数字电路与逻辑设计基础

《数字电路与逻辑设计基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章数字电路基础本章主要内容：数制与编码逻辑代数的运算规则、公式逻辑函数的描述逻辑函数化简本章难点：逻辑代数的运算规则逻辑函数的卡诺图描述方法逻辑函数的化简数字电子技术与模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础区别：处理信号的不同。模拟电子技术处理的是模拟信号数字电子技术处理的是数字信号模拟信号：指在时间、数值上都是连续变化的信号，如温度、速度、压力等信号。传输和处理模拟信号的电路称为模拟电路。数字信号：指在时间和数值上都是不连续的（离散的）信号，如电子表的秒信号等。对数字信号进行传输和处理的电路称为数字电路。数字电路分类：按电路结

2、构分立元件电路和集成电路；按完成逻辑功能组合逻辑电路和时序逻辑电路；按制造工艺双极型（TTL型）和单极型（MOS型）。1.1数字电子技术概述1.1.1数字电子技术的基本概念1.1数字电子技术概述1.1.2数字集成电路的发展趋势数字电路的发展过程：电子管、半导体分立元件、集成电路。数字集成电路的发展：20世纪70年代分立元件集成时代（集成度为数千晶体管）、20世纪80年代功能电路及模块集成时代（集成度达到数十万晶体管）、20世纪90年代进入以片上系统SOC（System－On－Chip）为代表的包括软件、硬件许多功能全部集成在一个芯片

3、内的系统芯片时代（单片集成度达数百万晶体管以上）。集成电路的国际发展趋势：世界上集成电路大生产的主流技术正从2.032×102mm、0.25μm向3.048×102mm、0.18μm过渡。据预测，集成电路的技术进步还将继续遵循摩尔定律：即每18个月集成度提高一倍，而成本降低一半。硅集成电路技术及发展趋势集成电路的国内发展趋势：在我国，集成电路发展40多年，目前已经发展到了一定的水平，但与欧美等发达国家相比，还有很大差距。另一方面，世界前三大集成电路代加工公司却都在亚洲（我国台湾的TSMC和UNC，新加坡的CSM），美国等发达国家的公

4、司都使用这些代加工公司的产品，成本却并不高。面对今后的发展，我国内地应把主要精力集中在集成电路的设计方面，生产加工就由这些代加工的公司来完成，这样可以取长补短，快速发展我国的集成电路产业。集成电路技术发展趋势1.2数制与编码1.2.1记数体制我们平时习惯上使用的是十进制数（如563），但在数字系统中特别是计算机中，多采用二进制、十六进制，有时也采用八进制的计数方式。无论何种记数体制任何一个数都是由整数和小数两部分组成的。1．十进制数特点：①由10个不同的数码0、1、2、…、9和一个小数点组成。②采用“逢十进一、借一当十”的运算规则。

5、例如：十进制数213.71，小数点左边第1位为个位，它的数值为3×100＝3；小数点左边第二位的1代表十位，它的数值为1×101＝10；小数点左边第三位的2代表百位，它的数值为2×102=200；小数点右边的第一位7代表十分位，它的数值为7×10－1=0.7；小数点右边第二位代表百分位，它的数值为1×10－2=0.01。这里102、101、100、10－1、10－2称为权或位权，10为其计数基数，即：(213.71)10＝2×102＋1×101＋3×100＋7×10－1＋1×10－2在实际的数字电路中采用十进制十分不便，因为十进制有

6、十个数码，要想严格的区分开必须有十个不同的电路状态与之相对应，这在技术上实现起来比较困难。因此在实际的数字电路中一般是不直接采用十进制的。1.2数制与编码1.2.1记数体制2．二进制数(101.01)2特点：①由两个不同的数码0、1和一个小数点组成。②采用“逢二进一、借一当二”的运算规则。例如：(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝(5.25)10其中22、21、20、2－1、2－2为权，2为其计数基数。尽管一个数用二进制表示要比用十进制表示位数多得多，但因二进制数只有0、1两个数码，适合数字电路

7、状态的表示，（例如用二极管的开和关表示0和1、用三极管的截止和饱和表示0和1），电路实现起来比较容易。1.2数制与编码1.2.1记数体制3．八进制(107.4)8特点：①由8个不同的数码0、1、2、3、4、5、6、7和一个小数点组成。②采用“逢八进一、借一当八”的运算规则。例如：(107.4)8＝1×82＋0×81＋7×80＋4×8－1＝(71.5)10其中82、81、80、8－1为权，每位的权是8的幂次方。8为其计数基数。八进制较之二进制表示简单，且容易与二进制进行转换。1.2数制与编码1.2.1记数体制4．十六进制(BA3.C)

8、１６特点：①由16个不同的数码0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F和一个小数点组成，其中A～F分别代表十进制数的10～15。②采用“逢十六进一、借一当十六”的运算规则。例如：(BA3.C)１６＝B×162＋A×161＋3×160