数字电路学习(完整)

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1、数数 字字 电电 子子 技技 术术电子技术的分类：电子技术的分类： 模拟电子技术模拟电子技术-研究模拟电路研究模拟电路 Analog CircuitsAnalog Circuits ：传递和处理模拟信号：传递和处理模拟信号-A A 数字电子技术数字电子技术-研究数字电路研究数字电路 Digital CircuitsDigital Circuits ：传递和处理数字信号：传递和处理数字信号-D D电子电路中的信号电子电路中的信号模拟信号模拟信号-Analog signalAnalog signal数字信号数字信号- Digital signalDigital signal时间和幅度上连续的信号时

2、间和幅度上连续的信号时间和幅度都是离散的信号时间和幅度都是离散的信号电子技术的应用领域：电子技术的应用领域：CommunicationCommunicationControlControlComputerComputerCulture lifeCulture life汽车、电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、汽车、电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、电子测量仪表、航天、核物理、生物、医疗和日常生活电子测量仪表、航天、核物理、生物、医疗和日常生活（门铃、游戏、家电、生活管理）等，无处不存在。（门铃、游戏、家电、生活管理）等，无处不存在。 4C4C人类进入到数字时代人类进入到数字时代,数字

3、技术是发展最快数字技术是发展最快 、 应用最广泛的技术应用最广泛的技术. 航空航天航空航天“勇气勇气”号号 火星探测器火星探测器雷达技术雷达技术通信技术通信技术计算机、自动控制计算机、自动控制 概述概述第第 1 章绪论章绪论数制与码制数制与码制本章小结本章小结主要要求：主要要求： 了解数字电路的特点和分类。了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述概述模拟电路模拟电路电子电路分类电子电路分类数字电路数字电路 传递、和传递、和 处理模拟信号处理模拟信号传递传递、和和处理数字信号处理数字信号数字信号数字信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都断续断续变化的信号

4、变化的信号 模拟信号模拟信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都连续连续变化的信号变化的信号数字电路中典型信号波形数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号一、数字电路与数字信号 输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数逻辑代数只有高电平和低电平两个取值只有高电平和低电平两个取值导导通通( (开开) )、截止、截止( (关关) )便于高度集成化、工作可靠性高、便于高度集成化、工作可靠性高、数字信息便于保存、抗干扰能力数字信息便于保存、抗干扰能力强等强等研究对象研究对象分析工具分析工具信信 号号电子器件电子器件工作状态工作状态主要优点主要优点二、数字电路特点

5、二、数字电路特点 将晶体管、电阻、电将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。成为一个不可分割的整体电路。根据电路结构不同分根据电路结构不同分分立元件电路分立元件电路集集 成成 电电 路路根据半导体的导电类型不同分根据半导体的导电类型不同分 双极型数字集成电路双极型数字集成电路单极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管以双极型晶体管作为基本器件作为基本器件以单极型晶体管以单极型晶体管作为基本器件作

6、为基本器件例如例如 CMOS例如例如 TTL、ECL三、数字电路的分类三、数字电路的分类集成电路集成电路分分 类类集集 成成 度度电路规模与范围电路规模与范围小规模集成小规模集成电路电路 SSI1 10 门门/片或片或10 100 个元件个元件/片片逻辑单元电路逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成中规模集成电路电路 MSI10 100 门门/片片或或 100 1000 个元件个元件/片片逻辑部件逻辑部件 包括：计数器、包括：计数器、 译码器、译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等运算器、比较器

7、、转换电路等 大规模集成大规模集成电路电路 LSI100 1000 门门/片片或或 1000 100000 个元件个元件/片片数字逻辑系统数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等口电路等超大规模集超大规模集 成电路成电路 VLSI大于大于 1000 门门/片片或大于或大于 10 万个万个元件元件/片片高集成度的数字逻辑系统高集成度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机，即在一片例如：各种型号的单片机，即在一片 硅片上集成一个完整的微型计算机硅片上集成一个完整的微型计算机根据集成密度不同分根据集成密度不同分Umtrtf Ttw 脉脉 冲冲 幅幅 度度 U

8、m： 脉冲上升时间脉冲上升时间 tr：脉冲下降时间脉冲下降时间 tf：脉脉 冲冲 宽宽 度度 tw ：脉脉 冲冲 周周 期期 T ：脉脉 冲冲 频频 率率 f ： 占占 空空 比比 q ：脉冲电压变化的最大值脉冲电压变化的最大值 脉冲波形从脉冲波形从 0.1Um 上升到上升到 0.9Um 所需的时间所需的时间 脉冲上升沿脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿到下降沿 0.5Um 所需的时间所需的时间 脉冲波形从脉冲波形从 0.9Um 下降到下降到 0.1Um 所需的时间所需的时间 周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 1 秒内脉冲出现的次数秒内脉冲出现的次

9、数 f = 1/T 脉冲宽度脉冲宽度 tw 与脉冲周期与脉冲周期 T 的比值的比值 q = tw/T 四、脉冲波形的主要参数四、脉冲波形的主要参数 理解理解 BCD 码的含义，码的含义，掌握掌握 8421BCD 码，码，了解其他常用了解其他常用 BCD 码。码。主要要求：主要要求： 掌握二进制、十进制、八进制和十六进制数及其掌握二进制、十进制、八进制和十六进制数及其相互转换。相互转换。1.2数制和码制制和码制计数的方法计数的方法 ( (一一) ) 十进制十进制 ( (Decimal) ) (xxx)10 或或 (xxx)D 例如例如( (3176.54) )10 或或( (3176.54) )

10、D 数码：数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510- -1 110- -2权权 权权 权权 权权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同数码所处位置不同时，所代表的数值不同 ( (11.51) )10 进位规律：逢十进一，借一当十进位规律：逢十进一，借一当十10i 称十进制的权称十进制的权 10 称为基数称为基数 0 9 十个数码称系数十个数码称系数数码与权的乘积，称为加权系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式 (3176.54)10 = 3103 + 1102 + 7101

11、+ 6100 + 510- -1 + 410- -2一、数制一、数制 例如例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 10 1 = 1 ( (二二) ) 二进制二进制 ( (Binary) ) (xxx)2 或或 (xxx)B 例如例如 (1011.11)2 或或 (1011.11)B 数码：数码：0、1 进位规律：逢二进一，借一当二进位规律：逢二进一，借一当二 权：权：2i 基数：基数：2 系数：系数：0、1 按权展开式表示按权展开式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2 将按权展开式按照十