数电2.3
数电讲义--2章
1.0
VOL（max）0.5
输入标 准低电
平
0.4V
VNL
D VNH
E
V V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
SL VOFF VON
SH
Vi (V)
输入标准
高电平
2. 输入特性
+VCC
1) 输入伏安特性
iI
R1 3kΩ
1
-1.6 mA
<50 uA vI A
31
B
T1
1.4 V
和边沿，T4放大。 VO随iOH变化不大。 当由i于Oi以OHH受↑：线时功性,R耗变4上的化压限。降制增，大i0，H过T大3 、会T4烧饱毁和T，4管V，O随所
功耗 1mW IOH 400 A
输出高电平时的扇出系数 3.6V
R2 750Ω 2T3 Vc2 1 3 R4
VO
+VCC
R 4 +5V 100Ω
抗干扰能力越强。 高电平噪声容限
VNH= VSH ¯ VON 。
VNH越大，输入为1态下
抗干扰能力越强。
Vo (V)
4.0 A B
3.5
3.0
VOH（min）2.5 2.4V
C
2.0
1.5
A(0V, 3. 6V) B(0.6V, 3.6V) C(1.3V, 2.48V) D(1.4V, 0.3V) E(3.6V, 0.3V)
• 导通(VD>VTH) • 2、二极管的开关时间
截止5V(VDR<VT+H)
0V
D VD
uo
_
VF Vi
二极管开关状态的转换需要时间：
t1 t2
数电
2．对偶式和对偶定理 所谓对偶式就是将一个逻辑函数式Y中所有的“·”换成“+”，“+”换成“·”， “1”换成“0”，“0”换成“1”，则得到一个新的逻辑函数式Y'。 对偶定理：若是两逻辑函数式相等，则它们的对偶式也相等。
Y = A( B +
3．反演定理 将一个逻辑函数式Y中所有的“·”换成“+”，“+”换成“·”，“1”换成“0”， “0”换成“1”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，则得到的逻辑函数 式为。将Y变为的规律称为反演定理。使用反演定理时，注意遵循如下约定： ① 需要遵守“先括号，然后乘，最后加”的运算顺序。 ② 不属于单个变量上的非号应该保留不变。 4．摩根定理 （1）摩根定理 a）定理1：或函数的非等于非的与函数，即 A + B = A B
输 入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输 出 Y 0 1 1 1
某房间的3个窗户上 某房间的 个窗户上 安装有磁控开关 ， 当窗户打开时磁控 开关输出高电平 ， 现在要求设计一个 电路 ， 当任何一个 窗户打开时 ， 该电 路输出报警信号。 路输出报警信号。
3．与门 与门是实现与运算的门电路。与运算又称为与逻辑、逻辑乘。
4. 逻辑信号 逻辑信号既可以用高电平H或是逻辑 表示有效，也可以用低电平L或是逻辑 或是逻辑1表示有效 逻辑信号既可以用高电平 或是逻辑 表示有效，也可以用低电平 或是逻辑 0表示有效。在信号为高电平 或是 有效的逻辑中，低电平 或是 表示信号无效， 表示有效。 或是1有效的逻辑中 或是0表示信号无效 表示有效 在信号为高电平H或是 有效的逻辑中，低电平L或是 表示信号无效， 而在信号为低电平L或是 有效的逻辑中，高电平H或是 表示信号无效。 或是0有效的逻辑中 或是1表示信号无效 而在信号为低电平 或是 有效的逻辑中，高电平 或是 表示信号无效。有些逻辑 图中的信号既有高电平有效的信号也有低电平有效的信号， 图中的信号既有高电平有效的信号也有低电平有效的信号，这种逻辑称为混合逻 辑。 若是用逻辑1代表高电平 代表高电平H，用逻辑0代表低电平 代表低电平L，则称为正逻辑； 若是用逻辑 代表高电平 ，用逻辑 代表低电平 ，则称为正逻辑；若是用逻 代表低电平L，用逻辑0代表高电平 代表高电平H，则称为负逻辑。 辑1代表低电平 ，用逻辑 代表高电平 ，则称为负逻辑。 代表低电平
数字电子技术基础第二章重点(最新版)
uI 负跳变到 iC 下降到 0.1IC(sat) 所需的时间 toff 称 为三极管关断时间。 通常 toff > ton
UCE(sat) O
开关时间主要由于电 通常工作频率不高时， 荷存储效应引起，要提高 可忽略开关时间，而工作 开关速度，必须降低三极 频率高时，必须考虑开关 管饱和深度，加速基区存 速度是否合适，否则导致 储电荷的消散。 不能正常工作。 EXIT t
逻辑门电路
(2) 对应输入波形画出输出波形
uI
三极管截止时， iC 0，uO +5 V 三极管饱和时， uO UCE(sat) 0.3 V
O uO/V 5
UIH
UIL
t
可见，该电路在输入低 电平时输出高电平，输入高 电平时输出低电平，因此构 成三极管非门。由于输出信 号与输入信号反相，故又称 三极管反相器。
EXIT
2.3 最简单的与、或、非门电路
