第1章数字电路基础知识

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1、 数字电路概述数字电路概述 1.1数制与编码数制与编码 1.2逻辑函数及其化简逻辑函数及其化简 1.3 1模拟信号和模拟电路模拟信号和模拟电路 在时间上和数值上都是连续变化的信在时间上和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，例如音频信号、视频号，称为模拟信号，例如音频信号、视频信号、温度信号等等。模拟信号波形如图信号、温度信号等等。模拟信号波形如图1-1所示。所示。 处理模拟信号的电子电路称为模拟电处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，例如各类放大器、稳压电路等。路，例如各类放大器、稳压电路等。 2数字信号和数字电路数字信号和数字电路 在时间上和数值上都是离散（变化不在时间上和数值上都是离散（

2、变化不连续）的信号，称为数字信号。数字信号连续）的信号，称为数字信号。数字信号波形如图波形如图1-2所示。所示。 数字电路中用数字数字电路中用数字“0”0”和和“1”1”来表来表示信号，这里的示信号，这里的“0”0”和和“1”1”已不是习惯已不是习惯的十进制数中的数字。数字信号普遍采用的十进制数中的数字。数字信号普遍采用二进制计数形式。二进制计数形式。 由于二进制数只有由于二进制数只有“0”0”和和“1”1”两个两个数，可用电路或元件的两种截然不同的稳数，可用电路或元件的两种截然不同的稳定状态方便容易地表示二进制的两个数码。定状态方便容易地表示二进制的两个数码。逻辑逻辑0 0和逻辑和逻辑1 1

3、反映在数字电路上就是低、反映在数字电路上就是低、高电平。高电平。 数字电路中用高电平和低电平表示信数字电路中用高电平和低电平表示信号的一定电压范围，电平并非是一个固定号的一定电压范围，电平并非是一个固定的电压数值，不同的数字系统中，高电平的电压数值，不同的数字系统中，高电平和低电平的定义范围是不一样的。和低电平的定义范围是不一样的。 数字电路的主要研究对象是电路的输数字电路的主要研究对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系，数字电路中的出与输入之间的逻辑关系，数字电路中的晶体三极管处于开关状态，分析主要采用晶体三极管处于开关状态，分析主要采用逻辑代数、逻辑表达式、真值表和波形图逻辑代数、逻辑表达式

4、、真值表和波形图等数学工具。等数学工具。 按功能可分为组合逻辑电路和时序逻按功能可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。辑电路。 组合逻辑电路简称组合电路，它由最组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的逻辑门电路组合而成。基本的逻辑门电路组合而成。 时序逻辑电路简称时序电路，它是由时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。有记忆功能。 按电路有无集成元器件来分，可分为按电路有无集成元器件来分

5、，可分为分列元件数字电路和集成数字电路。分列元件数字电路和集成数字电路。 按集成电路的集成度进行分类，可分按集成电路的集成度进行分类，可分为小规模集成数字电路为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成、中规模集成数字电路数字电路(MSI)、大规模集成数字电路、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路和超大规模集成数字电路(VLSI)。 按构成电路的半导体器件来分类，可按构成电路的半导体器件来分类，可分为双极型数字电路和单极型数字电路。分为双极型数字电路和单极型数字电路。 数字电路主要具有以下一些优点：数字电路主要具有以下一些优点：(1)(1)基本单元电路简单，电路成本低。基本单元电路

6、简单，电路成本低。(2)(2)抗干扰能力强。抗干扰能力强。(3)(3)通用性强。通用性强。(4)(4)容易实现算术和逻辑运算功能。容易实现算术和逻辑运算功能。(5)(5)数据便于存储、携带和交换。数据便于存储、携带和交换。(6)(6)系统故障诊断容易。系统故障诊断容易。(7)(7)保密性好。保密性好。 1. 十进制数十进制数 主要特点：主要特点： 基数是基数是10。有。有10个不同数码：个不同数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 进位规则是进位规则是“逢十进一逢十进一”，超过，超过9的的数字就必须用多位数来表示。各数码处在数字就必须用多位数来表示。各数码处在不同数位时，所代表的数值是

7、不同的。不同数位时，所代表的数值是不同的。2二进制数二进制数 主要特点：主要特点： 基数是基数是2。只有。只有2个不同数码：个不同数码：0、1。 进位规则是进位规则是“逢二进一逢二进一”，超过，超过1的的数字就必须用多位数来表示。数字就必须用多位数来表示。3八进制数八进制数 主要特点：主要特点： 基数是基数是8。有。有8个不同数码：个不同数码：0、1、2、3、4、5、6、7。进位规则是进位规则是“逢八进一逢八进一”，超过，超过7的的数字就必须用多位数来表示。数字就必须用多位数来表示。4十六进制数十六进制数 主要特点：主要特点：基数是基数是16。有。有16个不同数码：个不同数码：0、1、2、3、

8、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。进位规则是进位规则是“逢十六进一逢十六进一”，超过，超过F的数字就必须用多位数来表示。的数字就必须用多位数来表示。 （1）十进制整数转换成二进制整数）十进制整数转换成二进制整数 把一个十进制整数转换为二进制整把一个十进制整数转换为二进制整数的方法如下：把被转换的十进制整数数的方法如下：把被转换的十进制整数反复地除以反复地除以2，直到商为，直到商为0，所得的余数，所得的余数(从末位读起从末位读起)就是这个数的二进制表示。就是这个数的二进制表示。简单地说，就是简单地说，就是“除除2取余法取余法”。 (2) 十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二

9、进制小数 十进制小数转换成二进制小数是将十十进制小数转换成二进制小数是将十进制小数连续乘以进制小数连续乘以2，选取进位整数，把每，选取进位整数，把每次所进位的整数，按从上往下的顺序写出，次所进位的整数，按从上往下的顺序写出，直到满足精度要求为止。简称直到满足精度要求为止。简称“乘乘2取整取整法法”。 (3) 二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数 把二进制数转换为十进制数的方法是，把二进制数转换为十进制数的方法是，将二进制数按权展开求和即可。将二进制数按权展开求和即可。 2二进制数与八进制数之间的转换二进制数与八进制数之间的转换 (1) 二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数 由于

10、二进制数和八进制数之间存在特由于二进制数和八进制数之间存在特殊关系，即殊关系，即8123，因此转换方法比较容，因此转换方法比较容易，具体转换方法是，将二进制数从小数易，具体转换方法是，将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左点开始，整数部分从右向左3位一组，小数位一组，小数部分从左向右部分从左向右3位一组，不足三位用位一组，不足三位用0补足补足即可。即可。 (2) 八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数 方法为，以小数点为界，向左或向右方法为，以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。代，然后将其连在一起即可

11、。3二进制数与十六进制数之间的转换二进制数与十六进制数之间的转换 (1) 二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数 二进制数的每四位，刚好对应于十六二进制数的每四位，刚好对应于十六进制数的一位进制数的一位( 16124)，其转换方法是，其转换方法是，将二进制数从小数点开始，整数部分从右将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左向左4位一组，小数部分从左向右位一组，小数部分从左向右4位一组，位一组，不足四位用不足四位用0补足，每组对应一位十六进制补足，每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。数即可得到十六进制数。 (2) 十六进制数转换成二进制数十六进制数转换成二进制数 方法为以小数点为