《数电》48学时第01章_数制和码制-补充内容.ppt

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1、数字电子技术11.1.1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2数字技术的发展及其应用80年代后-ULSI，10亿个晶体管/片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。现在--芯片内部的布线细微到32nm微处理器Corei7四核芯263平方毫米7.31亿个晶体管Corei7六核心Gulftown芯片248平方毫米11.7亿个晶体管NVG200显卡GPU芯片14亿个晶体管

2、3发展特点:以电子器件的发展为基础电子管时代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。电压控制器件电真空技术4晶体管时代电流控制器件半导体技术半导体二极管、三极管器件5半导体集成电路6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：b)现代的设计方法：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。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。7EDA技术以计算机为基本工具

3、、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83、下载2、仿真4、验证结果实验板下载线9数码相机智能仪器计算机数字技术的应用10根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，--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--数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。从电路的形式不同，-

4、-数字电路可分为集成电路和分立电路从器件不同--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11可编程逻辑器件多功能专用集成电路106以上甚大规模大型存储器、微处理器10,000~99,999超大规模小型存储器、门阵列100~9999大规模计数器、加法器12~99中规模逻辑门、触发器最多12个小规模典型集成电路门的个数分类集成度:每一芯片所包含的门个数122、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

5、计软件化5)高速度低功耗6)加密性好133、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。(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。设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。分析工具：逻辑代数。电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。14---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数字信号与数字信号15数字信号波形2、数字信号---在时间上和数值上均是离散的

6、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数学工具也相应不同163、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3V数字输出000011模数转换的实现17电压(V)二值逻辑电平+51H(高电平)00L(低电平)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a、在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态0、1数码---表示数量时称二进制数表示方式二值数字逻辑---表示事物状态时称二值逻辑18(a)用逻辑电平描述的数字波形(b)

7、16位数据的图形表示2、数字波形数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示.19高电平低电平有脉冲*非归零型*归零型比特率--------每秒钟转输数据的位数无脉冲(1)数字波形的两种类型:20(2)周期性和非周期性非周期性数字波形周期性数字波形21非理想脉冲波形(3)实际脉冲波形及主要参数22几个主要参数:占空比Q-----表示脉冲宽度占整个周期的百分比上升时间tr和下降时间tf----从脉冲幅值的10%到90%上升下降所经历的时间(典型值ns)脉冲宽度(tw)----脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间周期(T)----表示两个相邻脉冲之间的时

8、间间隔tr脉冲宽度tw0.5V4.5V2.5V幅值=