數(shù)字電子技術(shù)oweroin演示文稿

數(shù)字電子技術(shù)

1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)1.2數(shù)制1.3二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1.4二進(jìn)制代碼1.5二值邏輯變量與基本邏輯運(yùn)算1.6邏輯函數(shù)及其表示方法1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1.2數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)1.1.3模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)1.1.4數(shù)字信號(hào)的描述方法1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)80年代后-ULSI，10億個(gè)晶體管/片、ASIC制作技術(shù)成熟目前--芯片內(nèi)部的布線細(xì)微到亞微米(0.13~0.09m)量級(jí)微處理器的時(shí)鐘頻率高達(dá)3GHz（109Hz）90年代后-97年一片集成電路上有40億個(gè)晶體管。60~70代-IC技術(shù)迅速發(fā)展：SSI、MSI、LSI、VLSI。10萬(wàn)個(gè)晶體管/片。將來(lái)-高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路發(fā)展特點(diǎn):以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)電子管時(shí)代1906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用。電壓控制器件電真空技術(shù)晶體管時(shí)代電流控制器件半導(dǎo)體技術(shù)半導(dǎo)體二極管、三極管器件半導(dǎo)體集成電路電路設(shè)計(jì)方法伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代a)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：b)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法：采用自下而上的設(shè)計(jì)方法；由人工組裝,經(jīng)反復(fù)調(diào)試、驗(yàn)證、修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差,設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)?，F(xiàn)代EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化。采用從上到下設(shè)計(jì)方法，電路設(shè)計(jì)、分析、仿真、修訂全通過(guò)計(jì)算機(jī)完成。EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)為基本工具、借助于軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，自動(dòng)完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計(jì)軟件化。1、設(shè)計(jì)：在計(jì)算機(jī)上利用軟件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)VerlogHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法EDA（ElectronicsDesignAutomation)技術(shù)3、下載2、仿真4、驗(yàn)證結(jié)果實(shí)驗(yàn)板下載線數(shù)碼相機(jī)智能儀器計(jì)算機(jī)數(shù)字技技術(shù)的應(yīng)用用根據(jù)電電路的的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及其其對(duì)輸輸入信信號(hào)的的響應(yīng)應(yīng)規(guī)則則的不不同，，--數(shù)數(shù)字電電路可可分為為組合合邏輯輯電路路和時(shí)時(shí)序邏邏輯電電路。。從集成成度不不同--數(shù)數(shù)字集集成電電路可可分為為小規(guī)規(guī)模、、中規(guī)規(guī)模、、大規(guī)規(guī)模、、超大大規(guī)模模和甚甚大規(guī)規(guī)模五五類。。從電電路路的的形形式式不不同同，，--數(shù)數(shù)字字電電路路可可分分為為集集成成電電路路和和分分立立電電路路從器器件件不不同同--數(shù)數(shù)字字電電路路可可分分為為TTL和和CMOS電電路路1、、數(shù)數(shù)字字集集成成電電路路的的分分類類1.1.2、數(shù)數(shù)字字集集成成電電路路的的分分類類及及特特點(diǎn)點(diǎn)可編程邏輯器件、多功能專用集成電路106以上甚大規(guī)模大型存儲(chǔ)器、微處理器10,000~99,999超大規(guī)模小型存儲(chǔ)器、門陣列100~9999大規(guī)模計(jì)數(shù)器、加法器12~99中規(guī)模邏輯門、觸發(fā)器最多12個(gè)小規(guī)模典型集成電路門的個(gè)數(shù)分類集成成度度:每每一一芯芯片片所所包包含含的的門門個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)2、、數(shù)數(shù)字字集集成成電電路路的的特點(diǎn)點(diǎn)1)電路路簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單,便便于于大大規(guī)規(guī)模模集集成成,批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)2)可靠靠性性、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和精精度度高高,抗抗干干擾擾能能力力強(qiáng)強(qiáng)3)體積積小小,通通用用性性好好,成成本本低低.4)具可可編編程程性性,可可實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)硬硬件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)軟軟件件化化5)高速速度度低低功功耗耗6)加密密性性好好3、、數(shù)字字電電路路的的分分析析、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與測(cè)測(cè)試試(1)數(shù)字字電電路路的的分分析析方方法法數(shù)字字電電路路的的分分析析:根根據(jù)據(jù)電電路路確確定定電路路輸輸出出與與輸輸入入之之間間的的邏邏輯輯關(guān)關(guān)系系。。(2)數(shù)字字電電路路的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法數(shù)字字電電路路的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì):從從給給定定的的邏邏輯輯功功能能要要求求出出發(fā)發(fā)，，選選擇擇適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡倪夁壿嬢嬈髌骷?，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)出出符符合合要要求求的的邏邏輯輯電電路路。設(shè)計(jì)計(jì)方方式式:分分為為傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方式式和和基基于于EDA軟件件的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方式式。。分析析工工具具：：邏輯輯代代數(shù)數(shù)。。電路路邏邏輯輯功功能能主主要要用用真真值值表表、、功功能能表表、、邏邏輯輯表表達(dá)達(dá)式式和和波波形形圖圖。。---時(shí)時(shí)間間和和數(shù)數(shù)值值均均連連續(xù)續(xù)變變化化的的電電信信號(hào)號(hào)，，如如正正弦弦波波、、三三角角波波等等uOt

