數(shù)字邏輯設(shè)計第三章1(第二次課)861404936

1、3.1 引言引言3.2 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運算器與運算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競爭與冒險問題組合邏輯電路中的競爭與冒險問題3.1 引言引言3.2 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運算器與運算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競爭與冒險問題組合邏輯電路中的競爭與冒險問題abca理想情況：門電路沒有延遲t0t1t2t3C=ABbcpDt實際情況：門電路存在延遲pDtabcaC=ABbcpDtabcabcpHLtpLHt實際情況：門電路存在延遲前沿延遲與后沿延遲不相等3.1 引言引言3.2

2、 門電路門電路3.3 常用的中規(guī)模組合邏輯電路常用的中規(guī)模組合邏輯電路3.4 運算器與運算器與ALU3.5 組合邏輯電路中的競爭與冒險問題組合邏輯電路中的競爭與冒險問題3.2 門電路門電路3.2 門電路門電路AFAF BAFBAFBAFBAFBAF+BAFBAF+BAF+ABFCDDCBAF1714874LS002輸入輸入4與非門與非門1714874LS308輸入與非門輸入與非門101FCPFCPCFABFC101FCABFC+ABFCDECDABFE ; 0E=1 F= 0實現(xiàn)封鎖ECDABF當C1時，A被選中F+ABC當C0時，B被選中PCFPCF+PCF PCCPFPCFPCF+CPFC

3、PCPF10正邏輯01負邏輯3.2 門電路門電路S輸出信號RccV0v開關(guān)打開，V0“H”GND開關(guān)閉合，V0“L”輸入信號Vi10+-Iv+-ovccVBRCRcbe+-Iv+-ovccVBRCRc be條件：Vb0.7v 結(jié)果：Ib=0, Ic=0, VoVcccbe放大狀態(tài)Vb=0.7v, Ic = Ib注：放大系數(shù)一般為20100條件：Vb=0.7v，Ib 較小，Ic 足夠大。 結(jié)果：Ic= Ib+-Iv+-ovccVBRCRc bel飽和狀態(tài)cbe飽和狀態(tài)Ic Ib ,Vb=0.7v, Vc=0.3v, 條件：Vb=0.7v， Ib 較大，Ic Vc，發(fā)射極電平高，集電極電平低+-I

4、v+-ovccVBReR bce 結(jié)果： Ie= Ib，ebc倒置狀態(tài)但放大系數(shù)一般等于0.5。+-Iv+-ovccVBRCRc be1e2Ve1Ve2+-Iv+-ovccVBRCRc be1e2Ve1Ve2ABF ABFR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5V輸入A輸入B輸出只分析原理，不講如何設(shè)計。R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=0.1VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=0.1VB=3.6V輸出A=0.1VB=3.6V輸出3.6VR13KT1T2

5、T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出1mA，c2的最大電流為10mA,所以T2工作在飽和狀態(tài)下R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出 Vc2=Ve2+Vce2=0.7V0.3V=1V由于Vb3=Vc

6、2=1V，所以T3處于導(dǎo)通狀態(tài)，T4處于截止狀態(tài)R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VA=3.6VB=3.6V輸出 由于 由于Ic5 由外部提供，外部不可能提供大于120mA以上的電流。所以T5工作在飽和狀態(tài)。R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5V由于T5工作在飽和狀態(tài)，所以輸出電壓VC5=0.1V0.3VA=3.6VB=3.6V輸出=0.3V結(jié)論：當輸入都為高時，與非門的輸出為低。T2分相器T3,T4“1”驅(qū)動極T5“0”驅(qū)動極T1與ABFR13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500圖騰柱3.2

7、 門電路門電路輸入輸出TPHLTPLH50%l描述開關(guān)特性的參數(shù)：描述開關(guān)特性的參數(shù)：TPHL，TPLH，TPD (傳輸延遲：傳輸延遲：Propagation Delay)TPD =(TPHL TPLH)/ 2 （一般的門電路約（一般的門電路約35ns）CH1CH2CPOUT紅色波形為輸入白色波形是延遲后的1pdt2pdttpd=(tpd1+tpd2)/8在曲線上，在曲線上，VOUT急劇下降急劇下降時的時的VIN稱：閾值電壓稱：閾值電壓VT，或稱門檻電壓或稱門檻電壓 VINVOUT“0”“1”“0“1”ILIOLI“0”“1”“0”O(jiān)HIIHI“1”“0”“1”“1”IOH=N*IIHN=IO

8、H/IIH=400 /40 =10IOHIIHIIHIIHIIH“0”IOL=N*IILN=IOL/IIL=16mA/1.6mA=10IOLIILIILIILIILOLI“0”T5T4T1ILIT1“1”IOHIIHIIHIIHIIHT1IHIOHI“1”T3T4T1T2VccR23.2 門電路門電路l 電路設(shè)計中 “線與”問題！在電路設(shè)計中經(jīng)常需要一些邏輯電路的多個輸出直接連接在一起，實現(xiàn)“線與”。例如簡單的中斷邏輯示意。CPU外設(shè)1外設(shè)2外設(shè)3int“線與”l “線與”的定義普通與非門是否可以實現(xiàn)“線與”功能？l 普通與非門輸出實現(xiàn)“線與”時的電流流向T4T5T5T412121001l不能

9、不能!為什么普通與非門輸出不能直接為什么普通與非門輸出不能直接“線與線與”連在一起連在一起?R13KT1T2T3T4R5100R43KR3360R2500T5T5T401R13KT1T2T3T4R5100R43KR3360R2500T5T5T401l使用普通邏輯門實現(xiàn)“線與”時帶來的問題RL1.5KVCCR13KT1T2R3360R2500VCCRL1.5KVCCR13KT1T2R3360R2500VCCT50T5112RL1.5KVCC3.2 門電路門電路R13KT1T2T3T4T5R5100R43KR3360R2500Vcc5VABG功能表高阻態(tài)正常態(tài)ABGABGABGABG功能表BAGB

10、AG電路1、2只能有一個處于正常態(tài) 若要求D1向BUS傳送，則應(yīng)有： 若要求D2向BUS傳送，則應(yīng)有： 1, 021GG0, 121GG1BUS21G1D2D2G若原來是D1向BUS傳送，現(xiàn)在要改為D2向BUS傳送，如何實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換？ 應(yīng)使門1先由正常態(tài)轉(zhuǎn)為高阻態(tài)，然后門2由高阻態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。 即有一短暫過程門1、2均處于高阻態(tài)。否則，門1、2有一短暫過程均處于正常態(tài)，于是門1、2輸出間有很大的浪涌電流，從而影響B(tài)US正常工作。 1BUS21G1D2D2GCPUDiEDo存儲器E=“0”時，讀操作，E=“1”時，寫操作BUS“0”“0”“0”“0”“1”“1”IOH IOZIOZ IIH IIH IIH “1”“0”“1”總線為”1”態(tài)“0”“0”