2.3.1 二极管与门 逻辑电平 A/V B/V Y/V 0 0 0.7 0 ５ 0.7 0 0.7 ５ 5 ５ ５
真值表
逻辑门电路
图2.3.1 二极管与门
缺点：输出电平发生偏移
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 0 0 1
返回
EXIT
逻辑门电路
2.3.2 二极管或门
逻辑门电路
三、抗饱和三极管简介
C SBD B B C
E 抗饱和三极管的开关速度高
E
① 没有电荷存储效应 在普通三极管的基极和集电极之间并 ② SBD 的导通电压只有 0.4 V 而非 0.7 V， 接一个肖特基势垒二极管(简称 SBD) 。 因此 UBC = 0.4 V 时，SBD 便导通，使 UBC 钳在 0.4 V 上，降低了饱和深度。
数电知识点章节总结
数电知识点章节总结1.1 二进制和十进制在数字电路中，我们经常使用二进制来表示数字。
二进制是一种仅包含0和1两个数字的数制系统，它是计算机中数据存储和处理的基础。
与之相比，十进制是我们平时生活中常用的数制系统。
在数字电路中，我们需要能够熟练地进行二进制和十进制之间的转换，以便能够正确地理解和设计数字电路。
1.2 布尔代数布尔代数是一种特殊的数学体系，它基于逻辑运算而非算术运算。
在数字电路中，布尔代数被广泛应用于逻辑设计中，它可以帮助我们描述和分析数字电路中各种逻辑关系。
因此，对于数字电路的学习来说，布尔代数是一个非常重要的基础知识。
1.3 逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的组成单元。
它可以实现各种逻辑运算，如与、或、非等。
了解逻辑门的工作原理和特性可以帮助我们更好地理解数字电路的工作原理和设计方法。
1.4 组合逻辑电路和时序逻辑电路数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
组合逻辑电路由逻辑门构成，其输出仅由当前输入确定，不受之前的输入或状态影响。
时序逻辑电路则包含了存储元件，其输出不仅受当前输入影响，还受到之前的输入和状态的影响。
了解这两种类型的数字电路有助于我们设计和分析复杂的数字电路系统。
1.5 数字逻辑电路的应用数字逻辑电路广泛应用于计算机、通信、数码显示、计数器、定时器等领域。
掌握数字逻辑电路的基础知识可以帮助我们更好地理解和应用数字电路技术。
第二章：数字电路设计2.1 组合逻辑电路设计组合逻辑电路的设计是数字电路设计的基础。
在这一部分，我们将学习如何使用逻辑门和其他逻辑元件来设计实现各种逻辑功能的数字电路。
2.2 时序逻辑电路设计时序逻辑电路设计是数字电路设计的进阶内容。
在这一部分，我们将学习如何设计和分析包含存储元件的数字电路系统，以实现更加复杂的功能。
2.3 FPGA和CPLDFPGA（可编程逻辑器件）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）是现代数字电路设计中常用的集成电路。
它们具有可编程性和灵活性，可以满足各种复杂数字系统的设计需求。
数电知识点总结
数电知识点总结数电（数位电子）是一门研究数字电子技术的学科，涉及到数字电路、数字信号处理、数字系统等多个方面的知识。
数字电子技术已经成为现代电子工程技术的基础，并且在通信、计算机、控制、显示、测量等领域都有广泛的应用。
本文将从数字电路、数字信号处理和数字系统三个方面对数电的知识点进行总结。
1. 数字电路数字电路是将数字信号作为输入、输出，通过逻辑门、存储器等数字元器件完成逻辑运算和信息处理的电路。
数字电路是实现数字逻辑功能的基本组成单元，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由若干逻辑门进行组合而成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，不受到电路内过去的状态的影响。
组合逻辑电路主要包括门电路（与门、或门、非门等）、编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器等。
常用的集成逻辑门有 TTL、CMOS、ECL、IIL 四种族类。
常见的集成逻辑门有 TTL、 CMOS、 ECL、 IIL 四种。
1.2 时序逻辑电路时序逻辑电路是组合电路与触发器相结合，结构复杂。
时序逻辑电路主要包括触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等。
在传统的 TTL 集成电路中，触发器主要有 RS 触发器、 JK触发器、 D 触发器和 T 触发器四种。
在 CMOS 集成电路中一般用 T 触发器，D 触发器和 JK 触发器等。