Otu1.模模擬擬信信號(hào)號(hào)1.1.3數(shù)字字信信號(hào)號(hào)與與數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)數(shù)字信號(hào)波形2、、數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)---在在時(shí)時(shí)間間上上和和數(shù)數(shù)值值上上均均是是離離散散的的信信號(hào)號(hào)。。數(shù)字字電電路路和和模模擬擬電電路路：：工工作作信信號(hào)號(hào)，，研研究究的的對(duì)對(duì)象象不不同同，，分析析、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法以以及及所所用用的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)工工具具也也相相應(yīng)應(yīng)不不同同3、、模模擬擬信信號(hào)號(hào)的的數(shù)數(shù)字字表表示示由于于數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)便便于于存存儲(chǔ)儲(chǔ)、、分分析析和和傳傳輸輸，，通通常常都都將將模模擬擬信信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào).

0

0

模擬信號(hào)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

3V

數(shù)字輸出

0

0

0

0

1

1

模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)電壓(V)二值邏輯電平+51H(高電平)00L(低電平)邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）1.1.4數(shù)字字信信號(hào)號(hào)的的描描述述方方法法1、、二二值值數(shù)數(shù)字字邏邏輯輯和和邏邏輯輯電電平平a、、在在電電路路中中用用低低、、高高電電平平表表示示0、、1兩兩種種邏邏輯輯狀狀態(tài)態(tài)0、、1數(shù)碼碼---表示示數(shù)數(shù)量量時(shí)時(shí)稱稱二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)表示方式二值數(shù)字邏輯---表示示事事物物狀狀態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)稱稱二二值值邏邏輯輯(a)用用邏邏輯輯電電平平描描述述的的數(shù)數(shù)字字波波形形(b)16位位數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的圖圖形形表表示示2、、數(shù)數(shù)字字波波形形數(shù)字字波波形形------是是信信號(hào)號(hào)邏邏輯輯電電平平對(duì)對(duì)時(shí)時(shí)間間的的圖圖形形表表示示.高電電平平低電電平平有脈脈沖沖*非非歸歸零零型型*歸歸零零型型比特特率率--------每每秒秒鐘鐘轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輸輸數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的位位數(shù)數(shù)無(wú)脈脈沖沖(1)數(shù)數(shù)字字波波形形的的兩兩種種類類型型:(2)周周期期性性和和非非周周期期性性非周周期期性性數(shù)數(shù)字字波波形形周期期性性數(shù)數(shù)字字波波形形例1.1.1某通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)每每秒秒鐘鐘傳傳輸輸1544000位位(1.544兆兆位位)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，求求每每位位數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的時(shí)時(shí)間間。。解：：按按題題意意，，每每位位數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的時(shí)時(shí)間間為為例1.1.2設(shè)設(shè)周周期期性性數(shù)數(shù)字字波波形形的的高高電電平平持持續(xù)續(xù)6ms，，低低電電平平持持續(xù)續(xù)10ms，，求占占空空比比q。解：：因因數(shù)數(shù)字字波波形形的的脈脈沖沖寬寬度度tw=6ms，，周周期期T=6ms+10ms=16ms。。非理理想想脈脈沖沖波波形形(3)實(shí)實(shí)際際脈脈沖沖波波形形及及主主要要參參數(shù)數(shù)幾個(gè)個(gè)主主要要參參數(shù)數(shù):占空空比比Q-----表表示示脈脈沖沖寬寬度度占占整整個(gè)個(gè)周周期期的的百百分分比比上升升時(shí)時(shí)間間tr和下下降降時(shí)時(shí)間間tf----從從脈脈沖沖幅幅值值的的10%到到90%上上升升下降降所所經(jīng)經(jīng)歷歷的的時(shí)時(shí)間間(典典型型值值ns)脈沖沖寬寬度度(tw)----脈沖沖幅幅值值的的50%的的兩兩個(gè)個(gè)時(shí)時(shí)間間所所跨跨越越的的時(shí)時(shí)間間周期期(T)----表表示示兩兩個(gè)個(gè)相相鄰鄰脈脈沖沖之之間間的的時(shí)時(shí)間間間間隔隔

tr脈沖寬度

tw

0.5V

4.5V

2.5V

幅值=5.0V

0.0V

5.0V

tf0.5V

2.5V

4.5V

(4)時(shí)時(shí)序序圖圖----表表明明各各個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)序序關(guān)關(guān)系系的的多多重重波波形形圖圖。。由于于各各信信號(hào)號(hào)的的路路徑徑不不同同，，這這些些信信號(hào)號(hào)之之間間不不可可能能嚴(yán)嚴(yán)格格保保持持同同步步關(guān)關(guān)系系。。為為了了保保證證可可靠靠工工作作，，各各信信號(hào)號(hào)之之間間通通常常允允許許一一定定的的時(shí)時(shí)差差，