数字逻辑概论1

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1、数字电路配套教材：《电子技术基础（第五版）》康华光主编高等教育出版社出版课件制作：苏州大学物理科学与技术学院邱国平1第1章数字逻辑概论1.1数字电路与数字信号1.2数制1.3二进制数的算术运算1.4二进制代码1.5二值逻辑变量与基本逻辑运算1.6逻辑函数及其表示方法21.1.1数字技术的发展及其应用1.1.2数字集成电路的分类及特点1.1.3模拟信号与数字信号1.1.4数字信号的描述方法1.1数字电路与数字信号31.1.1数字技术的发展及其应用80年代后—ULSI，10亿个晶体管/片、ASIC制作技术成熟目前—

2、芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09m)量级微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz）90年代后—97年一片集成电路上有40亿个晶体管。60~70代—IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI、VLSI。10万个晶体管/片。将来—高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路数字技术的发展及其应用4电子技术的发展特点:以电子器件的发展为基础①电子管时代（20世纪初至中叶）1906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。目前在一些大功率发射装置中使用。电真空技术，电压控制器

3、件电子管5②晶体管时代（1947年至60年代初）器件：半导体二极管、三极管晶体管6③半导体集成电路时代（20世纪60年代初开始）7电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代a)传统的设计方法：采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。b)现代的设计方法：现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、分析、仿真、修订全通过计算机完成。电路设计方法8EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布

4、局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。1、设计：在计算机上利用软件平台进行设计原理图设计VerlogHDL语言设计状态机设计设计方法EDA（ElectronicsDesignAutomation)技术简介：EDA93、下载2、仿真4、验证结果实验板下载线10数码相机智能仪器计算机常见的数字技术的应用：数字技术的应用11常见的数字技术的应用：数字技术的应用12根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同分类：--数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。从集成度不同分类：--数字集成电

5、路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。从电路的组成形式不同分类：--数字电路可分为集成电路和分立电路从器件的制造工艺不同分类：--数字电路可分为TTL和CMOS电路1、数字集成电路的分类1.1.2、数字集成电路的分类及特点1.1.2数字集成电路的分类及特点13集成度:每一芯片所包含的门个数可编程逻辑器件、多功能专用集成电路106以上甚大规模（ULSI）大型存储器、微处理器10,000~99,999超大规模（VLSI）小型存储器、门阵列100~9999大规模（LSI）计数器、加法器12~99中规

6、模（MSI）逻辑门、触发器最多12个小规模（SSI）典型集成电路门的个数集成度分类142、数字集成电路的特点1)电路简单,便于大规模集成,批量生产2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强3)体积小,通用性好,成本低.4)具可编程性,可实现硬件设计软件化5)高速度低功耗6)加密性好数字集成电路的特点153、数字电路的分析、设计与测试(1)数字电路的分析方法数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。分析工具：逻辑代数。数字集成电路的分析、设计与测试电路逻辑功能主要表示形式：真值表、功能表、逻辑表达式

7、和波形图。163、数字电路的分析、设计与测试(2)数字电路的设计方法数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。设计方法:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。数字集成电路的分析、设计与测试17---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等uOtOtu1.模拟信号1.1.3模拟信号与数字信号1.1.3模拟信号与数字信号18数字信号波形2、数字信号---在时间上和数值上均是离散的信号。数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同，分析、设计方法以及所用的

8、数学工具也相应不同数字信号193、模拟信号的数字表示由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信号。00模拟信号模数转换器5V数字输出001010模数转换的实现模拟信号的数字表示20电压(V)电平二值逻辑+5H(高电平)10L(低电平)0逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）1.1.4数字信号的描述方法1、二值数字逻辑和逻辑电平在电路中用0、1两种逻辑值表示低、高电平状态二