数字电路与数字逻辑课程介绍

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1、课程简介课程性质：《数字电路与数字逻辑》为电气类专业重要的技术基础课。课程任务：掌握数字电路的工作原理和分析方法，能对主要的逻辑部件进行分析和设计；学会使用标准的集成电路；掌握数字系统的基本设计方法，为进一步学习各种超大规模数字集成电路的系统设计打下基础。先修课程包括:电路原理、模拟电子技术基础后续课程包括:微机原理等1第一章数字电路的基础知识§1.1数字电路的基础知识§1.2逻辑代数及运算规则§1.3逻辑函数的表示法§1.4逻辑函数的化简2数字量和模拟量模拟量：可以在一定范围内取任

2、意实数值的物理量，如：温度、压力、距离和时间等。数字量：在时间上和数量上都是离散的物理量，如：自动生产线上的零件记录量，台阶的阶数数字信号和模拟信号模拟信号：表示模拟量的电信号，如：热电偶的电压信号，温度变化时，电压随之改变数字信号：表示数字量的电信号§1.1数字电路的基础知识31.1.1数字量和模拟量模拟量时间上、数量变化上都是连续的物理量；表示模拟量的信号叫做模拟信号；工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。数字量时间上、数量变化上都是离散的物理量；表示数字量的信号叫做数字信号；工作在数字信

3、号下的电子电路称为数字电路。§1.1数字电路的基础知识41.1.2数字信号和模拟信号电子电路中的信号模拟信号数字信号随时间连续变化的信号时间和幅度都是离散的5模拟信号：tu正弦波信号t锯齿波信号u6研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。模拟电路：处理模拟信号的电路，如：运算放大器在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态。7数字信号：数字信号产品数量的统计。数字表盘的读数。数字电路信号：tu8模拟电路与数字电

4、路的区别1.工作任务不同：模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系（因果关系）。模拟电路中的三极管工作在线性放大区,是一个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态,起开关作用。因此，基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。2.三极管的工作状态不同：93.数字电路研究的问题基本电路元件基本数字电路逻辑门电路触发器组合逻辑电路时序电路（寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲整形电路）A/D转换器、D/A转换器数字电子技术是一门研

5、究用数字电信号来实现运算、控制和测量的技术。104.数字电路的特点：1.工作信号——不连续变化的离散（数字）信号2.主要研究对象——电路输入/输出之间的逻辑关系3.主要分析工具——逻辑代数4.主要描述工具——逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑图、时序波形图、状态转换图等。111906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。世界上第一台计算机用了1.8万只电子管，占地170平方米，重30吨，耗电150KW。目前在一些大功率发射装置中使用。电子管数字电路的发展过程12世界上第

6、一台电子计算机数字电路的发展过程13晶体管（分立元件）1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，其性能在体积、重量方面明显优于电子管，但器件较多时由分立元件组成的分立电路体积大、焊点多、电路的可靠性差。数字电路的发展过程14集成电路1960年集成电路出现，成千上万个器件集成在一块芯片，大大促进了电子学的发展，尤其促进数字电路和微型计算机的飞速发展。数字电路的发展过程15SOCVLSI设计发展史——进入SOC时代16在“十五”期间，计算所在863计划的支持下，继2002年研制成功龙芯1号处理器芯片后

7、，在2003年、2004年、2005年分别研制成功龙芯2号的不同型号龙芯2B、龙芯2C、以及龙芯2E，每个芯片的性能都是前一个芯片的3倍。龙芯2E通用64位处理器是祖国大陆地区第一个采用90纳米设计技术的处理器。该处理器最高主频达到1.0GHz，峰值运算速度达到每秒40亿次双精度浮点运算。让中国人自豪的芯172.2003年2月上海交通大学完成了拥有完全自主知识产权的0.18微米“汉芯一号”DSP芯片的研制。3.2003年3月东南大学射频与光电集成电路研究所研究成功我国最高速的光收发器件,速率达到

8、10~40Gb/s的国际先进水平。让中国人自豪的芯18计算机通信（DSP应用）电视（高清晰度）将来通信的发展趋势：软件无线电单片机+DSP+FPGA数字电路的典型应用19数字电路的典型应用复杂数字电子产品已经大众化201.1.2数制和码制所谓数制是进位计数制度的简称。我们日常生活中有许多不同的数制。例如，十进制是“逢十进一”，钟表计时采用60进制、即六十秒为一分，六十分为一小时，十二英寸为一英尺，则采用的是十二进制等等。21一、数制表示1.十进制的表示十进制是使用最早的一种主要的计数制度。遵循逢