项的符号，十进制的下标恰对应最小项的二进制码所表示的十进制的数值，称为最小项序号。最后的一个求和表达式，则是以最小项序号代表相应最小项的一种简写方法。当变量数为时，最小项数为2个。二、卡诺图及其构成方法将变量各种状态的组合列于表格的最上方和最左端，并画成2(为变量数)个方格就构成了卡诺图。在填写变量状态时,仅允许相邻两项只有一个变量的状态不同。三、卡诺图化简法步骤：（1）将逻辑函数用最小项形式表示，然后画出该函数的卡诺图。若某格对应的最小项存在，则在这格内填“1”，否则填“0”（也可空着不填）。 （2）在卡诺图上将相邻最小项合并。合并原则:将相邻的输出为1的方格合并,即把它们圈在一起。合并的小方格数必须是2K个（K0，1，2，3）；画包围圈时使它包含的方格数最多，圈越大越好；一个小方格可以被圈多次，但每一个新圈必须包含一个新的格子。处于卡诺图同一行（列）首尾部位的小方格是相邻的；一个函数可以有多种圈法，答案可以不唯一。（3） 将各包围圈合并的结果相加，得到逻辑函数的最简表达式。三变量卡诺图：ABC000111100m0m1m3m21m4m5m7m6四变量卡诺图：ABCD0001111000DCDC01BBDBCDBC11ABABDABCDABC10AADACDAC四变量卡诺图最小项编号：ABCD0001111000m0m1m3m201m4m5m7m611m12m13m15m1410m8m9m11m10例：P86计算题3用卡诺图化简为最简与或式，并画出用与非门实现的逻辑图ABCD00011110001100010000111101101111第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑电路 数字集成电路按照其内部使用的晶体管种类不同，可以分为双极型数字集成电路和金属氧化物半导体场效应管集成电路（即MOS电路）。双极型数字集成电路也有很多种类，其中应用最多的是TTL电路。MOS电路也有很多种类，其中应用最多的是CMOS电路。TTL电路(1) TTL与非门电路原理 TTL与非门是TTL逻辑门的基本形式，典型的TTL与非门电路结构如教材图4-1所示（此处略，不要求）。该电路由输入级、倒相级、输出级三部分组成。电路的电源统一规定为+5V。与非门实现了“全1出0，有0出1”的逻辑关系。输入级由多发射极三极管T1和电阻构成。 当T1发射极中有任一输入为0时，Y端输出为1；当T1发射极输入全1时，Y端输出为0。实现了与非门的功能。在使用TTL电路时要注意输入端悬空问题：TTL电路输入端悬空相当于1。 （2）主要外部特性参数 参数是我们了解TTL电路性能并正确使用的依据，下面仅就反映TTL与非门电路主要性能的几个参数作简单介绍。 1.输出高电平UOH 。与非门至少有一个输入端接低电平时，输出电压的值称为输出高电平UOH。产品规范值为当拉电流为0.4mA时，UOH2.4 V。 2. 输出低电平UOL 。与非门所有输入端都接高电平时，输出电压的值称为输出低电平UOL。产品规范值为当灌电流为12.8mA时，UOL0.4 V。3. 输入漏电流IiH：TTL电路在输入端高电平时，有电流从输入端流入（在多级门电路相连时，此电流即为前几门电路的拉电流）为减轻负载，这一电流应越小越好。4.输入短路电流IisTTL电路在输入端对地短路时，有电流从输入端流出（在多级门电路相连时，此电流即为前级门电路的灌电流）为减轻负载，这一电流应越小越好。 5. 扇出系数N 。 门电路的输出端所能驱动同类门电路最大个数，称为该门电路的扇出系数N，也称负载能力。一般N8。 6.电源电流：电路工作时的工作总电流（当然会因为输入电平的不同工作电流也会不同，单取大的）。