2. 数字信号处理数字信号处理（DSP）是利用数字计算机或数字信号处理器对连续时间的信号进行数字化处理，包括信号的采样、量化和编码、数字滤波、谱分析、数字频率合成等基本处理方法。
数字信号处理已广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。
2.1 信号采样和量化信号采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程，采样频率必须高于信号频率的两倍才能保证信号的完全重构。
信号量化是将采样得到的连续幅度信号转换为一个有限数目的离散的幅度值的过程，量化误差会引入信号失真。
2.2 数字滤波数字滤波是利用数字计算机对数字信号进行特定频率成分的增益或者衰减的处理过程。
数电试题及答案
数电试题及答案1. 引言数电试题及答案对于学生来说是非常重要的，因为它们能够帮助学生巩固所学的知识，提高解题能力。
本文将为您提供一些数电试题及答案，并以清晰的排版和简洁明了的语句来呈现。
2. 数电试题2.1 逻辑门问题问题：请简述与门（AND gate）和非门（NOT gate）的基本原理，并画出相应的逻辑电路图。
答案：与门是一种逻辑门电路，它接受两个输入信号，并且只有当这两个输入信号都为高电平时（1），与门的输出信号才为高电平。
非门是一种逻辑门电路，它接受一个输入信号，并将其取反输出。
与门和非门的逻辑电路图如下所示：（插入与门和非门的逻辑电路图）2.2 真值表问题问题：请根据给定的逻辑函数，填写真值表。
逻辑函数：F(A, B, C) = A • (B + C)答案：根据逻辑函数，我们可以列出真值表如下：（插入真值表）2.3 时序电路问题问题：请简述触发器（flip-flop）的工作原理，并说明其与RS触发器的区别。
答案：触发器是一种用于存储和处理时序信号的电路。
它能够存储一个或多个比特的信息，并根据时钟信号的变化来更新存储的比特值。
触发器有不同的类型，其中之一是RS触发器。
RS触发器由两个输入端（置位/复位）和两个输出端（Q和~Q）组成。
与RS触发器相比，D触发器只有一个输入端（数据输入），并且具有时钟输入端，使得数据在时钟上升沿时被存储并传输到输出端。
3. 数电答案3.1 逻辑门答案答案：与门的逻辑电路图如下：（插入与门的逻辑电路图）非门的逻辑电路图如下：（插入非门的逻辑电路图）3.2 真值表答案答案：根据逻辑函数，真值表如下：（插入真值表）3.3 时序电路答案答案：触发器是一种用于存储和处理时序信号的电路。
它能够存储一个或多个比特的信息，并根据时钟信号的变化来更新存储的比特值。
触发器有不同的类型，其中之一是RS触发器。
RS触发器由两个输入端（置位/复位）和两个输出端（Q和~Q）组成。
与RS触发器相比，D触发器只有一个输入端（数据输入），并且具有时钟输入端，使得数据在时钟上升沿时被存储并传输到输出端。
数字电子技术项目教程课后作业答案
数字电子技术项目教程课后作业答案数电项目1答案：1.1（1）27（2）47（3）26.51.2（1）100101（2）110001.101（3）1000.0010011.3（1）(127)8(57)8(2)(1566)8(376)16(3)(26.32)8(16.68)161.4（1）1011110.100101(2)1101001100(3)10101111011.11110011.5（1）(01000111)8421BCD（2）(10010011.00010100)8421BCD（3）(00010011)8421BCD1.6（1）5791.7（1）Y(AB)(CD)Y'(AB)(CD)(2)Y{(AB)CD}EGY'{(AB)CD}EG(3)1.8Y(AB)CABCY'(ABC)ABC(1)YABCABCABCABCABC(2)YABCABCABCABC(3)YABCDABCDABCDABCDABCD1.9(1)Y=A+B+C(2)YABCD(3)YDABACBC1.10(1)YACADBC(2)YCDABCADABC数电(3)YBDABC(4)Y=D1.11只要有一个输入端为低电平，输出就为高电平，如果没有输入，电路输出低电平；多余输入端不能悬空。
1.12OC门输出必须外接上拉，三态门有三个状态：高电平，低电平，高阻态。
1.13Y1ABCY2AB1.14C=0时Y1B；C=1时Y1ABY2ABABC=1时Y3A；C=0时Y3ABC=1时Y4AB；C=0时Y4AB1.15TTL电路驱动CMOS电路将TTL电路输出的高电平提高到3.5V以上；在CMOS电路输出端与TTL电路输入端接入CMOS驱动器。
项目2答案：2.1N2.21、02.3保持、翻转2.4Q2.5n1JQnKQn、Qn1D2.6数电2.72.82.92.10项目3答案：3.1当输入为3时，电路输出高电平。
3.2当A<B时Y1输出1；当A=B时Y2输出1；当A>B时Y3输出1。
(数电知识)原码、反码与补码知识
2.1 原码、反码与补码在计算机内的数（称之为“机器数”）值有3种表示法：原码、反码和补码。
