数字电路--绪论共22页文档
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数字电路 完整课件讲解
• 栅极电容的电荷不易泄漏掉，容易由于外界静电 感应积累电荷，在栅极产生较高的电压，造成栅极 氧化层击穿，损坏MOS管。
2.1.4 MOS 管的开关特性
• 在数字集成电路中，一般都 在输入端加上保护电路。如图 在GS间加保护二极管DZ，当静 电压超过一定限度后，二极管 击穿导通，使静电荷泄放保护 氧化层不被击穿。
二、 CMOS 与非门、或非门、与门和或门
2、CMOS门电路的构图原则
①工作管（NMOS）与负载管（PMOS）要成对出现。 同一对NMOS、PMOS管栅极接在一起作为输入端； NMOS管的B极均接地，PMOS管的B极均接电源 ②工作管相串，相应的负载管应相并；工作管相并 相应的负载管相串。 ③工作管先串后并，则负载管应先并后串，工作管 先并后串，则负载管先串后并。 ④工作管相串为“与”，相并为“或”，由工作 管组 与负载管组联接点引出则倒相。
二个概念：
（1）输出高电平电流IOH
• 输出uo为高电平时，CMOS反相 器中，PMOS管T2导通，NMOS管T1 截止。Io从VDD经TP流出，供给负 载 RL 。 • 这时负载RL是向反相器索取电流，所以常常形 象地称之为拉电流负载，并把反相器能够输出的 最大电流IOH，叫带拉电流负载的能力。
（二）CMOS反相器的静态特性 2、输出特性： uo f (i0 )
（二）CMOS反相器的静态特性 1、输入特性： i I f (u I )
• 正常工作电压情况下，由于MOS 管输入电阻很高，iI≈0；
• 当uI＞VDD＋uDF时，保护二极管
D3导通，电流急剧增加； 当uI< - uDF时，D1导通，i1经D1、
RS流出，见P96图2.3.3（c）
（二）CMOS反相器的静态特性 2、输出特性： uo f (i0 )
2.1.4 MOS 管的开关特性
• 在数字集成电路中，一般都 在输入端加上保护电路。如图 在GS间加保护二极管DZ，当静 电压超过一定限度后，二极管 击穿导通，使静电荷泄放保护 氧化层不被击穿。
二、 CMOS 与非门、或非门、与门和或门
2、CMOS门电路的构图原则
①工作管（NMOS）与负载管（PMOS）要成对出现。 同一对NMOS、PMOS管栅极接在一起作为输入端； NMOS管的B极均接地，PMOS管的B极均接电源 ②工作管相串，相应的负载管应相并；工作管相并 相应的负载管相串。 ③工作管先串后并，则负载管应先并后串，工作管 先并后串，则负载管先串后并。 ④工作管相串为“与”，相并为“或”，由工作 管组 与负载管组联接点引出则倒相。
二个概念：
（1）输出高电平电流IOH
• 输出uo为高电平时，CMOS反相 器中，PMOS管T2导通，NMOS管T1 截止。Io从VDD经TP流出，供给负 载 RL 。 • 这时负载RL是向反相器索取电流，所以常常形 象地称之为拉电流负载，并把反相器能够输出的 最大电流IOH，叫带拉电流负载的能力。
（二）CMOS反相器的静态特性 2、输出特性： uo f (i0 )
（二）CMOS反相器的静态特性 1、输入特性： i I f (u I )
• 正常工作电压情况下，由于MOS 管输入电阻很高，iI≈0；
• 当uI＞VDD＋uDF时，保护二极管
D3导通，电流急剧增加； 当uI< - uDF时，D1导通，i1经D1、
RS流出，见P96图2.3.3（c）
（二）CMOS反相器的静态特性 2、输出特性： uo f (i0 )
第章数字电路PPT课件
⑵对偶规则 如果两个函数式相等，则它们对应的对偶式也相等。 即 若 F1= F2 则F1′= F2′。 ⑶作用：使定理公式的证明减少一半。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
2.1 逻辑代数
2.1.2 逻辑代数的基本规则
3. 对偶规则
⑴对偶式规则： “ · ”、 “ + ”互换； “0”、“1”互换；得到
常用的代数化简方法
例2.1.7 化简 L AD A D AB A C BD AB EF B EF 解： L AD A D AB A C BD AB EF B EF
A AB A C BD AB EF B EF
2 .逻辑代数与 硬件描述语言基础
2.1 逻辑代数 2.2 逻辑函数的卡诺图化简法 2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
教学要求 1、熟悉逻辑代数常用基本定律、恒等式和规则。 2、掌握逻辑代数的变换和卡诺图化简法； 3、了解硬件描述语言Verilog HDL
