数电 数字电路第一章 数制与码制课件.ppt

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1、数字电子技术信息工程学院　邹晓玉2010年3月1目录第0章概述第一章数制与码制1.1几种常用的数制1.2各数制间的相互转换1.3二进制算术运算1.4几种常见的码制2第0章概述什么是电子技术？电子技术是研究电子器件及其应用的科学技术。电子技术的应用科学研究中，先进的仪器设备；传统的机械行业，先进的数控机床、自动化生产线；通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域；日常生活的家用电器；电子计算机及信息技术。3电子技术的发展电子技术的发展实质上就是新型电子材料、器件、制造工艺的发展。电子技术的发展，主要经历了三个重要阶段：真空电子技术(40年代以前)：--

2、--电子管时代主要在无线电通讯、广播、电视技术方面应用半导体技术(50年代)：----晶体管时代1947年，美国科学家威廉·肖克利发明晶体管；1956年获诺贝尔物理学奖，被誉为“晶体管之父”。微电子技术(60年代以后)：----集成电路时代4微电子技术----集成电路1957年，诺伊斯(N.Noyce)和摩尔(R.Moore)等人开办仙童半导体公司，研究集成电路联接技术；1959年，德州仪器公司工程师基尔比(J.Kilby)申请了集成电路发明专利；同年，诺伊斯为“微型电路”申请了专利，拥有集成电路生产的关键性内部连接技术；1968年，诺伊斯与负责研发的摩尔成立了现在的Intel公

3、司，集成电路的集成度越来越高，每个元件的尺寸越来越小；5IT产业的第一定律---摩尔定律1964年，英特尔创始人之一高登·摩尔预言：微处理器的处理能力在每18个月就要翻一番,且大小和成本也不断地成比例下降。这个预言，因后来集成电路的发展而得以证明，并在较长时期保持了它的有效性。它主宰了全球处理器业，被誉为IT产业的“第一定律”、“第一符咒”。电子技术的发展6集成度及性能极限2002年7月，在美国白宫接受总统自由奖章时摩尔说，摩尔定律在未来相当长的一段时间内仍然适用。不过，专家认为按目前技术，晶体管的集成度已接近物理极限(130nm)。当制造芯片的技术在数年后达到线宽30纳米时，现

4、有技术可能难以继续发展。(02年时的论断)目前研究热点为65nm技术降低功耗、提高速度。08年，英特尔发表了3篇有关集成度及性能均创历史最高记录的新一代45nm处理器系列的论文。摩尔警告，现有技术下，“摩尔法则”可能不再有效。7集成度理论极限----量子理论集成度越高，每个元件的尺寸越小，晶体小到一定程度，宏观理论结果不再适用；现在硅材料电路的集成度已趋极限，继续扩大集成度受到量子理论的限制；几十纳米乃至更小尺寸的芯片制造技术研究热点：下一代光刻技术(传统的光刻技术，在特征尺寸小到100nm以下时，遇到困难)低介电率介电材料技术及其层间绝缘膜引线模块技术。新结构晶体管及分析测量技

5、术(在实验室用一个晶体管做实验是一回事，把10亿个晶体管放在一块硅片上是另一回事。)8电子技术的发展实质上就是新型电子材料、器件、制造工艺的发展。所以说：现在的半导体产业，以集成电路制造为基础，横向发展到LED产业、液晶产业和太阳能产业以及消费电子产业。课程的任务和内容：9电子技术课程的任务和内容课程任务：使学生获得电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础；内容：包括模拟电子技术和数字电子技术两大部分；模拟电子技术以模拟量作为研究对象；数字电子技术以数字量作为研究对象；10模拟量和数字量基本概念：模拟量：数字量：模拟电路：数字电路：

6、在时间上和数量上连续变化的物理量。在时间上和数量上都是离散的物理量。处理和传输模拟信号的电路。处理和传输数字信号的电路。11模拟信号：时间上连续：任意时刻有一个相对的值。数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。例如：电压、电流、温度、声音等。真实的世界是模拟的。缺点：很难度量；容易受噪声的干扰；难以保存。优点：用精确的值表示事物。模拟电路中，三极管工作在线性放大区。三极管输出特性曲线12数字信号：时间上离散：只在某些时刻有定义。数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用0、1二进制数表示。例如：开关通断、电压高低、电流有无。数字电路中，三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。三

7、极管输出特性曲线13数字电路特点（与模拟电路相比）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低电平。晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、精度高。通用性强。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。14第一章数制与码制数字信号通常是用数码形式给出的。数制：多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进位规则。最常用的数制是十进制，数字