所谓原码就是带正、负号的二进制数，即最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数值的大小。
反码表示法规定：正数的反码与其原码相同；负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。
补码表示法规定：正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的末位加1。
由此可见，这三种表示法中，关键是负数的表示方式不一样。
2.2.1 正负数表示、定点数与浮点数在计算机内，通常把1个二进制数的最高位定义为符号位，用“0”表示正数，“1”表示负数；其余位表示数值。
规定小数点位置固定不变的数称为“定点数”；小数点的位置不固定，可以浮动的数称为“浮点数”。
2.2.2 原码原码表示法是定点数的一种简单的表示法。
用原码表示带符号二进制数时，符号位用0表示正，1表示负；数值位保持不变。
原码表示法又称为符号-数值表示法。
1. 小数原码表示法设有一数为x，则原码表示可记作[x]原（下标表示）。
例如，X1= ＋1010110 ；X2= -1001010原码表示数的范围与二进制位数有关。
设二进制小数X=±0.X1X2…Xm，则小数原码的定义如下：例如：X=+0.1011时，根据以上公式可得[X]原=0.1011；X=－0.1011时，根据以上公式可得[X]原= 1-（-0.1011）=1.1011=1.1011当用8位二进制来表示小数原码时，其表示范围为：最大值为0.1111111，其真值约为（0.99）10 ；最小值为1.1111111，其真值约为（-0.99）10。
根据定义，小数“0”的原码可以表示成0.0…0或1.0…0。
2. 整数原码表示法整数原码的定义如下：例如：X=+1101时，根据以上公式可得[X]原=01101；X=－1101时，根据以上公式可得[X]原=24-（-1101）=10000+1101=11101当用8位二进制来表示整数原码时，其表示范围为：最大值为01111111，其真值为（127）10 ；最小值为11111111，其真值为（-127）10 。
数电第二章
（4）加项法 例5： 化简 Y ABC A B C AB C
ABC A B C AB C ABC
BC AC
再看一例题
33 MHz
例5： 化简
Y ABC AB D A BC CD BD ABC A B C CD B( AD D ) ABC A B C CD AB BD 吸收
第二章 逻辑代数和逻辑函数
2.1 基本逻辑运算 2.2 逻辑函数的变换和化简 2.3 逻辑函数的卡诺图化简法
本章要求： 掌握逻辑代数的基本公式、运算定 律、规则。熟悉逻辑函数的表示方法以及逻辑 函数的公式法化简。掌握卡诺图及用卡诺图化 简逻辑函数的方法。
33 MHz
2.1 基本逻辑运算
数字电路研究的是电路的输入输出之间的逻 辑关系，逻辑关系一般用逻辑函数来描述，所以 数字电路又称逻辑电路，相应的研究工具是逻辑 代数（布尔代数）。 在逻辑代数中，逻辑函数是由逻辑变量和基 本的逻辑运算符构成的表达式，其变量只能取两 个值（二值变量），即0和1，中间值没有意义。
2.2.1 逻辑函数表示方法：四种，并可相互转换 真值表：将逻辑函数输入变量取值的不同组合 与所对应的输出变量值用列表的方式 一一对应列出的表格。 四 种 表 示 方 法
33 MHz
n个输入变量
F AB AB
2 种组合。
n
逻辑代数式 (逻辑表示式, 逻辑函数式)
逻辑电路图: 卡诺图
A B
1 1
吸收
33 MHz
反演律（德 • 摩根 (De • Morgan)定理）
A B A B A B A B
可以用列真值表的方法证明：
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A B 0 0 0 1
数电课后习题
习题数字电子技术基础习题第一章逻辑代数基础1.1、用布尔代数的基本公式和规则证明下列等式。
1.2 、求下列函数的反函数。
1.3 、写出下列函数的对偶式。
1.4 、证明函数F 为自对偶函数。
1.5 、用公式将下列函数化简为最简“与或”式。
1.6 、逻辑函数。
若A 、B 、C 、D 、的输入波形如图所示，画出逻辑函数F 的波形。
1.7 、逻辑函数F 1 、F 2 、F 3 的逻辑图如图2 — 35 所示，证明F 1 =F 2 =F 3 。
1.8 、给出“与非”门、“或非”门及“异或”门逻辑符号如图2 —36 （a ）所示，若A 、B 的波形如图2 —36 （b ），画出F 1 、F 2 、F 3 波形图。
1.9 、用卡诺图将下列函数化为最简“与或”式。
1.10 、将下列具有无关最小项的函数化为最简“与或”式；1.11 、用卡诺图将下列函数化为最简“与或”式；1.12 用卡诺图化简下列带有约束条件的逻辑函数1.13 、用最少的“与非”门画出下列多输出逻辑函数的逻辑图。
