计算机组成原理数字电路基础ppt课件.ppt

数字电路与逻辑设计基础1逻辑函数
2半导体器件的开关特性
3逻辑门电路
4组合逻辑电路及其应用
5触发器
6计算机中常用的逻辑电路
作业1逻辑函数1二、基本逻辑运算

1.逻辑函数与真值表
例：给定函数F=(A,B)，两个自
变量，共有四种取值组合：
F(0,0)=0；F(0,1)=0；
F(1,0)=1；F(1,1)=1；
三个自变量，有八种取值组合2.基本逻辑运算——与运算“·”

定义：当一逻辑事件发生的所有条件全部具备后，该逻辑事件才发生，这种关系称为与逻辑3.基本逻辑运算——或运算“+”

定义：当一逻辑事件发生的所有条件中只要有一个条件得到满足，该逻辑事件就会发生，这种关系称为或逻辑
4.基本逻辑运算——非运算“ˉ”

定义：逻辑事件的发生以其相反的条件为依据，这种关系称为非逻辑

这三个基本运算都可以推广到多个逻辑变量上
F1=A1·A2·…·An
F2=A1+A2+…+An三、逻辑函数的基本定理
逻辑代数的相等（定理的基本出发点）
F1=A+BF2=A·B
F1(A1，A2，…，An)=F2(A1，A2，…，An)
同一逻辑函数的两个不同公式表达形式
两个逻辑函数的真值表必定相同
逻辑代数的公理
三个基本运算的公式形式逻辑函数的基本定理：

逻辑运算的优先级：括号→非→与→或
四、逻辑函数的基本运算规则
代入、反演和对偶规则
代入规则
在任何一个包含逻辑变量A的等式中，如果用另一个函数式F代入式中A的位置，则等式仍然成立；
例
B(A+C)=BA+BC，若A→(D+E)得：
B[(D+E)+C]=B(D+E)+BC=BD+BE+BC反演规则
规则：对逻辑表达式F当中的
运算符：与→或；或→与
变量：原变量→反变量；反变量→原变量
常量：0→1；1→0
得到：表达式F

注意：
1.保持原来的运算优先顺序
2.对于反变量以外的非号应保留不变
对偶规则
对偶式
对逻辑表达式F当中的
运算符：与→或；或→与
常量：0→1；1→0
得到对偶式F’
相等的逻辑函数，对偶式也相等
例：证明A+BC=(A+B)(A+C)
对偶式为：左边=A(B+C)；右边=AB+AC
由分配律知A(B+C)=AB+AC，故得证
注意：同样需要保证运算顺序不能发生变化2半导体器件的开关特性二、晶体二级管
导体
两端存在电压时，导体内产生电流，如银、铜
绝缘体
两端存在电压时，体内无电流，如橡胶、石英
半导体
在不同的情况下可以表现为导体或绝缘体
半导体器件（二极管）
在单一方向具有导电特性的物体
1、二极管结构2、二极管静态特性（伏安特性）1）正向特性
门槛电压(UTH)：使二极管开始导通的正向电压，有时又称为导通电压(一般锗管约0.1V，硅管约0.5V)。
★正向电压UF≤UTH：
管子截止，电阻很大、正向电流IF接近于0，二极管类似于开关的断开状态；2）反向特性
二极管在反向电压UR作用下，处于截止状态，反向电阻很大，反向电流IR很小（将其称为反向饱和电流，用IS表示，通常可忽略不计），二极管的状态类似于开关断开。而且反向电压在一定范围内变化基本不引起反向电流的变化。二极管组成的开关电路图如图（a）所示。二极管导通状态下的等效电路如图(b)所示，截止状态下的等效电路如图(c)所示，图中忽略了二极管的正向压降。4、二极管动态特性
二极管的动态特性是指二极管在导通与截止两种状态转换过程中的特性，它表现在完成两种状态之间的转换需要一定的时间。为此，引入了反向恢复时间和开通时间的概念。
反向恢复时间：二极管从正向导通到反向截止所需要的时间称为反向恢复时间。
开通时间：二极管从反向截止到正向导通的时间称为开通时间。
二极管的开通时间很短，对开关速度影响很小，相对反向恢复时间而言几乎可以忽略不计。三、晶体三极管
1、双极型三极管结构
晶体三极管由集电结和发射结两个PN结构成。根据两个PN结的偏置极性，三极管有截止、放大、饱和3种工作状态。
2、双极型三极管输入特性3、双极型三极管输出特性晶体三极管在截止与饱和这两种稳态下的特性称为三极管的静态开关特性。5、动态特性
晶体三极管在饱和与截止两种状态转换过程中具有的特性称为三极管的动态特性。
三极管的开关过程和二极管一样，管子内部也存在着电荷的建立与消失过程。因此，两种状态的转换也需要一定的时间才能完成。
开通时间：三极管从截止状态到饱和状态所需要的时间。
关闭时间：三极管从饱和状态到截止状态所需要的时间。内容回顾内容回顾内容回顾内容回顾MOS管是金属—氧化物—半导体场效应管的简称。（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor）
由于只有多数载流子参与导电，故也称为单极型三极管。