第7章 门电路组合逻辑电路.docVIP

第7章 门电路与组合逻辑电路 引入 在电子技术中，电子电路可分为模拟电路和数字电路两大类，模拟电路是传输和处理模拟信号的电路；数字电路是传输和处理数字信号的电路。模拟信号是指在时间和数值上都连续变化的信号如交流放大电路的电信号；数字信号是指在时间和数值上都不连续变化的离散的脉冲信号。 在数字电路中利用数字信号完成测量、运算、控制等功能。电子计算机、数字式仪表与通信、数字控制装置和工业逻辑系统等都是以数字电路为基础，利用数字电路的逻辑控制关系解决和逻辑控制有关的逻辑代数、各种门电路，此外还有常用的组合逻辑电路：编码器、译码器等。 下面，讨论门电路一组合逻辑电路。 7．1 逻辑代数与门电路 7．1．1 数字信号与数字电路 1．数字信号 数字信号是脉冲信号，持续时间短暂。在数字电路中，最常见的数字信号是矩形波和尖顶波，如图7-1所示。实际的波形并不是那么理想，图7-2为实际的矩形波。以矩形波为例，数字信号即脉冲的基本参数如下： （1）脉冲幅度A 脉冲信号变化的最大值。 （2）脉冲上升时间tr 从脉冲10%的幅度上升到90%所需的时间。 （3）脉冲下降时间tf 从脉冲90%的幅度下降到10%所需的时间。 （4）脉冲宽度tp 从上升沿50%幅度到下降沿50%幅度所需时间。 （5）脉冲周期T 周期性脉冲信号前后两次出现的间隔时间。 （6）脉冲频率f 单位时间内的脉冲数，f=1/T。 数字电路中没有脉冲信号时的状态称为静态，静态时的电压值可以为正、为负或为零 （一般在0V左右）。脉冲出现时电压大于静态电压值称正脉冲，小于静态电压值称为负脉冲（图7-3）。 2．数字电路 数字电路通常是根据脉冲信号的有无、个数、频率、宽度来进行工作的，而与脉冲幅度无关，所以抗干扰能力强，准确度高，如图7-1b所示。虽然数字信号的处理电路比较复杂，但因信号本身波形十分简单，它只有两种状态：有或无，在电路中具体表现为高电位和低电位(通常用1和0表示)，所以用于数字电路的晶体管不是工作在放大状态而是工作在开关状态，要么饱和导通，要么截止。因此制作时要求低、功耗小，易于集成化，随着数字集成电路制作技术的发展，数字电路获得了广泛的应用。 7．1．2 数值与码 1．数值 数值可以表示长度、质量、时间、温度等物理量的大小程度。 表示数值大小的各种计数方法称为计数体制，简称数制。按进位的原则进行计数称进位计数制。常用的数制有十进制、二进制、十六进制等。每一种进制有一组特定的数码，如十进制数有0、1、2、…、9共10个数码。数码总数称为基数，如十进制基数是10。每位数的“1”代表的值称为权，如十进制各位的权分别是100、101、102、…及10-1、10-2、10-3、…等。 二进制数的数码有“0”、“1”两个，基数是2，每位的权是2的幂，如20、21、22、…及2-1、2-2、…等，进位规则是 “逢二进一”。 数字电路中，存在高、低电平两种工作状态，可以方便地表示二进制数（对于正脉冲，高电平为“P”低电平为“0”。因此数字电路中普遍使用二进制。 日常生活中，人们习惯使用的是十进制数。十进制数可以和二进制数按数值的大小相互等值转换。 二进制数转换成十进制数的方法是按权展开，再求各位数值之和。 [例7-1]将二进制数11011转换为十进制数。 解 （11011）2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20 =16+8+0+2+1=（27）10 十进制整数转换为二进制数的常用方法是除二取余法，即将十进制数连续除以2，并依次记下余数，一直除到商为0为止。以最后所得的余数力最高位，依次从后向前排列即为转换后对应的二进制数。 例7-2 将十进制数218转换为二进制数。 解 用竖式除法表示除二取余法的过程。转化结果为表7-1给出了二进制数与十进制数的对照表。 [例7-1] 把（1011.11）B转换成二进制数（保留两位小数）。 解（1011.11）B= = 8+0+2+1+0.5+0.25 =(11.75)D （0.75）D=（0.11）B 2．码 数字系统中的信息，除数据外还包括文字、符号和各种对象、信号等，这些信息都是用若干位“0”和“1”组成的二进制数表示的。这些二进制数分别称为十进制数码、文字、符号和某对象、信号等的代码。 n位二进制数，可以组成N=2n种不同的代码，代表2n种不同的信息或数据。 1）二一十进制码（BCD码） 组成十进制数的数码共有10个，至少需要4位二进制数表示。而4位二进制数码可以有