第二章门电路2.1 由 TTL 门组成的电路如图 T2.1 所示，已知它们的输入短路电流为 I is ＝ 1.6μ A ，高电平输入漏电流 I iH ＝ 40 μ A 。
试问：当 A=B=1 时， G 1 的电流（拉，灌）为； A=0 时， G 1 的电流（拉，灌）为。
图 T2.2 中示出了某门电路的特性曲线，试据此确定它的下列参数：输出高电平 U OH=；输出低电平 U OL =；输入短路电流 I is =；高电平输入漏电流 IiH=；阈值电平 U T =；开门电平 U ON =；关门电平 U OFF =；低电平噪声容限 U NL = ；高电平噪声容限 U NH =；最大灌电流I OLMax =；扇出系数 N= 。
2.3 TTL 门电路输入端悬空时，应视为；（高电平，低电平，不定）此时如用万用表测量其电压，读数约为（ 3.5V ， 0V ， 1.4V ）。
数电考试知识点总结
数电考试知识点总结一、数字电路的基本概念1.1 信号与信号的分类信号是一种描述信息的表现形式，它可以是数学函数、电流、电压或其他物理量。
信号可以分为模拟信号和数字信号两种。
模拟信号是连续的，它的值可以在一定范围内连续变化；数字信号是离散的，它的值只能取有限的几种状态。
1.2 二进制码二进制码是一种用“0”和“1”来表示信息的编码方式，是数字电路中常用的编码方式。
二进制码可以表示数字、文字、图像等各种信息，是数字系统的基础。
1.3 逻辑门逻辑门是用来进行逻辑运算的元器件，它可以实现与、或、非、异或等逻辑运算。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等多种类型。
二、组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路的基本结构组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，它的输出只依赖于输入的当前值，而不考虑输入的历史状态。
组合逻辑电路可以用来实现各种逻辑运算和信息处理功能。
2.2 真值表真值表是用来描述逻辑运算结果的一种表格形式，它列出了各种可能的输入组合所对应的输出值。
真值表可以用来验证逻辑电路的正确性，也可以用来设计逻辑电路。
2.3 编码器和解码器编码器是用来将多个输入信号编码成一个二进制输出信号的电路，解码器则是用来将一个二进制输入信号解码成多个输出信号的电路。
编码器和解码器在数字通信和信息处理中有着重要的应用。
2.4 多路选择器和数据选择器多路选择器是一种能够从多个输入中选择一个输出的电路，数据选择器则是一种对输入数据进行选择的电路。
多路选择器和数据选择器在信息处理和信号传输中有着广泛的应用。
2.5 码变换器和位移寄存器码变换器是一种能够将一个编码转换成另一个编码的电路，位移寄存器则是一种能够实现数据位移操作的电路。
码变换器和位移寄存器在数字信号处理和通信中有着重要的作用。
三、时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路是在组合逻辑电路的基础上加入了时钟信号控制的一种电路。
它的输出不仅依赖于输入的当前值，还可能依赖于输入的历史状态。
电子技术应用《数电》教案
电子技术应用《数电》教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述了解数字电路的定义、特点和应用领域熟悉数字电路与模拟电路的区别1.2 数制和码制学习二进制、八进制、十六进制的表示方法掌握不同码制（如ASCII码、BCD码）的转换方法1.3 逻辑门学习与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门电路掌握逻辑门的功能和真值表第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述了解组合逻辑电路的定义和特点熟悉组合逻辑电路的分类和应用2.2 常用组合逻辑电路学习译码器、编码器、多路选择器、多路分配器等电路掌握组合逻辑电路的设计方法2.3 组合逻辑电路的设计实例设计一个4x1多路选择器设计一个全加器第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述了解时序逻辑电路的定义和特点熟悉时序逻辑电路的分类和应用3.2 触发器学习SR触发器、JK触发器、T触发器、CTR触发器等电路掌握触发器的真值表、时序图和功能3.3 时序逻辑电路的设计实例设计一个2位同步计数器设计一个顺序检测器第四章：数字电路仿真4.1 数字电路仿真概述了解数字电路仿真的定义和意义熟悉数字电路仿真工具的使用4.2 常用数字电路仿真工具学习Multisim、Proteus等仿真工具的基本操作掌握仿真工具中元器件的选型和连接方法4.3 