数字电路基本概念

数字电路基本概念

第一章

由于模拟信息具有连续性，实用上难于存储、分析和传输，应用二值数值逻辑构成的数字电路或数字系统较易克服这些困难，其实质是利用数字1和0来表示这些信息。

1.二值数值逻辑：常用数字0和1来表示数字信号，这里的0和1不是十进制的数字，而是逻辑0和逻辑1。

2.二值数字逻辑的产生，是基于客观世界的许多事物可以用彼此相关又相互对立的两种状态表示；而且在电路上，可用电子器件的开关特性来实现，由此形成离散信号电压或数字电压。

(1)技术上容易实现。用双稳态电路表示二进制数字0和1是很容易的事情。

(2)可靠性高。二进制中只使用0和1两个数字，传输和处理时不易出错，因而可以保障计算机具有很高的可靠性。

(3)运算规则简单。与十进制数相比，二进制数的运算规则要简单得多，这不仅可以使运算器的结构得到简化，而且有利于提高运算速度。

(4)与逻辑量相吻合。二进制数0和1正好与逻辑量“真”和“假”相对应，因此用二进制数表示二值逻辑显得十分自然。

(5)二进制数与十进制数之间的转换相当容易。人们使用计算机时可以仍然使用自己所习惯的十进制数，而计算机将其自动转换成二进制数存储和处理，输出处理结果时又将二进制数自动转换成十进制数，这给工作带来极大的方便。

3.逻辑状态：客观世界的许多事物可以用彼此相关又相互对立的状态。

4.脉冲波形：当某波形仅有两个离散值时。

数字波形是逻辑电平对时间的图形表示。

5..占空比表示脉冲宽度占整个周期的百分数。

6.上升时间：从脉冲幅值的10%到90%所经历的时间。

7.下降时间：从脉冲幅值的90%下降到10%所经历的时间。

8.脉冲宽度：脉冲幅值的50%的两个时间点跨越的时间。

9.数据率或比特率：每秒钟所传输数据的位数。

10.时序图：表示时间关系的多重数字波形图。

11.存储器：用来存储二值数据的数字电路。

12.正逻辑：1表示高电平，0表示低电平。

13.负逻辑：与正逻辑相反。

14.表达电路功能主要用：功能表、真值表、逻辑表达式、波形图。

15.当前两种主要的逻辑门电路是组合逻辑电路和时序逻辑电路。

16.逻辑门是数字电路的基本单元。

17.数字电路与数字集成器件的关系：现代数字电路使用半导体工艺制成的若干数字集成器件构造成而成的。

18.数字电路从整体上分为：小规模、中规模、大规模、超大规模、甚大规模五类。

19.集成度：每一片芯片上所包含的三极管的个数。

20.十进制：是以10为基数的计数体制，任何一个数都可以用1，2，3，4，5，6，7，8，9来表示，其计数规律是逢十进一。

21.位权：数值在不同位置上的倍率值，对于多位数，处在某一位上的“l”所表示的数值的大小，称为该位的位权。

22.为什么计算机或数字系统中通常用二进制数？

答：（1）二进制的数字装置简单可靠，所用元件少；二进制只有两个数码0和1，因此，它的每一位数可用任何具有两个不同稳定状态的元件来表示。

（2）二进制的基本运算规则简单，运算操作方便。

缺点：二进制表示一个数时，位数多；将人们熟悉的十进制数输入计算机时，需要转换成二进制数，运算后，再将二进制数转换成十进制的数显示。

23.八进制和十六进制：由于使用二进制数经常是位数很多，不便书写和记忆，因此在数字计算机的资料中常采用十六进制和八进制来表示二进制数。UNIX系统的档案权限使用八进制，十六进制常用于数字技术、微处理器、计算机和数据通信中。

24.BCD码：在这种编码中，用4位二进制数来表示十进制数中的0-9十个数码。

25.BCD码可分为有权码和无权码两类：有权BCD码有8421码、2421码、5421码，其中8421码是最常用的；无权BCD码有余3码、格雷码等。

26.8421 BCD码是最基本和最常用的BCD码，它和四位自然二进制码相似，各位的权值为8、4、2、1，故称为有权BCD码。

27.格雷码：相邻的两个码组之间仅有一位不同，因而常用于模拟量的转换中，当模拟量发生微小变化而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅改变一位，这样与其他码同时改变两位或多位的情况相比更可靠，即减少出错的可能性。

28.奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中"1"的个数恒为奇数或偶数的编码方法,它是一种检错码。

29.为什么8421码是最常用的？

30.逻辑代数，又称布尔代数：逻辑代数是按一定的逻辑规律进行运算的代数，虽然它和普通代数一样也是用字母表示变量，但逻辑代数中的变量（逻辑代数）只有两个值，即0和1，没有中间值，且0和1并不表示数量的大小，而是表示对立的逻辑状态。

31.与逻辑：只有当一件事的几个条件全部具备后，这件事才发生。

32.或逻辑：当一件事的几个条件只要有一个条件得到满足时，这件事就会发生，

33.非逻辑：一件事情的发生是以其相反的条件为依据的。

34.真值表：表征逻辑事件输入和输出之间全部可能状态的表格。

35.分析数字电路或数字系统的工具是逻辑代数。

第二章

1.用来接通或断开电路的开关器件应具有两种工作状态：一种是接通（要求其阻抗很小，相当于短路），另一种是断开（要求其阻抗很大，相当于开路）。

2.二极管的开关特性表现在正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。

3.反向恢复过程：二极管有正向导通转为反向截止所经过的转换过程。

4.二极管的开关速度受到限制的原因：反向恢复时间的存在。

5.产生反向恢复过程的原因：电荷存储效应。

6.电荷存储效应：正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象。

7.二极管的开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上是由于电荷存储效应所引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间

8.开通时间：二极管从截止转为正向导通所需的时间。

9.数字电路中BJT工作在截止和饱和状态，截止相当于开关断开，饱和相当于开关闭合。

10.影响BJT开关速度的因素有：开通时间和关闭时间；开通时间是建立基区电荷时间，关闭时间是存储电荷消散的时间。最主要的因素是关闭时间。

11.与门电路：输入作为条件，输出作为结果，输入与输出量之间能满足与逻辑关系的电路。

12.或门电路：输入输出量之间能满足或逻辑关系的电路。