⑵作用：扩大基本公式的应用范围。
利用摩根定律
BC代替B
例如，根据反演律 A B A B
得： ABC A BC A B C
由此，摩根定律能推广到n个变量：
A1 • A2
•
A •
n
A1
A2
An
A1 A2 A n A1 A • 2 • A • n
2.1 逻辑代数
2.1.3 逻辑函数的代数法化简
1. 逻辑函数的最简与-或表达式
一个逻辑函数可以有多种不同的逻辑表达式，五种常用表达式为：
F(A、B、C) AB AC
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2.1 逻辑代数
2.1.2 逻辑代数的基本规则
3. 对偶规则
⑴对偶式规则： “ · ”、 “ + ”互换； “0”、“1”互换；得到
常用的代数化简方法
例2.1.7 化简 L AD A D AB A C BD AB EF B EF 解： L AD A D AB A C BD AB EF B EF
A AB A C BD AB EF B EF
2 .逻辑代数与 硬件描述语言基础
2.1 逻辑代数 2.2 逻辑函数的卡诺图化简法 2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础
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教学要求 1、熟悉逻辑代数常用基本定律、恒等式和规则。 2、掌握逻辑代数的变换和卡诺图化简法； 3、了解硬件描述语言Verilog HDL
⑵作用：扩大基本公式的应用范围。
利用摩根定律
BC代替B
例如，根据反演律 A B A B
得： ABC A BC A B C
由此，摩根定律能推广到n个变量：
A1 • A2
•
A •
n
A1
A2
An
A1 A2 A n A1 A • 2 • A • n
2.1 逻辑代数
2.1.3 逻辑函数的代数法化简
1. 逻辑函数的最简与-或表达式
一个逻辑函数可以有多种不同的逻辑表达式，五种常用表达式为：
F(A、B、C) AB AC
数字电路ppt课件
主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、
逻辑表达式及波形图表示。
3
模拟电路研究的问题
基本电路元件: 基本模拟电路:
•晶体三极管 •场效应管 •集成运算放大器
• 信号放大及运算 (信号放大、功率放大） • 信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波） • 信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、…）
4
数字电路研究的问题
长中含反， 去掉反。
A B(A A) A B
例如：A ABC DE A BC DE
被吸收
32
3.混合变量的吸收： AB AC BC AB AC
证明： AB AC BC
1
AB AC (A A)BC
正负相对， 余全完。
AB AC ABC ABC AB AC
BA BD BC
38
吸收
例如： AB AC BCD AB AC BC BCD AB AC BC AB AC
33
五、摩根定理
AB AB AB AB
还有更多变量
可以用列真值表的方法证明：
A
B A•B A • B A
B AB
00 01
1
11
01 01
1
01
10 01
0
11
11 10
0
00
34
反演定理：将函数式 F 中所有的
C
开关断为逻辑“0”
E
F
灯亮为逻辑“1”
灯灭为逻辑“0”
20
E
真值表 AB 00 00 01 01 10 10 11 11
A B C
CF 00 11 01 11 01 11 01 11
真值表特点： 任1 则1, 全0则0。
数字电子技术-绪论
•可以是:正弦交流信号
锯齿波
阶梯波
•特点:在时间上是连续的，在某一瞬间 的值可以是一个数值区间内的任何值 （电压或电流）
10
数字信号和模拟信号
• 数字信号─时间上是断续的、离散的电压或 电流波形
•其变化总发生在一系列离散的瞬间，数值大 小和每次增减变化都是某以最小单位的整数 倍，小于这个最小单位的数值是没有物理意 义的！ •特点:用二进制数值0和1表示两种状态
★硬件实验 ★软件仿真 ★软件设计+仿真+硬件实验
课程设计
17
第一章 逻辑代数基础
• • • • • • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 概述 逻辑代数中的三种基本运算 逻辑代数的基本公式和常用公式 逻辑代数的基本定理 逻辑函数及其表示方法 逻辑函数的公式化简法 逻辑函数的卡诺图化简法 具有无关项的逻辑函数及其化简
