数字电路的基本知识.ppt

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1、1.1数字电路概述1.2数制与码制1.3逻辑代数的基本运算1.4逻辑函数1.5知识拓展小结本章主要内容第1章数字电路的基本知识1.1.1电子技术的发展电子技术是在19世纪末、20世纪初开始发展起来的新兴技术，是近代科学技术发展的一个重要标志。第1代电子产品是以电子管为核心的。20世纪40年代末，世界上诞生了第1只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电及寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。20世纪50年代末，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元器件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路

2、从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能、低功耗、高精度、高稳定和智能化的方向发展。1.1数字电路概述1.1.1电子技术的发展1.1数字电路概述数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。555定时器等。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转

3、换为相应的模拟信号输出。1.1数字电路概述1.1.1.1电子技术1.1.1.2学习数字电子技术的意义：1.1数字电路概述一般的模拟信号到数字信号，要经过采样、量化、编码，最终一个连续的模拟信号波形就变成了一串离散的、只有高低电平之分“0101...”变化的数字信号。原因：一、模拟信号有无穷多种可能的波形，同一个波形稍微变化就成了另一种波形，而数字信号只有两种波形（高电平和低电平），这就为信号的接收与处理提供了方便。二、模拟信号由于它的多变性极容易受到干扰，其中包括来自信道的和电子器件的干扰，模拟器件难以保证高的精度（如放大器有饱和失真

4、、截止失真、交越失真，集成电路难免有零点漂移）。而数字电路中有限的波形种类保证了它具有极强的抗干扰性，受扰动的波形只要不超过一定门限总能够通过一些整形电路（如斯密特门）恢复出来，从而保证了极高的准确性和可信性，而且基于门电路、集成芯片所组成的数字电路也简单可靠、维护调度方便，很适合于信息的处理。简单的电子计时器实例：数码管电阻二极管电容三极管1.1.2数字信号模拟信号和数字信号是电子技术中的两大信号。1．模拟信号与数字信号电子电路中的信号分为模拟信号和数字信号，如图所示。模拟信号是指时间、数值均连续的信号，如正弦交流电的电压、电流，温

5、度等。数字信号是指时间、数值均离散的信号，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。模拟信号与数字信号2．正逻辑与负逻辑数字信号只有两个离散值，通常用数字0和1来表示。这里的0和1代表两种状态，而不代表具体数值，称为逻辑0和逻辑1，也称为二值数字逻辑。不同半导体器件的数字电路中逻辑0和逻辑1对应的逻辑电平值将在后续章节介绍。当规定高电平为逻辑1，低电平为逻辑0时，称为正逻辑；当规定低电平为逻辑1，高电平为逻辑0时，称为负逻辑。如图所示为采用正逻辑体制的逻辑信号。3．脉冲信号数字信号在电路中表现为脉冲信号，其特点是一种跃变

6、信号，持续时间短。常见的脉冲信号有矩形波和尖顶波，理想的周期性矩形脉冲信号如图所示。正逻辑体制的逻辑信号理想的周期性矩形脉冲信号1.1.3数字电路我们把工作于数字信号下的电子电路称为数字电路，把使用数字量来传递、处理和加工信息的实际工程系统，称为数字系统。与模拟电路相比，数字电路主要有以下优点：数字电路实现的是逻辑关系，只有0和1两个状态，易于用电路实现，如用三极管的导通与截止来表示逻辑0和逻辑1；数字电路的系统工作可靠，精度较高，抗干扰能力强；能进行逻辑判断和运算，在控制系统中不可或缺；数字信息便于长期保存，如可存储于磁盘、光盘等介

7、质；数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。这也正是数字电路得到广泛应用的原因。1.1.4数字电路的分类和学习方法（1）数字电路的分类数字电路的基本构成单元主要有电阻、电容、二极管和三极管等元器件。按电路组成结构，它分为分立组件电路和集成电路两类。其中，按集成电路在一块硅片上包含的逻辑门电路或组件的数量，即集成度，又分为小规模集成（SSI）、中规模集成（MSI）、大规模集成（LSI）和超大规模集成（VLSI）电路。按数字电路所用器件的不同，又可分为双极型（DTL、TTL、ECL、I2L和HTL型）电路和单极型（NMOS、PMOS和C

8、MOS型）电路两类。从逻辑功能上，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。具体的内容将在后续章节中进行介绍。1.1.4数字电路的分类和学习方法（2）数字电路的学习方法学习数字电路时，应注意以下几点。逻辑代数是分析