Digitale Schaltkreise sind elektronische Schaltkreise, die zur Übertragung und Verarbeitung digitaler Signale verwendet werden. Sie untersuchen hauptsächlich die kausale Beziehung zwischen Ausgangs- und Eingangssignalen, die im Allgemeinen als logische Beziehungen bezeichnet wird. Daher werden digitale Schaltkreise auch als digitale Logikschaltkreise bezeichnet.

①Die Schaltungsstruktur ist einfach und leicht zu integrieren. ②In digitalen Schaltkreisen arbeiten alle Transistoren im Sättigungsbereich oder Sperrbereich und im Schaltzustand, also in digitalen Schaltkreisen Es verfügt über eine starke Entstörungsfähigkeit und eine hohe Zuverlässigkeit. ③Digitale Informationen lassen sich problemlos über einen langen Zeitraum speichern und verschlüsseln. ④Komplette Produktreihe digitaler integrierter Schaltkreise, große Vielseitigkeit und niedrige Kosten. ⑤Digitale Schaltkreise können nicht nur numerische Operationen durchführen, sondern auch logische Urteile usw. durchführen.

Nummer: 0~9

Positionsrechte:

Beispiel:

Zahl: 0, 1

Positionsrechte:

Beispiel:

Nummer: 0~7

Positionsrechte:

Beispiel:

Zahl: 0~9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15)

Positionsrechte:

Beispiel:

Alle 3 Binärziffern entsprechen 1 Oktalziffer

Jede Oktalziffer entspricht 3 Binärziffern

Alle 4 binären Ziffern entsprechen 1 hexadezimalen Ziffer

Jede 1 Hexadezimalziffer entspricht 4 Binärziffern

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Regeln: 1 wenn gegensätzlich, 0 wenn gleich.

Logischer Ausdruck:

Logische Symbole:

Regeln: Wenn die gleiche Zahl gleich ist, ist sie 1, wenn sie entgegengesetzt ist, ist sie 0.

besonderer Fall:

Inferenz:

Substitutionsregel: Wenn in einer logischen Gleichung alle Vorkommen einer Variablen auf beiden Seiten der Gleichung durch eine Funktion ersetzt werden, gilt die Gleichung weiterhin.

Inversionsregeln:

Dualitätsregel: Wenn zwei Ausdrücke gleich sind, müssen auch ihre Dualen gleich sein.

Minimaler Term: Jede Variable erscheint nur einmal als Faktor im Produktterm in Form einer primitiven Variablen oder einer inversen Variablen. Wenn die Funktion vier Variablen hat, dann hat jeder Produktterm vier Faktoren

①Vereinigungsmethode: Verwenden Sie eine Formel, um zwei Produktterme zu kombinieren und eine Variable zu eliminieren.

②Absorptionsmethode: Verwenden Sie Formeln, um überschüssige Produktterme zu absorbieren.

③Eliminationsmethode: Verwenden Sie Formeln, um überschüssige Faktoren im Produktterm zu eliminieren.

④ Teilweise Aufhebungsmethode: Verwenden Sie Formeln, um redundante Terme (redundante Terme) zur Funktion hinzuzufügen, und/oder Ausdrücke, um weitere Produktterme zu eliminieren und so die einfachste Summe oder den einfachsten Ausdruck zu erhalten.

Karnaugh-Kartenformular

Vereinfachen Sie die Schritte

Vereinfachung mit Nebenbedingungen: Der in den Nebenbedingungen enthaltene Mindestterm wird im Diagramm als „X“ dargestellt

①Es gibt keine Rückkopplungsverzögerungsschaltung zwischen Ausgang und Eingang

②Enthält keine Speicherkomponenten (Flip-Flops) und besteht nur aus Gate-Schaltkreisen

TTL:

CMOS:

Merkmale: Die Schaltung ist einfach, aber die Rechengeschwindigkeit ist nicht hoch

Schaltplan:

Definition: Bei der Addition wird das Übertragssignal jeder Ziffer direkt von der eingegebenen Binärzahl erzeugt.

