电子技术_逻辑门电路和组合逻辑电路（PPT65页)

第13章组合逻辑电路第15讲13.6TTL集成门电路13.7其它类型的TTL门电路13.8组合逻辑电路的分析13.9组合逻辑电路的设计13.10集成组合逻辑电路TTL—晶体管-晶体管逻辑集成电路集成门电路集成门电路双极型TTL(Transistor-TransistorLogicIntegratedCircuit,TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOS型（Metal-Oxide-Semiconductor，MOS）MOS—金属氧化物半导体场效应管集成电路CBAF13.6.1TTL与非门的基本原理TTL与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT1:多发射极晶体管13.6TTL集成门电路NNP1.任一输入为低电平（0.3V）时“0”1V不足以让T2、T5导通三个PN结导通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT2、T5截止uouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平！NNP+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通电位被嵌在2.1V全反偏1V截止2.输入全为高电平（3.4V）时或输入全甩空T2、T5饱和导通uo=0.3V输出低电平输入甩空，相当于输入“1”NNPABCF输入、输出的逻辑关系式：+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC与非门表示符号逻辑表示式&ABYCY=ABCY=AAY（非门，反相器）&ABYY=AB如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00)地GNDTTL门电路芯片简介外形&&&1413121110981234567&管脚电源VCC（+5V）4、常用TTL逻辑门电路名称国际常用系列型号国产部标型号说明四2输入与非门74LS00T1000四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输入端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。13.6.2TTL门电路的主要技术参数1)输出高电平、低电平高电平:3.4V--4V以上低电平:0.3V--0.4V以下2)阈值电压：UTH=1.4VVIVO高电平低电平1VOVIUTH=1.4V3)扇出系数:N=10&&&≥1TTL门电路的主要参数扇出系数—输出端允许驱动的门电路的最大数目。输入A、B波形如图所示,请画出与非门的输出（Y）波形。ABYY=AB课堂练习:&ABYABY001011101110真值表RLUCC13.7其它类型的TTL门电路1.集电极开路的与非门（OC门）输入全1时，输出=0；输入任0时，输出悬空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC&符号应用时输出端要接一上拉负载电阻RL。&OC门可以实现“线与”功能。&&&UCCF1F2F3F分析：F1、F2、F3任一导通，则F=0。F1、F2、F3全截止，则F=1。输出级RLUCCRLT5T5T5F=F1F2F3负载电阻RL和电源UCC可以根据情况选择。&J+30V220VJD2.三态门E—控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE一、结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE二、工作原理(1)控制端E=0时的工作情况：01截止ABF+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE(2)控制端E=1时的工作情况10导通截止截止高阻态&ABFE符号输出高阻0E1EABF功能表三、三态门的符号及功能表&ABFE符号输出高阻1E0EABF功能表使能端高电平起作用使能端低电平起作用E1E2E3公用总线=０=１=０三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路。四、三态门的用途工作时，E1、E2、E3分时接入高电平。13.8组合逻辑电路的分析特点:某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定,而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。组合逻辑电路：用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。化简得出结论（逻辑功能）。组合逻辑电路图写出逻辑表达式分析方法：例1：&&&&ABYABAABBABY=AABBAB=AAB+BAB=AAB+BAB=AB(A+B)=(A+B)(A+B)=0+AB+AB+0异或门组合逻辑电路的分析=AB+AB组合逻辑电路的分析例2：M=1(高电平）：Y=AM=0(低电平）：Y=B本图功能：二选一电路。数据选择器B&&&AMY1M=0时：门1输出恒为1，A信号被拒之门外。零电平对与非门的封门作用。Y=AMBM=AM+BM13.9组合逻辑电路的设计方法步骤:根据题意列真值表逻辑式化简卡诺图化简画逻辑电路图写最简逻辑式例1:交通灯故障监测逻辑电路的设计。红灯R黄灯Y绿灯G单独亮正常黄、绿同时亮正常其它情况不正常RYG单独亮正常黄、绿同时亮正常其他情况不正常RYG000011111011110000Z=RYG+RG+RY组合逻辑电路的设计RYGZ000100100100011010001011110111111、列真值表2、卡诺图化简RYRG3、写最简逻辑式设：灯亮为“1”，不亮为“0”，正常为“0”，不正常为“1”。例14、用基本逻辑门构成逻辑电路Z=RYG+RG+RYRYG&111&&1Z若要求用与非门构成逻辑电路呢？