数字电路仿真实例利用仿真工具验证组合逻辑电路的功能利用仿真工具验证时序逻辑电路的功能第五章：数字电路实验5.1 数字电路实验概述了解数字电路实验的目的和意义熟悉数字电路实验步骤和注意事项5.2 数字电路实验器材和仪器学习数字电路实验所需的器材和仪器使用方法掌握实验器材和仪器的连接和调试方法5.3 数字电路实验实例完成一个组合逻辑电路的实验完成一个时序逻辑电路的实验第六章：数字电路测试与维护6.1 数字电路测试概述理解数字电路测试的目的和方法熟悉测试用例的设计和测试过程6.2 数字电路测试方法学习静态测试和动态测试两种方法掌握测试电路的搭建和测试结果的分析6.3 数字电路维护与故障排除了解数字电路维护的基本原则学习故障排除的步骤和方法第七章：数字系统设计流程7.1 数字系统设计概述理解数字系统设计的基本流程熟悉各个设计阶段的任务和目标7.2 需求分析与规格说明学习如何进行需求分析掌握编写数字系统规格说明书的方法7.3 数字系统设计实现学习数字系统设计的具体步骤掌握硬件描述语言（如Verilog）的使用第八章：数字信号处理器（DSP）8.1 DSP概述理解DSP的定义、特点和应用熟悉DSP与其他处理器的比较8.2 DSP的结构与工作原理学习DSP的内部结构和工作流程掌握DSP的指令集和编程方法8.3 DSP应用实例学习DSP在音频处理、图像处理等领域的应用设计一个简单的DSP应用系统第九章：数字电路与系统的安全与保护9.1 数字电路与系统的安全了解数字电路与系统的安全问题学习加密算法和数字签名技术9.2 硬件安全措施学习物理不可克隆功能（PUF）和硬件安全模块（HSM）掌握安全启动和安全存储的实现方法9.3 系统保护与版权保护了解系统保护的重要性学习数字版权管理（DRM）和软件保护的方法第十章：未来数字电路技术的发展趋势10.1 新兴数字电路技术了解量子计算、神经形态计算等新兴技术学习这些技术对传统数字电路的影响10.2 数字电路设计的未来趋势分析数字电路设计的发展方向探讨可持续发展和环保在数字电路设计中的作用10.3 教育与培训强调终身学习在数字电路技术发展中的重要性探讨在线教育和虚拟实验室在数字电路教学中的应用重点和难点解析一、数字电路基础：理解不同数制和码制之间的转换，以及逻辑门的功能和真值表。
数电教案
《数字电子技术》教案将十进制数(107.625)10转换成二进制数。
解：（1）整数部分转换所以，(107)10=(K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0)2=(1101011)2（2）小数部分转换0.625×2=1.250 整数部分=1=K-10.25×2=0.50 整数部分=0=K-20.50×2=1.00 整数部分=1= K-3所以,(0.625)10=(K-1K-2K-3)2=(101)2由此可得十进制数(107.625)10对应的二进制数为(107.625)10＝(1101011.101)23、R进制↔二进制之间的转换（1）二进制→八进制：以小数点为基准，整数向前，小数向后，3位一组，不足补0，按权计算。
将二进制数(11100101.11101011)2转换成八进制数。
(11100101.11101011)2＝(345.726)8（2）二进制→十六进制：以小数点为基准，整数向前，小数向后，4位一组，不足补0，按权计算。
将二进制数(10011111011.111011)2转换成十六进制数。
(10011111011.111011)2＝(4FB.EC)16（3）八进制→二进制：将每一位八进制数用3位2进制代替。
将八进制数(745.361)8转换成二进制数。
(745.361)8＝(111100101.011110001)2（4）十六进制→二进制：将每一位八进制数用4位2进制代替。
4、八进制→十六进制：以二进制为桥梁，进行转换。
(3BE5.97D)16＝(11101111100101.100101111101)2思考题：在十-二进制转换中，整数部分和小数部分转换方法有何不同？《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案《数字电子技术》教案。
数电实验实验三、四
12.3 数据选择器 2.3.1 实验目的1．测试集成数据选择器74151的逻辑功能。
2．用74151构成大、小月份检查电路。
3．用74151构成比较2个4位二进制数是否相等的电路。
2.3.2 实验设备与器件1．74151型8选1数据选择器1块 2．7404型六反相器1块 2.3.3 实验原理数据选择器从多路输入数据中选择其中的一路数据送到电路的输出端。
数据选择器分为4选1数据选择器和8选1数据选择器。
74151是8选1数据选择器，数据输入端0D ～7D 是8位二进制数，2A 1A 0A 是地址输入端，Y 和Y 是一位互补的数据输出端，S 是控制端。