Features: Schnelle, aber komplexe Schaltung

Schaltplan:

Dreistelliger binärer Encoder (8-Draht-3-Draht-Encoder)

dreistelliger binärer Prioritätsencoder

Integrierter 8-Draht-3-Draht-Prioritätsencoder

8421BCD-Code-Encoder (10-4-Zeilen-Encoder)

8421BCD-Code-Prioritäts-Encoder

Features: Das Ausgabeterminal stellt alle Mindestlaufzeiten bereit

Gerätebeispiele

Implementierung kombinatorischer Logikfunktionen mithilfe von Binärdecodern

8421BCD-Code-Decoder

Digitaler Bildschirm

Display-Decoder

D ist der Dateneingangsanschluss

A ist der Adresseingabeanschluss

Für das Strobe-Steuerterminal

Y ist der Datenausgangsanschluss

Gerät:

Wahrheitstabelle:

Gerät:

Wahrheitstabelle:

Schematisches Blockdiagramm:

Wahrheitstabelle:

Realisiert mit einem 3-Draht- bis 8-Draht-Decoder

Schematisches Blockdiagramm:

Wahrheitstabelle:

Der Vergleich beginnt beim High-Bit und wird Stück für Stück fortgesetzt, bis das Vergleichsergebnis vorliegt.

Schematisches Blockdiagramm:

Wahrheitstabelle:

1 Wählen Sie den Datenselektor aus: bestimmt durch n = k-1 (k ist die Anzahl der Variablen in der Funktion, n ist die Anzahl der Adresscodes des Selektors)

2. Schreiben Sie Standard-AND- oder Ausdrücke von Funktionen

3 Vergleichen und bestimmen Sie den Ausdruck der Eingabegröße

4. Zeichnen Sie einen Anschlussplan

1 Wählen Sie den Decoder aus: 2 Variablen verwenden einen 2-4-Zeilen-Decoder, 3 Variablen verwenden einen 3-Zeilen-8-Zeilen-Decoder

2. Schreiben Sie die Standard-NAND-NAND-Funktionsform

3 Bestätigen Sie die Beziehung zwischen Variablen und Eingaben

4. Zeichnen Sie einen Anschlussplan

1 Bezogen auf den Zeitfaktor (CP)

2 Komponenten mit Speicher (Trigger)

Ausgangsgleichung: der logische Ausdruck jedes Ausgangssignals der sequentiellen Schaltung

Antriebsgleichung: der logische Ausdruck des synchronen Eingangssignals jedes Flip-Flops

Staatsgleichung:

Schalter

registrieren

Schieberegister

Lese-/Schreibspeicher

Sequentielle Impulsgenerator

Synchrone sequentielle Schaltung: Flip-Flops teilen sich einen Takt-CP, und die Flip-Flops, deren Status aktualisiert werden soll, kippen gleichzeitig

Asynchrone sequentielle Schaltung: Alle Flip-Flops in der Schaltung teilen sich keinen Takt-CP

Moore-Typ:

Mehliger Typ:

Gültiger Zustand: In einer sequentiellen Schaltung wird jeder verwendete Zustand als gültiger Zustand bezeichnet.

Ungültiger Zustand: In sequentiellen Schaltkreisen wird jeder nicht verwendete Zustand als ungültiger Zustand bezeichnet.

Effektive Schleife: In sequentiellen Schaltkreisen wird jede durch einen gültigen Zustand gebildete Schleife als effektive Schleife bezeichnet.

Ungültige Schleife: Wenn der ungültige Zustand eine Schleife bildet, wird diese Art von Schleife als ungültige Schleife bezeichnet.

Selbststartend: In einer Folgeschaltung gibt es zwar ungültige Zustände, diese bilden jedoch keinen Zyklus. Eine solche Folgeschaltung wird als selbststartende Folgeschaltung bezeichnet.

Kann nicht selbststarten: In einer sequentiellen Schaltung gibt es ungültige Zustände und zwischen ihnen bildet sich ein Zyklus. Eine solche sequentielle Schaltung wird als sequentielle Schaltung bezeichnet, die nicht selbststarten kann.

1 Führen Sie eine logische Abstraktion durch und erstellen Sie ein ursprüngliches Zustandsdiagramm

2. Vereinfachen Sie den Zustand und finden Sie das einfachste Zustandsdiagramm.

3 Binär kodieren und das kodierte Zustandsdiagramm zeichnen

4 Wählen Sie den Flip-Flop-Typ und finden Sie die Taktgleichung, die Ausgangsgleichung, die Zustandsgleichung und die Antriebsgleichung

5 Zeichnen Sie ein Logikdiagramm

6 Prüfen Sie, ob die geplante Schaltung automatisch starten kann

① Im Allgemeinen sequentielle Schaltung vom Moore-Typ

②Die Hauptkomponente ist ein Takt-Flip-Flop

Klassifizierung nach Zahlensystem

Sortieren Sie nach Zählmethode

Klassifizierung durch Taktsteuerung

Klassifizierung durch Schaltkomponenten

Die Anzahl der effektiven Zustände der Schaltung M: die Anzahl der Eingangsimpulse, die sich der Zähler merken kann