D
CD
44
图1.7.5
方案 1
例1.7.3的卡诺图化简法
方案 2
原函数
Y AC AC BC BC
45
图1.7.6
例1.7.4的卡诺图
原函数
Y=ABC+ABD+ACD+CD+ABC+ACD
46
实例三
• 设计一个不包含非法组合8421BCD码的 检测器。
• F=∑(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) + d(10,11,12,13,14,15)
绪
论
数字电子技术
Fundamentals of Digital Logic Design
or: Fundamentals of Digital Hardware
数字电路ppt课件
数字电路PPT课件
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
《数字电路技术》PPT课件
精选课件ppt
（1-2）
模拟信号： 正弦波信号 u
锯齿波信号
u
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t t
（1-3）
研究模拟信号时，我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路，包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。
在模拟电路中，晶体管一般工作 在放大状态。
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（1-4）
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（1-11）
每四位2进 十六进制与二进制之间的转换： 制数对应
一位16进 制数
(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D
= [(023+1 22+0 21+1 20) 161
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
(10011100101101001000)O=
(10 011 100 101 101 001 000)D =
( 2 3 4 5 5 1 0 )O
=(2345510)O
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（1-14）
（4）十进制与二进制之间的转换：
（N）D Ki 2i i0
两边除二，余第0位K0
（N 2） Di 1Ki 2i1K 20
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（1-19）
在BCD码中，用四位二进制数表示 0~9十个数码。四位二进制数最多可以 表示16个字符，因此0~9十个字符与这 16中组合之间可以有多种情况，不同的 对应便形成了一种编码。这里主要介绍：
8421码 5421码
2421码 余3码
《数字电路~》PPT课件
N OH I OH 0 .4 10 I IH IIH
综上所述，扇出系数NO=10
例：为保证G1输出的高低电平 能正确传递到G2，要求vO1=VOH、 vI2≥VIH(min)；vO1=VOL、 vI2≤VIL(max)，试计算RP的最大允 许值。所有参数见前
tpHL < tpLH
8ns，12ns
T5管导通时工作在深度饱和状态，其从导通转换为截 止（对应输出从低电平跳变为高电平）的开关时间较 长，因此tpHL < tpLH
二.功耗： 分为静态、动态功耗 见前……
对于TTL电路静态功耗是主要的
§2.4.3 其他类型的TTL门电路
一. 其他逻辑功能的门电路
74S00，问此时GP能驱动多
少同类门？
解： (1) 74LS00 为2输入与非门： 门GP输出低电平时，设可带同类门数为NOL：
N OL
I OL 20 | | 14 I IL 1.43
门GP输出的高电平时，设可带同类门数为NOH：
I OH 1.0 N OH | | 10 由于与非门的输入端为多发射极，当前一级门输出低电 2 I IH 2 T 02.、 05 平时，负载门只要一个输入端为低电平， T5就截止。
悬空的输入端相当于接高电平。
为了防止 干扰，一般应将悬空的输 入端人为接高电平。
例：判断如图TTL电路输出为何状态？ VCC
1 1
Y0
1 0
Y1
10KΩ
1 0
10KΩ
10Ω
Y2
Y0=0
Y1=1
Y2=0