其管脚如图2-3-1所示，逻辑功能如表2-3-1所示。
74151的逻辑表达式是：)A A A (D )A A A (D )A A A (D )A A A (D Y 0123012201210120+++=)A A A (D )A A A (D )A A A (D )A A A (D 0127012601250124++++图2-3-1 74151管脚图逻辑开关LED图2-3-2 74151逻辑功能测试图D0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0YVCC GNDYS74151432115141312161011798562表2-3-1 74151功能表2.3.4预习要求1. 理解数据选择器的工作原理，掌握四选一数据选择器和八选一数据选择器的逻辑表达式。
2. 查找八选一数据选择器74151的管脚图。
3. 写出大、小月检查电路的设计方法，要求是：用4位二进制数0123A A A A 表示一年中的十二个月，从0000～1100为1月到12月，其余为无关状态；用Y 表示大小月份，Y=0为月小（二月也是小），Y=1为月大（7月和8月都是月大）。
4．用两片74151设计一个判断两个2位二进制数是否相等的电路。
5．根据实验内容的要求，完成有关实验电路的设计，拟好实验步骤。
数电第2章作业答案
34
习题题解
习题 2.1 灯控制电路如习题 2.1 图所示。试写出电路的功能表、真值表和逻辑表达式。 解：当开关 A、B 同时上扳或下扳时，灯 F 才亮。由此可写出电路功能表如习题表 2.1 所示。开关 A、B 和灯 F 只有两种相反的状态，可选用逻辑 0 和逻辑 1 来代表相应的状态。 然而选用的表示方式不同，所得到的真值表和逻辑表达式也不同。
33
与功能，将集电极开路门或三态门的输出端直接并联，外接公共负载电阻和电源。每个门 实现与非逻辑，两个输出只要有一个是低电平，总的输出就是低电平，只有两个输出都是 高电平，总的输出才是高电平。因此实现了线与逻辑。 题 2.4 抗饱和 TTL 电路为什么可以提高开关速度？ 答：晶体管工作在饱和状态时基区存储大量的载流子，当晶体管由饱和转向截止时， 存储的载流子来不及消散，晶体管不能迅速脱离饱和状态，因此影响与非门的开关速度。 加速饱和管存储电荷的扩散速度，减小对负载电容充电的时间常数，就可以提高开关速度。 题 2.5 ECL 电路为什么具有很高的开关速度？该类电路有什么特点？ 答：ECL 电路中的三极管工作在放大区或截止区，所以消除了由于三极管饱和带来的 存储时间。ECL 电路中的电阻取值小，高、低电平之差小，因此大大缩短了电路节点的上 升时间和下降时间。ECL 电路的输出方式采用射级输出器，其输出电阻小，使负载电容充 电的时间常数减小，因此开关速度高。 题 2.6 CMOS 与非门和 CMOS 或非门从电路结构上看有哪些不同？ 答：与非门是负载部分为并联 PMOS 管，驱动为串联 NMOS 管；或非门负载为串联 PMOS 管，驱动为并联 NMOS 管。 题 2.7 CMOS 门电路与 TTL 门电路相比有哪些优点？ 答：优点主要有以下几点： 1．静态功耗低 2．集成度高，温度稳定性好 3．抗辐射能力强 4．电源利用率高 5．扇出系数大 6．电源取值范围宽 题 2.8 CMOS 门电路不使用的输入端不允许悬空，为什么？ 答：因为 CMOS 电路输入阻抗高，容易受静电感应出现击穿，输入端不能悬空。与非 门多余的输入端接电源正极，或非门接地，低速场合将多余的输入端和有用的信号端并联 使用。 题 2.9 当 TTL 门电路驱动 CMOS 门电路时，是否需要增加接口电路？为什么？ 答：如果 TTL 和 CMOS 电路选择适当的话，不需要另外加任何接口电路。例如 TTL 采用 74LS 系列，CMOS 采用 74HCT 系列。 题 2.10 为什么说电压、电流参数是门电路之间实现正确连接的主要参数？ 答：因为电压和电流参数是门电路实现正常功能的主要参数，所以它们是门电路之间 建立正确连接的主要参数。 题 2.11 74LS 系列和 74 系列相比性能有哪些改进？ 答：1. 为了缩短传输延迟时间，电路中使用肖特基管和有源泄放电路，另外，还将输 入级的多发射极管改用 SBD 代替，由于 SBD 没有电荷存储效应，因此有利于提高电路的 工作速度。电路中还接入了 D3 和 D4 两个 SBD，当电路的输出端由高电平变为低电平时， D4 经 T2 的集电极和 T5 的基极提供了一条通路，一是为了加快负载电容的放电速度，二是 为了加速 T5 的导通过程。另外，D3 经 T2 的集电极为 T4 的基极提供了一条放电通路，加快 了 T4 的截止过程。 2. 为降低功耗，提高了电路中各电阻的阻值，将电阻 R5 原来接地的一端改接到输 出端，以减小 T3 导通时电阻 R5 上的功耗。
数电第二章 门电路
ROFF ＝0，电压UAK ＝0.