组合逻辑电路的设计例15、用与非门构成逻辑电路=RYG+RG+RY=RYG•RG•RY组合逻辑电路的设计例1Z=RYG+RG+RYRYG&111&&Z&(利用反演定理A+B=AB,A+B+C=ABC)例2设计一个三人表决逻辑电路，要求:三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L＝1，不通过L＝0。用与非门实现。组合逻辑电路的设计LABC+5V要设计的逻辑电路ABCL00000010010001111000101111011111ABC0000111110111100002、用画卡诺图化简L=AC+BC+AB3、写出最简“与或”式组合逻辑电路的设计1、列真值表BCACAB4、用与非门实现逻辑电路L=AB+AC+BC=AB•AC•BC组合逻辑电路的设计例2&&&&ABCL&13.10集成组合逻辑电路13.10.1数据选择器13.10.2七段显示译码器13.10.3译码器13.10.4加法器13.10.1数据选择器集成组合逻辑电路从多个数据中选择出一个选择，也叫多路转换器其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输出的组合逻辑电路。D0D1FA输入输出控制1、2选1数据选择器1&&D0D1A1FAF0D01D1F=AD0+AD1输入数据输出数据控制信号集成化D0D1YA型号:74LS157数据选择器2、4选1数据选择器(集成电路型号:74LS153)A1A0Y00D001D110D211D3Y=A1A0D0+A1A0D1+A1A0D2+A1A0D3D0A0D3D2D1A1YY=A1A0D0+A1A0D1+A1A0D2+A1A0D34选1数据选择器&&&&1DOD1D2D311YA0A1&&123456&&78910111213141516地1W1D01D11D21D3A12S2D22W2D02D12D3A0电源1STTL集成电路：双4选1数据选择器型号:74LS153（国产T1153--T4153)输出输入A0A1SW10000010100110D0D1D2D313.10.2七段显示译码器显示译码器用于将数字仪表、计算机、和其它数字系统中的测量数据、运算结果译成十进制数显示出来。数字、文字、符号代码译码器显示器二进制数（8421码）显示译码器二进制数十进制数00000000110010200113010040101501106011171000810019二进制数十进制数101010101111110012110113111014111115组成：用0和1两个数字组成，逢二进一二进制数（8421码）每一位上的1所代表的十进制数的大小称为权重例：十进制数11111103+1102+1101+1100=11000+1100+110+11=1111例：二进制数1111123+122+121+120=18+14+12+11=15四位二进制数，每位的权重分别为8、4、2、1，所以称为8421码权重底数称为基指数为位数二—十进制（BCD码）显示译码器用4位二进制数0000-1001分别代表十进制数0-9，称为二—十进制数，又称为BCD码（BinaryCodedDecimal）BCD码十进制数00000000110010200113010040101501106011171000810019abcdefgYa-Yg:控制信号高电平时,对应的LED亮低电平时,对应的LED灭发光二极管510YaYbYgabg510510显示译码器1）二--十进制显示译码器----七段数码管显示译码器译码器A3A2A1A0A3-A0:输入数据要设计的七段数码管显示译码器七段数码管显示译码器abcdefgYaYbYcYdYeYfYgYaabcdefg译码器YbYcYdYeYfYgA3A2A1A0七段显示译码电路真值表十进制数A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg显示字形00000111111001000101100001输入二进制数输出七段显示译码电路真值表十进制数A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg显示字形0000011111100100010110000120010110110123001111110013401000110011450101101101156011000111116701111110000781000111111189100111100119A3A2A1A000110100100111101111111000无所谓项当1处理先设计输出Ya的逻辑表示式及电路图Ya=A3+A2A0+A2A1+A2A0=A3•A2A0•A2A1•A2A0A3A2A1A0Ya000001100010200101300111401000501011601100701111810001910011以同样的方法可设计出Yb-Yg的逻辑表示式及其电路图；将所有电路图画在一起，就得到总电路图。将此电路图集成化，得到七段显示译码器的集成电路74LS48（国产型号：T339）74LS48(T339)GNDVcc电源＋5V地A3A2A1A0YaYbYdYfYeYgYcLTIBIBR七段数码管显示译码器IB为0时，使Ya--Yg=0，全灭。IBR为0且A3～A0＝0时，使Ya-Yg=0，全灭。控制端控制端七段数码管显示译码器输入数据输出为0时，使Ya--Yg=1,亮“8”，说明工作正常。LT：测试端LTIB：灭灯端(输入)IBR：灭零输入端：灭零输出端YBR控制端功能74LS48(T339)GNDVcc电源＋5V地A3A2A1A0YaYbYdYfYeYgYcLTIBRIB/YBRYBR，当IBR＝0且A3～A0＝0时，YBR＝0；否则YBR＝1七段数码管显示译码器IBR和YBR配合使用，可使多位数字显示时的最高位及小数点后最低位的0不显示00567.9900七段显示译码器74LS48与数码管的连接＋5Vabcdefg74LS48(T339)GNDVcc电源＋5VA3A2A1A0YaYbYdYfYeYgYcLTIBIBR输入信号此三控制端不用时，通过电阻接高电平。BCD码13.10.3译码器用途:计算机中的地址译码电路常用类型:2线—4线译码器型号:74LS1393线—8线译码器型号:74LS1384线—16线译码器型号:74LS154(1)2线—4线译