数字电路数字电子技术第1章

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1、1.1数字电路的基本概念1.2数制与BCD码1.3基本逻辑运算1.4逻辑函数及其表示方法第一章数字电路1.1数字电路的基本概念一、模拟信号与数字信号1.模拟量与数字量模拟信号——时间连续数值也连续的信号。如速度、压力、温度等。数字信号——在时间上和数值上均是离散的。如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的计数信号等。自然界中存在的模拟量远远多于数字量!许多模拟量是可以用数字形式表示的。比如记录人的身高发育过程。2．模拟量的数字表示法1.1数字电路的基本概念很显然用数字法表示模拟量是有误差的，取样点越多，量化单位越小，误差就越小。1011121314151617181920身高年龄1

2、00cm200cm3．模拟信号与数字信号表示模拟量的电信号称为模拟信号。典型的模拟信号是正弦波信号。0t/sU/V表示数字量的电信号称为数字信号。在电路中，数字信号往往表现为突变的电压或电流。t/s0/VU51.1数字电路的基本概念1.高电平与低电平数字信号只有两个电压值，人们习惯称为高电平和低电平，并用“1”和“0”来表示。低电平低电平低电平高电平高电平二．数字信号的表示法在实际电路中高电平与低电平都不是一个固定不变的数值，而是一个电压范围。数字电路在工作时只要求能可靠的区分“1”和“0”就可以了。高电平5V2V0.8V0V低电平U1.1数字电路的基本概念有两种逻辑体制：正逻辑体

3、制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：逻辑0逻辑0逻辑0逻辑1逻辑12.正逻辑与负逻辑1.1数字电路的基本概念数字信号是在高电平和低电平两个状态之间作阶跃式变化的信号，它有两种形式：电平型：在一个节拍内用高电平代表1、低电平代表0。脉冲型：在一个节拍内用有脉冲高代表1、无脉冲代表0。3.数字波形的两种类型00000011111111T电平型脉冲型1.1数字电路的基本概念三、数字电路1.数字电路与模拟电路比较比较项目模拟电路数字电路工作信号模拟信号数字信号器件的工作状态放大状态开关状态输出与输入的

4、关系线性关系逻辑关系基本操作放大、调制、变频、稳压与、或、非、寄存、译码、编码、计数基本单元电路放大器、运算放大器等门电路、触发器等基本分析方法图解法，微变等效电路法等逻辑代数、真值表、卡诺图、状态图等常用EDA分析方法Pspice、orCAD、Multisim等VHDL、VerilogHDL、MAX+plus2等1.1数字电路的基本概念2.数字电路的特点（1）设计简单。以二值数字逻辑为基础的，只有0和1两个基本数字，易于用电路来实现。（2）工作可靠。数字电路中电压的准确值并不重要，只要能区别开高低电平就可以，因此抗干扰能力强。（3）功能强。数字电路不仅能完成数值运算，而且能进行逻

5、辑判断和运算。（4）信息存储方便。可将数字信息存入磁盘、光盘等长期保存。大规模存储技术能在相对较小的物理空间上存储几十亿位信息。（5）可编程。现今大多数数字设计都可以通过先用硬件描述语言进行编程，然后下载到可编程逻辑器件上的方法来完成。1.1数字电路的基本概念3.数字集成电路数字集成电路集成度的分类分类集成度典型的数字集成电路小规模（SSI）＜100个元件/每片各种逻辑门电路、触发器中规模（MSI）100～1000个元件/每片计数器、译码器、寄存器、转换电路大规模（LSI）1000～105个元件/每片小型存储器、门阵列、中央控制器超大规模（VLSI）105～106个元件/每片大型存

6、储器、单片机、各种接口电路特大规模（ULSI）＞106个元件/每片可编程逻辑器件、多功能集成电路数字电路是20世纪发展最快的技术之一。它走过了继电器—电子管—晶体管—集成电路的发展里程。从上世纪60年代至今几十年间集成电路从SSI到MSI，到LSI，到VLSI，再到ULSI，芯片的集成度几乎每年翻一番。世界大步跨入了信息时代。1.1数字电路的基本概念一、几种常用的计数体制1.十进制(Decimal)十进制是以10为基数的计数体制，它由0～9十个不同的数字符号组成。其计数规律为“逢十进一”或“借一当十”。每一个数字处在不同数位所代表的数值称为“位权”例如：111.1102101100

7、10-1555.5＝5×102＋5×101＋5×100＋5×10－11.2数制与BCD码2.二进制二进制就是以2为基数的计数体制，只由两个数字符号0和1组成。计数规律为“逢二进一”或“借一当二”。二进制数的位权是2n例如：1111.1（110101）2＝1×25＋1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20=（53）10232221202-11.2数制与BCD码3.十六进制与八进制十六进制数有0、……9、A、B、C、D、E、F共16个数字符号，计数规律为“逢十六进