北郵數(shù)電課件第00章緒論

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計北京郵電大學信通院

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模電數(shù)電微信公眾平臺二維碼微信號：bupt2013引論模擬和數(shù)字的概念集成電路的發(fā)展本課程主要內(nèi)容學習方法考試和參考書模擬和數(shù)字的概念模擬信號：時間和幅值上連續(xù)的信號模擬電路：實現(xiàn)模擬信號的處理基本單元：放大電路輸入、輸出為模擬信號數(shù)字信號：時間和幅值上離散的信號數(shù)字電路：實現(xiàn)數(shù)字信號的處理基本單元：邏輯門電路輸入、輸出為數(shù)字信號引論模擬和數(shù)字的概念集成電路的發(fā)展本課程主要內(nèi)容學習方法考試和參考書集成電路的發(fā)展電子學近百年發(fā)展史上三個重要的里程碑：(以電子器件的更新?lián)Q代為標志！)1906年電子管發(fā)明(真正進入電子時代)1948年晶體管問世20世紀60年代集成電路出現(xiàn)

(SSI、MSI、LSI、VLSI)第一代電子器件——電子管1904年,英國人弗萊明發(fā)明真空電子二極管。第一只電子管的誕生，標志著人類從此進入電子時代。

真空二極管的發(fā)明得益于愛迪生發(fā)現(xiàn)的“愛迪生效應”。愛迪生在研究白熾燈的壽命時，在燈絲附近焊上一小塊金屬片，他發(fā)現(xiàn)：金屬片雖未與燈絲接觸，但如果在它們之間加電壓，燈絲就會產(chǎn)生一股電流趨向附近的金屬片。

弗萊明用金屬圓筒代替金屬片，套在燈絲外面，和燈絲一起封在玻璃泡里，使接收電子的面積大大增加，構(gòu)成真空電子二極管。

第一代電子器件——電子管1906年，美國人福雷斯特（LeeDeFordst）發(fā)明真空電子三極管電子管，實現(xiàn)了第一個能放大電信號的電子器件。這是電子學發(fā)展史上第一個里程碑。用電子管可實現(xiàn)整流、穩(wěn)壓、檢波、放大、振蕩、變頻、調(diào)制等多種功能電路。

電子管體積大、重量重、壽命短、耗電大。世界上第一臺計算機用1.8萬只電子管，占地170m2，重30t，耗電150kW。電子管收音機第二代電子器件——晶體管1948年，肖克利（W.Shckly）等發(fā)明了半導體三極管，其性能明顯優(yōu)于電子管。晶體管的發(fā)明是電子學歷史上的第二個里程碑。1956年，肖克利、巴丁和布拉坦因此獲得諾貝爾物理學獎。懷舊DIY－礦石收音機

礦石收音機原理古典的雙晶體檢波器：采用紅鋅礦和斑銅礦石輝鉬礦和金屬接觸，類似于鍺二極管。懷舊DIY－礦石收音機第三代電子器件——集成電路1958年，基爾比等提出將晶體管等元件和線路集成在一起的設(shè)想，三年后，集成電路實現(xiàn)了商品化。集成電路按集成度可分為：

(1)小規(guī)模集成電路（SSI）

(2)中規(guī)模集成電路（MSI）

(3)大規(guī)模集成電路（LSI）

(4)超大規(guī)模集成電路(VLSI)采用集成電路制作的電子鐘采用集成電路制作的電子鐘旋轉(zhuǎn)后的樣子遙控對時采用集成電路制作的電子鐘旋轉(zhuǎn)后的樣子旋轉(zhuǎn)后的樣子學生作品-數(shù)字電波鐘可接收河南商丘低頻時碼授時信號，30萬年誤差1秒。學生作品-數(shù)字電波鐘可接收河南商丘低頻時碼授時信號，30萬年誤差1秒。電波鐘主要器件時鐘芯片DS1302，0.8元溫度傳感器，3.0元2.5元1.2元0.5元1.5元0.3元電波鐘接收模塊，15元0.5元0.2元單片機STC89C52，4元0.3元74HC595達林頓驅(qū)動器，0.5元ULN2003穩(wěn)壓芯片，0.5元7805

市面上電波鐘產(chǎn)品JY8009-55E光動能可接收多局電波參考價：15000元AS5000-71A光動能電波參考價:4000元電波鐘，掛鐘，參考價：150元DIY作品，成本：幾十元指針式電波鐘機芯學生作品-無線遙控自動避障循跡小車無線遙控小車的電源筆記本電池和強光手電內(nèi)部用的都是這種型號電池。里面有4節(jié)這樣的電池典型的數(shù)字系統(tǒng):計算機1946年美國賓夕法尼亞大學機械計算器：算盤3000年前便攜式計算機臺式計算機

集成電路的發(fā)展，使數(shù)字設(shè)備變得越來越小巧，更加便于攜帶。由1萬8千個電子管、6千個開關(guān)、1萬個電容器、7萬個電阻、1千5百個繼電器組成的，占地170m2，重達30噸。數(shù)字技術(shù)的應用數(shù)字技術(shù)的應用

視網(wǎng)膜屏：“當你拿的東西距離你10-12英寸(約25-30厘米)時，只要分辨率達到300ppi(每英寸300個像素點)，你的視網(wǎng)膜就無法分辨出像素點了?！睌?shù)字技術(shù)的應用數(shù)字技術(shù)的應用數(shù)字技術(shù)的應用數(shù)字技術(shù)的應用應用舉例:

閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)引論模擬和數(shù)字的概念集成電路的發(fā)展本課程主要內(nèi)容學習方法考試和參考書本課程主要內(nèi)容邏輯代數(shù)組合邏輯電路時序邏輯電路可編程邏輯器件VHDL語言數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換引論模擬和數(shù)字的概念集成電路的發(fā)展本課程主要內(nèi)容學習方法考試和參考書學習方法課程基礎(chǔ)：二進制數(shù)字：(51.625)10＝(110011.101)2符號：ASCII、GB2312數(shù)學工具:布爾代數(shù)常量：0，1邏輯變量：A，B邏輯運算：與或非；與非、或非、異或等公理、定律、定理數(shù)字電路的分析和設(shè)計:基本邏輯門電路、復合邏輯門電路中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路常用術(shù)語位（bit)：數(shù)字系統(tǒng)中最小的數(shù)據(jù)單位。字節(jié)（byte)：8個二進制位，即1byte=8bits字(word)：若干個字節(jié)構(gòu)成一個字字長：指參與運算的數(shù)的基本位數(shù)，決定了計算設(shè)備內(nèi)部寄存器、加法器以及數(shù)據(jù)總線等的位數(shù)，反映了計算設(shè)備的精度。

引論模擬和數(shù)字的概念集成電路的發(fā)展本課程主要內(nèi)容學習方法考試和參考書考試和參考書平時20%期中20%期末60%注：1每周交一次作業(yè)

2作業(yè)紙上寫小班編號

3采用簡體中文、宋體書寫，嚴禁使用草書考試和參考書數(shù)字電路與邏輯設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計學習指導對上課的建議寧可神游，也要親臨現(xiàn)場不要相信距離產(chǎn)生美青年是人生的黃金階段1925年，海森堡做出突破性貢獻時，剛24歲；愛因斯坦1905年提出光量子假說時，也才26歲；玻爾1913年提出原子結(jié)構(gòu)理論時，28歲；德布羅意1923年提出相波的時候，31歲。