2.1.2 二极管的开关特性
二极管符号：
阳极
＋ uD －
阴极
伏安特性曲线：
Ui<0.5V时， 二极管截止， iD=0
UBR
0
iD(mA)
IF
0.5 0.7
uD(V)
伏安特性 Ui>0.7V时， 二极管导通
关门电阻Roff=0.7kΩ
以上分析说明： 悬空的输入端相当于接高电平。为了 防止干扰，一般将悬空的输入端接高电平。
TTL与非门在使用时多余输入端处理：
1. 若悬空，UI=“1”。 2. 接+5V。 3. 输入端并联使用。
讨论：TTL与门、或门、或非门 多余输入端如何处理
四、输入伏安特性——
反映输入电流iI和输入电压uI关系的曲线 1. 输入低电平，即uI＝0V时
逻辑符号：
B
Y
二、二极管或门
A D1
Y
B D2
-12V
uA
uB
uY
0V 0V -0.3V
0V 3V 2.7V
3V 0V 2.7V
3V 3V 2.7V
uA
uB
uY
AB
Y
0V 0V -0.3V 0 0
0
0V 3V 2.7V
01
1
3V 0V 2.7V 1 0
1
3V 3V 2.7V 1 1
1
逻辑式：Y=A+B
R2
b1 c1 T1
T2
逻辑关系：全1则0。
R3
+5V
uO =0.3V Y
数字逻辑教学课件 数字电路2-3-PPT精品文档
A A B B
20H～ ～2FH 2FH 20H
40H～ ～4FH 4FH 40H
G1 G 1 G2A G ’’
2A
Y4 ’ Y 4’ Y5 Y ’’
5
G2B ’ G ’ 2B
Y6 ’ Y 6’ Y7 Y ’’
7
C C
70H～ ～7FH 7FH 70H
(3） 实现逻辑函数
实现多输出组合逻辑电路，且无需化简过程。
DEMUX
Data select lines
A0 A1 A2 G1 G2A G2B
Enable inputs
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
Data outputs
74LS138
A0 A1 A2 G1 G2A LOW G2B LOW Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
(2) 双2:4译码器74LS139 74LS139
00000 00111 01000 01111 10000 10111 11000 11111
G1 G G1 1
GA GB GC
A0 A1 A2
Y0 Y1 Y2 Y 74LS138 3 Y4 Y5 Y6 Y7
用4选1的数据选择器构成16选1的数据选择器
°
D0 D1 D2 D3 E
四 选 一
F
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
用3－8译码器构成4－16译码器
GA GB GC
A0 A1 A2
Y0 Y1 Y2 Y 74LS138 3 Y4 Y5 Y6 Y7
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
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2） 工作原理分析
A B 0 0 1 1 0 1 0 1
L 1 0 0 0
各管工作情况 TN截止、TP导通 TN1、TP2导通、TN2、TP1截止 TN2、TP1导通、TN1、TP2截止 TN导通、TP截止
4 CMOS 传输门 用作模拟开关 （用于采样保持、模数、数模转换等电路中） C Ui Uo Uo TG C Uo Ui
2.3 CMOS门电路
一 MOS场效应管回顾 增强型 N沟道 MOS 场效应管 增强型 P沟道 -uGS 耗尽型 耗尽型 uDS 0 0V uDS iD uGS
iD
0 iD
uGS
iD 0 uGS
0
二 NMOS门电路 1 反相器 UDD Tn2 Uo Ui Tn1 Ui Tn1 UDD Tn2 Uo
速度低于TTL 功耗小于TTL 集成度高于TTL
CMOS
负载能力强 电源电压允许变 化范围大
iD TP UGSN=UDD TN
UGSN=0V uDS UOL=0V 工作原理图解 （两管对称） UOH=UDD
3） 传输特性 UO TN截止 A B
C 0 TN Ui增加 截止区 饱和区 TP Ui减小 可变电阻区 D TP截止 Ui
UDD
2
CMOS与非门电路
TP1 TP2 L A TN2
三 CMOS逻辑门电路
1 CMOS反相器
1） 电路结构 UDD 负载管 P沟道增强型 TP TP Ui TN 工作管 N沟道增强型 简化电路 TN UO Ui UO UDD
互补对称电路 2） 工作原理 Ui＝0V ,TN 截止；TP导通
UO = UDD
Ui＝5V ,TN导通 ；TP截止UO = 0V
UDD TP Ui
T1 M1
UO
复合管
UDD TP
TN
T2
TN 简化电路
M2
MOS逻辑门电路与TTL电路的比较 分类 特点
输入阻抗高 带同类负载能力强 静态功耗小 工作速度低 电源为＋电压 输入阻抗高 静态功耗小 工作速度更低 电源为负电源 静态功耗小 工作速度更低
与TTL电路的比较
NMOS
PMOS
Ui
＋5V －5V C
C C= －5V C = +5V 时TN、TP在Ui＝－5V~+5V之间均不导通相当与开关断开 Ui<－3V TN 导通 C= ＋5V －3V≤Ui < +3V TN、TP同时导通 C = －5V Ui>+3V TP 导通
5 BiCMOS门电路 综合了TTL速度快、带负载能力强和CMOS低功耗两个优势 BiCMOS反相器
1） 电路结构
2） 工作原理分析 A B 0 0 1 1 0 1 0 1 L 1 1 1 0
B
TN1
各管工作情况 TN截止、TP导通 TN1、TP2导通、TN2、TP1截止 TN2、TP1导通、TN1、TP2截止 TN导通、TP截止
3
或非门电路 1） 电路结构
A B
UDD
TP1 TP2
L TN2 TN1
Ui＝0V, Uo＝UDD Ron1 Ui＝ UDD, Uo＝ Ron1＋Ron2 UDD 要求gm1大（Ron1小），保证低电平
2 与非门电路 UDD Tn3 L=AB A B Tn2 Tn1 A
3 或非门电路 UDD Tn3 L=A+B B Tn2 Tn1
工作管串联，输入个数增加时， 输出低电平上升