电子技术基础(数字部分)_数电_(第五版)康华光主编[1]

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1、1.数字逻辑基础1.1数字电路与数字信号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11.1.1数字技术的发展及其应用1.1数字电路与数字信号目前--芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09m)量级微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz）90年代后-97年一片集成电路上有40亿

2、个晶体管。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a)传统的设计方法：b)现代的设计方法：采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、分析、仿真、修订全通过计算机完成。2EDA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。1、设计：在计算机上利用软件平台进行设

3、计原理图设计VerlogHDL语言设计状态机设计设计方法EDA（ElectronicsDesignAutomation)技术3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1.1.2、数字集成电路的分类及特点43、数字电路的分析、设计与测试(1

4、)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。5uOtOtu模拟信号---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等1.1.3数字信号与数字信号数字信号---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

5、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63、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.00模拟信号模数转换器3V数字输出000011模数转换的实现7电压(V)二值逻辑电平+51H(高电平)00L(低电平)逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）1.1.4数字信号的描述方法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方式二值数字逻辑---表示事物状态时称二值逻辑8(a)用逻辑电平

6、描述的数字波形(b)16位数据的图形表示2、数字波形数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示.9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:10(2)周期性和非周期性非周期性数字波形周期性数字波形11例1.1.1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6ms，低电平持续10ms，求占空比q。解：因数字波形的脉冲宽度t

7、w=6ms，周期T=6ms+10ms=16ms。12非理想脉冲波形(3)实际脉冲波形及主要参数13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tr脉冲宽度tw0.5V4.5V2.5V幅值=5.0V0.0V5.0Vtf0.5V2.5V4.5V14(4)时序图----表明各个数字信

8、号时序关系的多重波形图。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。151.2.1十进制1.2数制1.2.2二进制1.2.3二-十进制之间的转换1.2.4十六进制和八进制16一般表达式:1.2.1十进制十进制采用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码，其进位的规则是“逢十进一”。4587.29=4103+5102+8101+7100+2101+910