[整理版]第一章数字电路基础

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1、第一章数字电路基础随着信息时代的到来，“数字”这两个字正以越来越高的频率出现在各个领域，数字手表、数字电视、数字通信、数字控制……数字化己成为当今电子技术的发展潮流。数字电路是数字电子技术的核心，是计算机和数字通信的硕件基础。本章首先介绍数字电路的一些基本概念及数字电路中常用的数制与码；然后讨论数字电路中二极管、三极管的工作方式；最后介绍数字逻辑中的基本逻辑运算、逻辑函数及其表示方法。从现在开始，你将跨入数字电子技术这一神奇的世界，去探索它的奥秘，认识它的梢彩。1.1数字电路的基本概念一.模拟信号和数字信号电子电路中的信号町以分为两大类：模拟

2、信号和数字信号。模拟信号一一时间连续、数值也连续的信号。数字信号一一时间上和数值上均是离散的信号。（如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。这些信号的变化发牛•在一系列离散的瞬间，其值也是离散的。）数字信号只有两个离散值，常用数字0和1来表示，注意，这里的（）和1没有人小之分,只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1,也称为二值数字逻辑。数字信号在电路屮往往表现为突变的电压或电流，如图1.1.1所示。该信号有两个特点:（1）信号只有两个电压值，5V和0V我们可以用5V来表示逻辑1,用0V来表示逻图1.1.1典熨的数字信号辑0；

3、当然也可以用0V來表示逻辑1,用5V来表示逻辑0。因此这两个电压值又常被称为逻辑电平。5V为高电平，0V为低电平。（2）信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程，这种信号乂称为脉冲信号。二.正逻辑与负逻辑如上所述，数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。那么究竞是用哪个电平來表示哪个逻辑值呢？两种逻辑体制：⑴正逻辑体制规定：高电平为逻辑1,低电平为逻辑a⑵负逻辑体制规定：低电平为逻辑1,高电平为逻辑a如果采用正逻辑，图1丄1所示的数字电压信号就成为如图1.1.2所示

4、逻辑信号。逻辑0逻辑0

5、逻辑0图1.1.2逻辑信号一.数字信号的主要参数一个理想的周期性数字信号，可用以卜•儿个参数來描绘，见图1.1.3。——信号幅度。它表示电压波形变化的最大值。T号的重复周期。信号的重复频率f/w——脉冲宽度。它表示脉冲的作用时间。q——占空比。它表示脉冲宽度Z占整个周期厂的百分比，其定义为:图1.1.3理想的周期性数字信号图1.1.4所示为三个周期相同（C20ms）,但幅度、脉冲宽度及占空比各不相同的数字信号。y（v）0/(ms)(C)1020304050图1・1.4周期相同的三个数字信号。1020304050(a)J

6、/m=5Vg<50%(b)rm=3.6Vq=50%(c)Km=10Vg>50%一.数字电路传递与处理数字信号的电子电路称为数字电路。数字电路与模拟电路相比主要有下列优点：（1）由于数字电路是以二值数字逻辑为基础的，只有0和1两个基木数字，易于用电路來实现，比如可用二极管、三极管的导通与截上这两个对立的状态來表示数字信号的逻辑0和逻辑lo（2）III数字电路组成的数字系统工作可靠，梢度较高，抗T扰能力强。它可以通过整形很方便地去除叠加于传输信号上的噪声与干扰，还可利川差错控制技术对传输信号进行查错和纠错。（3）数字电路不仅能完成数值运算，而R能

7、进行逻辑判断和运算，这在控制系统中是不nJ缺少的。（4）数字信息便于长期保存，比如可将数字信息存入磁盘、光盘等长期保存。（5）数字集成电路产甜系列多、通用性强、成本低。由于具冇一系列优点，数字电路在电了设备或电了系统中得到了越来越广泛的应用，计算机、计算器、电视机、咅响系统、视频记录设备、光碟、长途电信及卫星系统等，无一不采用了数字系统。1.2数制一.几种常用的计数体制1.十进制（Decimal）2.二进制（Binary）1.十六进制(Hexadecimal)与八进制(Octal)二.不同数制之间的相互转换1.二进制转换成十进制例1.2.1将

8、二进制数10011.101转换成十进制数。解：将每一位二进制数乘以位权，然后相加，町得(10011.101)b=1X2，+0X23+0X22+1X2，+1X2°+1X2"1+0X2"2+1X2_3=(19.625)d2.十进制转换成二进制可用“除2取余”法将I•进制的整数部分转换成二进制。例1.2.2将十进制数23转换成二进制数。解：根据“除2取余”法的原理，按如下步骤转换：2

9、23余1$)读取次序2

10、11余1by2

11、5余1b222余0b32

12、1余1b40贝IJ(23)°=(10111)B可用“乘2取整”的方法将任何十进制数的纯小数部分转换

13、成二进制数。例1,2.3将•进制数(0.562)D转换成误差£不大丁•2一°的二进制数。解：用“乘2取整”法,按如F步骤转换取整0.562X2=1.1241bi0.