电子技术基础数字部分(第六版)康华光ch.ppt

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1、1.数字逻辑概论,1.1 数字信号与数字电路,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,5、掌握基本逻辑运算及逻辑函数的表示方法,教学基本要求,1、了解数字信号与数字电路的基本概念,2、了解数字信号的特点及表示方法,3、掌握常用二十、二一十六进制数的转换,4、了解常用二进制码，熟悉8421 BCD码,1.数字逻辑基础,1.1.1 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,数字技术的发展及其应用,1.

2、1数字电路与数字信号,80年代后-ULSI，1 0 亿个晶体管/片、ASIC 制作技术成熟,90年代后-97年一片集成电路上有40亿个晶体管。,6070代-,IC技术迅速发展：SSI、MSI、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,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,1946年2月由宾州大学研制成功ENIAC,电子数字积分计算机,重达30吨占地160m2启动工耗150000瓦1.8万个电子管保存80

3、个字节,电子管时代,晶体管时代,电流控制器件 半导体技术,半导体集成电路,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：,EDA技术以计算机为基本工具、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。,原理图设计,VerlogHDL语言设计,状态机设计,EDA（Electronics Design Automation)技术,4、验证结果,实验板,下载线,数码相机,计算机,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

4、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,、数字集成电路的分类及特点,集成度:每一芯片所包含的门个数,2、数字集成电路的特点,1)稳定性高,抗干扰能力强,2)易于设计-对0和1表示的信号进行逻辑运算和处理,3)体积小,通用性好,成本低，便于集成.,4)具可编程性,可实现硬件设计软件化,5)高速度 低功耗,6)便于存储、传输和处理,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

5、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。,-时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等,1.模拟信号,模拟信号与数字信号,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,3、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.,1.1.4 数字信号

6、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,-表示事物状态时称二值逻辑,(a)用逻辑电平描述的数字波形,(b)数字波形的常规表示,2、数字波形,数字波形-是信号逻辑电平对时间的图形表示.,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:,(2)周期性和非周期性,周期性数字波形,非周期性数字波形,q(%),某通信系统每秒钟传输1544000位(1.544兆位)数据，求每位数据的时间。,解：按题意，每位数据的时间为,例1.1.2 设周期性数字波形的高电平持续6

7、ms，低电平持续10ms，求占空比q。,解：因数字波形的脉冲宽度tw=6ms，周期T=6ms+10ms=16ms。,非理想脉冲波形,(3)实际脉冲波形及主要参数,理想脉冲波形,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间间隔,(4)定时图-表明多个输入信号的先后顺序。,由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。,某微处理器应用的定时图-“地址”要先于“读信号”有效一定时间,