數(shù)字電路課件

《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》

一.本課程的性質(zhì)與任務(wù)

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》包括兩大部分：模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，它是電氣、自動(dòng)化、檢測(cè)、信息類專業(yè)在電子技術(shù)方面的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。它具有自身的體系，是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程，也是基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課的一門“接口”課程。模擬電路主要研究信號(hào)的放大，而數(shù)字電路對(duì)于信號(hào)的存儲(chǔ)、分析、傳輸則更方便，更具優(yōu)越性。數(shù)字信號(hào)可用邏輯0和邏輯1來方便表示，同時(shí)我們從生活、生產(chǎn)、科研中得到的模擬信號(hào)可以通過A/D轉(zhuǎn)換器變成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理后，根據(jù)需要又可用D/A轉(zhuǎn)換器還原成模擬信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，模擬與數(shù)字電路是互為關(guān)聯(lián)、既有聯(lián)系又有區(qū)別的電子電路。

在本學(xué)期所開的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中，其主要研究對(duì)象是數(shù)字集成器件的構(gòu)成、工作原理、特性及由這些器件組成的數(shù)字邏輯電路（裝置）的分析、設(shè)計(jì)及調(diào)試方法等。

任務(wù)：要求通過此課程獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，為今后進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)和在專業(yè)課中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

二、本課程與其他課程的關(guān)系：本課程是介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的一門重要“接口”課程，在學(xué)習(xí)方法上將與前面的基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)有一個(gè)較大的轉(zhuǎn)折，更強(qiáng)調(diào)工程實(shí)際觀點(diǎn)，更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。整個(gè)電子技術(shù)與先開課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路等密切相關(guān)，與語言課中所學(xué)的邏輯概念、進(jìn)制有關(guān)。后續(xù)課程如“計(jì)算機(jī)原理”、“微機(jī)控制技術(shù)”、“檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)接口與通訊”、“計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試”、“數(shù)據(jù)通訊技術(shù)”等等都要以此為基礎(chǔ)。

三、學(xué)習(xí)方法

1.抓住3基：基本概念、基本理論、基本分析方法

2.熟悉各基本部件

3.重視實(shí)驗(yàn)，建立工程觀點(diǎn)（這個(gè)在模擬電路中更突出）

4.認(rèn)真、獨(dú)立完成作業(yè)

四、問題

數(shù)字電路與模擬電路相比具備什么優(yōu)越性（或優(yōu)點(diǎn)）？（帶著問題去學(xué)習(xí)后面的內(nèi)容）第一章數(shù)字邏輯基礎(chǔ)§1.1

模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)§1.2

數(shù)字電路§1.3

數(shù)值§1.4

二進(jìn)制碼§1.5

基本邏輯運(yùn)算§1.6

邏輯函數(shù)與邏輯問題的描述1.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)電子電路中的信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)時(shí)間和幅度都是離散的模擬信號(hào)：tu正弦波信號(hào)t鋸齒波信號(hào)u研究模擬信號(hào)時(shí)，我們注重電路輸入、輸出信號(hào)間的大小、相位關(guān)系。相應(yīng)的電子電路就是模擬電路，包括交直流放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生器等。在模擬電路中，晶體管一般工作在放大狀態(tài)。數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。數(shù)字表盤的讀數(shù)。數(shù)字電路信號(hào)：tu研究數(shù)字電路時(shí)注重電路輸出、輸入間的邏輯關(guān)系，因此不能采用模擬電路的分析方法。主要的分析工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式或波形圖表示。在數(shù)字電路中，三極管工作在開關(guān)狀態(tài)下，即工作在飽和狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。

數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)：在時(shí)間和數(shù)值上均是離散的，常用0和1表示，但不是十進(jìn)制中0和1，而是邏輯0和邏輯1。因而稱之為二值數(shù)字邏輯或數(shù)字邏輯。