3-Bit binärer synchroner Additionszähler

3-Bit binärer synchroner Abwärtszähler

Integrierter binärer synchroner Additionszähler

3-Bit binärer asynchroner Additionszähler

Integrierter binärer asynchroner Zähler

Dezimaler synchroner Additionszähler

Dezimaler synchroner Abwärtszähler

Integrierter dezimaler synchroner Additionszähler

Integrierter dezimaler asynchroner Zähler: 74LS290

Die wichtigsten Schritte

Anwendungsbeispiel: P289 Beispiel 6.2.1

Die wichtigsten Schritte

Anwendungsbeispiel: P290 Beispiel 6.2.2

Integrierte Zähler sind in der Regel mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen für die Kaskadierung ausgestattet. Bei korrekter Verbindung kann ein Zähler mit größerer Kapazität erhalten werden.

Logikschaltplan:

Logische Symbole:

Die charakteristische Tabelle und die charakteristischen Gleichungen des aus NAND-Gattern bestehenden Basis-Flip-Flops sind dieselben wie die des aus NOR-Gattern bestehenden Basis-Flip-Flops.

Logikschaltplan:

Logische Symbole:

R wird als Set-0-Eingangsterminal bezeichnet, das üblicherweise als Reset-Terminal bezeichnet wird.

S wird als Set-1-Eingangsterminal bezeichnet, das üblicherweise als Set-Terminal bezeichnet wird.

Der Status ist unsicher, wenn die Signale von R=S=1 gleichzeitig gelöscht werden.

Einfache Struktur

Hat die Funktionen 0 einstellen, 1 einstellen und halten

Schlechte Entstörungsfähigkeit des Schaltkreises

Es gibt Einschränkungen zwischen R und S, das heißt, die beiden Eingänge können nicht gleichzeitig einen hohen Pegel haben.

Wenn während CP = 1 R = S = 1 ist, kommt es zu einer abnormalen Situation, in der Q und Q nicht beide 1 sind.

Wenn R und S während CP = 1 rechtzeitig gelöscht werden, wird es auf 0 oder 1 gesetzt und der Status wird bestimmt.

Wenn R und S während CP=1 gleichzeitig von 1 auf 0 springen, tritt eine Race-Bedingung auf und das Ergebnis ist ungewiss.

Wenn R = S = 1 ist, wird CP plötzlich zurückgezogen, dh CP springt von 1 auf 0, es tritt auch eine Rennbedingung auf und das Ergebnis ist ungewiss.

Uneingeschränktes Problem

Während CP=1 ändert sich der Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss.

Wenn die fallende Flanke des CP-Impulses eintrifft, wird dieser zwischengespeichert und der gespeicherte Inhalt entspricht dem Wert von D zum Zeitpunkt der fallenden Flanke.

CP-Flankentrigger (steigende oder fallende Flanke).

Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit

Nur die Funktion der Einstellung 0 und Einstellung 1

Synchroner Eingangsanschluss: D wird als synchroner Eingangsanschluss bezeichnet, da das Eingangssignal am D-Anschluss vom Takt CP gesteuert wird

Asynchrone Eingabe:

COMS Edge-D-Flip-Flop CC4013

TTL-Flanken-D-Flip-Flop 7474

CP-Flankentrigger (steigende oder fallende Flanke).

Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit

Komplette Funktionen, flexibel und bequem zu bedienen

CMOS Edge JK Flip-Flop CC4027

TTL-Flanken-JK-Flip-Flop 74LS112

Flip-Flop vom Typ JK: Jede Schaltung mit den Funktionen Halten, Setzen auf 1, Setzen auf 0 und Umdrehen wird als Flip-Flop vom Typ JK bezeichnet.

D-Typ-Flip-Flop: Jede Schaltung mit der Funktion, 1 und 0 einzustellen, wird als D-Typ-Flip-Flop bezeichnet.

T-Flip-Flop: Jede Schaltung mit Halte- und Flip-Funktionen wird als T-Flip-Flop bezeichnet

T'-Flip-Flop: Jede Schaltung, die bei jedem Taktimpuls einmal umkippt, wird als T'-Flip-Flop bezeichnet.

Eigenschaftstabelle (Wahrheitstabelle)

kanotu

Charakteristische Gleichung

Zustandsdiagramm

Zeitdiagramm

Schaltplan:

Logische Parameter:

Schaltplan:

Logische Symbole:

Wahrheitstabelle:

① Beim Arbeiten mit Open Drain müssen eine externe Stromversorgung und ein Widerstand angeschlossen werden;

②Kann Linie und Funktion realisieren;

③ Eine Konvertierung des Logikpegels kann realisiert werden.

④ Starke Tragfähigkeit.