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三、走進數(shù)字電路
第三章 電子控制系統(tǒng)的信號處理
與非門和或非門
　　“與非”關(guān)系和“或非”關(guān)系是從三種基本邏輯關(guān)系推演出來的復(fù)合邏輯關(guān)系．實現(xiàn)這兩種邏輯關(guān)系的門電路分別稱為與非門(NAND)和或非門(NOR)。
　　與非門的真值表和與門的真值表中的輸出邏輯值完全相反：與門的邏輯關(guān)系是“全高出高，有低出低”，而與非門的邏輯關(guān)系則是“全高出低，有低出高”，因此其邏輯關(guān)系相當于在與門后面再接一只非門。
與非門
A B F
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
真值表
與非門波形圖
A
B
F
有0出1，全1出0
F = A·B
或非門
A B F
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
真值表
或非門波形圖
A
B
F
有1出0，全0出1
F =A+B
練習
下列是實現(xiàn)與非邏輯關(guān)系的門電路符號是
C
練習
1、與非門的邏輯功能是
A、有0出1，全1出1
B、有0出1，全0出0
C、有0出1，全1出0
D、全0出1，有1出0
2、能實現(xiàn)輸入都為0，輸出才為1的門電路是
A、與門
B、或門
C、與非門
D、或非門
C
D
練習
與非門輸出為低電平時，需滿足
A、只要有一個輸入端為低電平
B、只要有一個輸入端為高電平
C、所有輸入端都是低電平
D、所有輸入端都是高電平
D
邏輯代數(shù)基本定律
數(shù)學中的加法交換律、結(jié)合律和乘法交換律、結(jié)合律、分配律同樣適用于邏輯門嗎？
邏輯代數(shù)基本定律
AB+
A+A·B=__________
（A+B）(A+C)=___________
A=_______
A+(B+C)=_______
A (B+C)=_______
A
B
A
邏輯代數(shù)基本定律
__
摩根定律
案例分析
三人表決器
甲、乙、丙三人參加表決，每人面前有一個按鈕。表決時，按下按鈕表示同意，不按按鈕表示不同意。表決結(jié)果按少數(shù)服從多數(shù)規(guī)則處理，如表決通過則綠色指示燈（L1）亮；反之，綠色指示燈不亮，紅色指示燈（L2）亮。
分別用A、B、C表示甲乙丙的投票結(jié)果，贊成時為1，不贊成時為0。有2個輸出端，用L1表示表決通過（綠色指示燈亮），L2表示表決不通過（紅色指示燈亮）。畫出L1的真值表。
A B C L1
0 0 0 0
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
能否畫出該表決器的邏輯圖？
L1,l2,l3,l4四個與門中有哪一個門可以省去？為什么
分析非門開關(guān)電路的電壓輸出
U。
R
S
UCC
S合上時: U0=__
S斷開時: U0=__
0
UCC
門電路的開關(guān)能不能使用機械開關(guān)？為什么？
不能
因為機械開關(guān)體積大、壽命短、操作不方便，而且速度低。在高速電子控制系統(tǒng)中，開關(guān)每秒要開合上億次，機械開關(guān)是無法勝任的。
必須使用電子開關(guān)，即用晶體管或MOS管（金屬氧化物半導體場效應(yīng)管）做成的開關(guān)。
U。
R
UCC
A
F
U。
R
S
UCC
晶體三極管的開關(guān)特性
晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態(tài):
飽和——開關(guān)閉合。
截止——開關(guān)斷開;
飽和：條件——
現(xiàn)象——
截止：條件——
現(xiàn)象——
輸入信號足夠大(高電平)；
三極管流過的電流較大，集電極與發(fā)射極之間的電壓只有0.3V左右(低電平)。
輸入信號足夠小(低電平)；
三極管沒有電流流過，集電極與發(fā)射極之間的電壓與電源電壓接近(高電平)。
也有三個極：
源極S、柵極G、漏極D。
源極相當于發(fā)射極，通常接地；
漏極相當于集電極，通常通過電阻接電源；
柵極相當于基極，用來控制漏極電流的大小。
普通晶體三極管是電流控制的器件，基極必須注入電流方能使三極管導通；
MOS管是電壓控制器件，在柵極與源極之間加適當?shù)碾妷壕湍苁筂OS管導通。
S
G
D
金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體三極管（MOS管）
數(shù)字電路類型
小規(guī)模集成電路(SSI)：集成晶體管數(shù)在100個以內(nèi)
中規(guī)模集成電路(MSI)：晶體管數(shù)在102~103個
大規(guī)模集成電路(LSI)：晶體管數(shù)在103~105個
超大規(guī)模集成電路(VLSI)：晶體管數(shù)在105~107個
特大規(guī)模集成電路(ULSI)：晶體管數(shù)在107~109
巨大規(guī)模集成電路(GSI)：晶體管數(shù)超過109個
一萬個以上門電路集成的又叫片上系統(tǒng)（SOC）
1、按集成度分可分為六類：
數(shù)字電路類型
構(gòu)成 運行速度 允許負載流過電流 消耗功率
TTL 晶體管—晶體管邏輯
CMOS 互補MOS電路
快
較大
較小
較慢
較大
較小
CMOS管容易損壞，電源極性不能接反，焊接時要將烙鐵的電源切斷。
2、按晶體管類型可分為兩類：
普通晶體管
MOS管
謝 謝！
德·摩根定理(反演律）
證明：
真值表法、窮舉法
推廣到多變量：
說明：兩個（或兩個以上）變量的與非（或非）運算等于兩個（或兩個以上）變量的非或（非與）運算。
練習
下列等式中不正確的是
A、 B、A+A=A
C、 D、1+A=1
下列等式中不成立的是
A、
B、(A+B)(A+C)=A+BC
C、
D、
A
A
練習
化簡：
A、
B、1
C、
D、
B
公式
A
A+B
長中含短，留下短
長中含反，去掉反

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