典型波形---脈沖波（信號(hào)）

處理數(shù)字信號(hào)的電路---數(shù)字電路

數(shù)字波形的表示：

正邏輯：1表示高電平，0表示低電平

負(fù)邏輯：0表示高電平，1表示低電平脈沖波形的參數(shù)：

正脈沖：負(fù)脈沖：周期性0110TAA下降沿脈沖寬度周期幅度（脈沖躍變后的值比初始值高）數(shù)字波形：用0和1表示脈沖波形：用電壓值表示脈沖幅度A：脈沖變化的最大值周期T：

周期性脈沖信號(hào)前后兩次出現(xiàn)的時(shí)間間隔頻率f：

每秒鐘脈沖出現(xiàn)的次數(shù)f=1/T后沿前沿脈沖前沿：對(duì)正脈沖指上升沿

對(duì)負(fù)脈沖指下降沿脈沖后沿：對(duì)正脈沖指下降沿

對(duì)負(fù)脈沖指上升沿上升時(shí)間tr

：

脈沖幅值從10%上升到90％所經(jīng)歷時(shí)間（幾個(gè)納秒ns）下降時(shí)間tf

：

脈沖幅值從90％下降到10%所經(jīng)歷時(shí)間（幾個(gè)納秒ns）脈沖寬度tw

:

脈沖幅值的50%

的兩個(gè)點(diǎn)所跨越的時(shí)間占空比q％：

脈沖寬度占整個(gè)周期的百分比（方波的占空比為50％）

在數(shù)字電路中，通常是根據(jù)脈沖信號(hào)的有無、個(gè)數(shù)、寬度、和頻率來進(jìn)行工作的，所以抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)確度（精度）較高。（誤差、失真較少）典型的宣傳：數(shù)字手機(jī)、數(shù)字電視、數(shù)字音響等。在數(shù)字信號(hào)的傳輸中，將傳輸一位數(shù)據(jù)（0或1）所占用的時(shí)間稱為位時(shí)間，每秒所傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)稱為數(shù)據(jù)率或比特率。

模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)模轉(zhuǎn)化在數(shù)字電路中，為了便于分析和處理模擬量，我們可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，反之亦可將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。

1.2數(shù)字電路

組合邏輯電路：不具有記憶功能，由邏輯門組成

時(shí)序邏輯電路：具有記憶功能，基本單元為觸發(fā)器分析方法：模擬電路中常用的“小信號(hào)模型分析法”不再適用，由于數(shù)字電路中的器件處于開關(guān)狀態(tài)，因而所采用的分析工具是邏輯代數(shù)。表達(dá)電路的功能主要用功能表、真值表、邏輯表達(dá)式及波形圖測(cè)試：數(shù)字電壓表、示波器（在實(shí)驗(yàn)中多留意）

1.3數(shù)制

在數(shù)字電路中，多采用二進(jìn)制，有時(shí)也采用八進(jìn)制或十六進(jìn)制。

在數(shù)字電路中，二進(jìn)制數(shù)便于表達(dá)、存取、傳輸、計(jì)算等。但我們生活中則習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)，所以要掌握二進(jìn)制數(shù)于十進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換。（自己看書）

1.4二進(jìn)制碼用四位二進(jìn)制碼來表示十進(jìn)制數(shù)中的0～9十個(gè)數(shù)碼，稱為二～十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱BCD碼。四位二進(jìn)制碼可以表示24=16種不同的狀態(tài)，表示十進(jìn)制數(shù)時(shí)，其中有6組是不用的，稱為禁用碼組或無效組合或非法碼。

BCD碼大致分為有權(quán)碼、無權(quán)碼、偏權(quán)碼等

注意：8421BCD碼與二進(jìn)制碼的區(qū)別

例：1）用8421BCD表示十進(jìn)制數(shù)（375）10

375001101110101即（375）10=（001101110101）8421BCD2）用二進(jìn)制表示則不同。（自己做）

BCD碼書寫規(guī)則：書寫時(shí)每四位一組，之間留一定空格，且每個(gè)代碼必須寫全四位，不能省略最高位的零或最低位的零。

1.5基本邏輯運(yùn)算