数字与编码课件.ppt

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1、数字电子技术基础第一章数字与编码1.数字逻辑基础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1.1.1数字电路与数字信号1.1.2数字技术的发展及其应用1.1.3数字集成电路的分类及特点1.1.1模拟信号与数字信号1.1.4数字信号的描述方法---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1.1.1数字信号与数字信号2、数字信号---在时间上和数值上均是离散的信号。数字信号波形数字电路和模拟电路：工作信号，研究的

2、对象不同，分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同1.1.1数字信号与数字信号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3、模拟信号的数字表示1.1.1数字信号与数字信号基本器件的两个发展阶段分立元件阶段（1905～1959）真空电子管、半导体晶体管集成电路阶段（1959～）SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI1.1.2数字技术的发展及其应用发展特点:以电子器件的发展为基础晶体管时代:1947年,锗晶体管,美国贝尔实验室肖克利、巴丁和布拉

3、顿组成的研究小组。晶体管的诞生——硅谷之所以叫“硅”谷分立元件阶段集成电路阶段杰克.基尔比(JackS.Kilby)集成电路之父1958年9月12日,世界上第一块集成电路罗伯特·伊诺斯（1927年12月12日-1990年6月3日），他发明了集成电路建立了仙童公司、Intel公司，被人们称为“硅谷教父”。1.1.2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--芯片内部的布线细微到深亚微米量级。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、MS

4、I、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。Intel4004-1971年SandyBridgeCorei7-20111.1.2数字技术的发展及其应用Intel4004：740KHz(0.74MHz)，10微米1.1.2数字技术的发展及其应用SandyBridgeCorei7处理器：3.4GHz，32纳米1.1.2数字技术的发展及其应用1.1.2数字技术的发展及其应用4004：2300个Corei7：9.95亿个1.1.2数字技术的发展及其应用4004：740KHz(0.74

5、MHz)Corei7：3.4GHz从4004到SandyBridge，晶体管的速度提升了5000倍，功耗只有当初的5000分之一，价格则降低到了50000分之一。1.1.2数字技术的发展及其应用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。1.1.2数字技术的发展及其应用EDA技术以计算机为基

6、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。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1.1.2数字技术的发展及其应用FPGA实验板下载线1.1.2数字技术的发展及其应用数字技术的应用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，--数字电路可分为集成电

7、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1.1.3、数字集成电路的分类及特点可编程逻辑器件、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1.1.3、数字集成电路的分类及特点1.1.3、数字集成电路的分类及特点2、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

8、高,抗干扰能力强3)体积小,通用性好,成本低.5)高速度低功耗6)加密性好4)具可编程性,可实现硬件设计软件化3、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: