第2章集成电路与逻辑设计.pptVIP

第 2 章 数字逻辑电路基础 和计算机中的逻辑部件 （计算机组成与系统结构课程的预备性知识） 2.1 数字电路基础 2.2 基本逻辑门和布尔代数知识基础 2.3 组合逻辑电路及其应用 2.4 时序逻辑电路及其应用 2.5 现场可编程器件的内部结构和编程 2.1 本章的预备性知识 2.1.1 半导体材料和晶体二极管 2.1.2 双极型晶体三极管的结构及其伏安特性 2.1.3 MOS管的结构和及其伏安特性 2.2 2.3 2.4 2.5 本课程的预备性知识(1) 2.2.1 最基本的逻辑门电路：非门，与非门，或非门 2.2.2 布尔代数知识基础 1. 基本逻辑运算和基本逻辑门电路 2. 布尔代数的基本定理和常用公式 3. 布尔代数的应用举例：逻辑函数化简 4. 逻辑门电路设计举例：设计一位的全加器线路 本课程的预备性知识(2) 2.3 组合逻辑电路 1. 基本逻辑门：反相器，与门，与非门 2. 三态门，数据选择器，译码器，编码器(244 245 257 138 139) 3. 组合逻辑电路应用举例：用三态门实现总线逻辑、多路信息选择电路， 依据指令操作码和节拍状态产生多个控制信号 2.4 时序逻辑电路 1. 基本 R-S 触发器，D 触发器 2. 有接收控制功能的寄存器，有输出控制功能的寄存器 有清0 控制功能的寄存器，有计数功能的计数器 3. 时序逻辑电路应用举例：指令寄存器，程序计数器，地址寄存器 启停电路， 脉冲分频电路 2.5 现场可编程器件的内部结构、编程及应用 1. 简单PLD器件 2. 复杂PLD器件 3. 门阵列器件 简单地组合逻辑线路，节拍发生器， 时序控制信号形成部件， 单个芯片的CPU系统 一. 本章的预备性知识 1. 晶体二极管和它的单方向导电特性 2. 晶体三极管与反相器电路 3. 两种最基本的门电路：与非门，或非门 4. 逻辑运算与数字逻辑电路 5. 逻辑功能的表示和等效电路 6. 真值表和逻辑表达式的对应关系 7. 逻辑运算的基本定理、常用公式和逻辑化简 8. 三态门电路 晶体二极管及其单方向导电特性 通常情况下，可把一些物体划分成导体（双向导电）和 绝缘体（不导电）两大类。在这两类物体的两端有电压存在时，会出现有电流流过或无电流流过物体的两种不同情形。 人们也可以制作出另外一类物体，使其同时具备导体和绝缘体两种特性，其特性取决于在物体两端所施加电压的方向，当在一个方向上有正的电压（例如 0.7V）存在时，可以允许电流流过（如图所示），此时该物体表现出导体的特性； 而在相反的方向上施加一定大小的电压时， 该物体中不会产生电流，表现出绝缘体的 的特性，即该物体只能在单个方向上导电， 这样的物体被称为半导体。制作出的器件 被称为二极管。 二极管的内部结构及其开关特性 绝缘体和导体不同的导电特性是由于它们不同的原子结构特性造成的。 通过在绝缘材料中有控制地掺加进少量的导电物质，可以使得到的材料有一定的导电特性。例如在 4价的硅材料（每个原子核周围有 4个电子）中掺杂进少量 5价的金属材料形成 N型材料，或者掺杂进少量 3价的金属材料形成 P型材料，使新得到的材料中总的原子核数量与电子的数量不满足 1:4 的关系， N型材料中形成有极少量的带负电荷的多余电子， P型材料中缺少极少量的电子（反过来称为有极少量的带正电的空穴），这些电子和空穴可以成为导电的载流子。当把这样的两种材料结合在一起时，就表现出在单个方向导电的特性，这就是半导体，做成器件就是二极管。当P型材料一端（称为二极管的正极）有比N型材料一端（称为二极管的负极）高 0.7 伏的电压时，就会产生从正极流向负极的电流，小的反向电压则不会产生电流。 2. 晶体三极管和反相器电路 在半导体的基体上，经