3. 电压传输特性： VO= f（VI）输出电压随输入电压变化
R1 3k
&
R2
VI
综上所述，扇出系数NO=10
例：为保证G1输出的高低电平 能正确传递到G2，要求vO1=VOH、 vI2≥VIH(min)；vO1=VOL、 vI2≤VIL(max)，试计算RP的最大允 许值。所有参数见前
tpHL < tpLH
8ns，12ns
T5管导通时工作在深度饱和状态，其从导通转换为截 止（对应输出从低电平跳变为高电平）的开关时间较 长，因此tpHL < tpLH
二.功耗： 分为静态、动态功耗 见前……
对于TTL电路静态功耗是主要的
§2.4.3 其他类型的TTL门电路
一. 其他逻辑功能的门电路
74S00，问此时GP能驱动多
少同类门？
解： (1) 74LS00 为2输入与非门： 门GP输出低电平时，设可带同类门数为NOL：
N OL
I OL 20 | | 14 I IL 1.43
门GP输出的高电平时，设可带同类门数为NOH：
I OH 1.0 N OH | | 10 由于与非门的输入端为多发射极，当前一级门输出低电 2 I IH 2 T 02.、 05 平时，负载门只要一个输入端为低电平， T5就截止。
悬空的输入端相当于接高电平。
为了防止 干扰，一般应将悬空的输 入端人为接高电平。
例：判断如图TTL电路输出为何状态？ VCC
1 1
Y0
1 0
Y1
10KΩ
1 0
10KΩ
10Ω
Y2
Y0=0
Y1=1
Y2=0
3. 电压传输特性： VO= f（VI）输出电压随输入电压变化
R1 3k
&
R2
VI
数字电路绪论PPT学习教案
定义了一组基本特性，从不同角度来定 量集成电路的设计质量：
集成电路的成本 功能性和稳定性 性能 功耗和能耗
第10页/共46页
10
集成电路的成本
成本 = 可变成本 + 固定成本
第11页/共46页
11
固定成本 (Fixed Cost)
设计成本
固定成本与产品生产或售出的数量无关； 设计所花费的时间和人工是IC固定成本的 一个重要组成部分，它主要受设计复杂性、技 术难度及设计人员产出率的影响； 固定成本中还包括间接成本，即包括R&D（ 研究和开发）费用、生产设备、市场和销售 费用以及基础设施建设费等。
定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间 ，表示一个信号通过逻辑门时所经历的延时，反映了 逻辑门对输入信号变化的响应的快慢。
tpLH：门的输出由低电平向高电平翻转的响应时间； tpHL：门的输出由高电平向低电平翻转的响应时间；
Propagation Delay:
tp = (tpHL + tpLH)/2
2
第2页/共46页
第四章 数字电路绪论
第3页/共46页
集成电路的分类
根据IC的规模分类：
SSI， MSI， LSI， VLSI， ULSI， SOC
根据器件结构或工艺分类：
Bipolar, MOS(NMOS, PMOS, CMOS), BiCMOS, GaAs, GeSi, SOI
根据IC的功能分类：
第41页/共46页
41
上升 /下降时间 (Rise / Fall Time)
定义为信号波形稳态值的10%和90%之间的时 间，反映了信号在不同的电平间翻转的快慢。
信号的上升和下降时间很大程度上取决于驱动 门的强度及其负载。
集成电路的成本 功能性和稳定性 性能 功耗和能耗
第10页/共46页
10
集成电路的成本
成本 = 可变成本 + 固定成本
第11页/共46页
11
固定成本 (Fixed Cost)
设计成本
固定成本与产品生产或售出的数量无关； 设计所花费的时间和人工是IC固定成本的 一个重要组成部分，它主要受设计复杂性、技 术难度及设计人员产出率的影响； 固定成本中还包括间接成本，即包括R&D（ 研究和开发）费用、生产设备、市场和销售 费用以及基础设施建设费等。
定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间 ，表示一个信号通过逻辑门时所经历的延时，反映了 逻辑门对输入信号变化的响应的快慢。
tpLH：门的输出由低电平向高电平翻转的响应时间； tpHL：门的输出由高电平向低电平翻转的响应时间；
Propagation Delay:
tp = (tpHL + tpLH)/2
2
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第四章 数字电路绪论
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集成电路的分类
根据IC的规模分类：
SSI， MSI， LSI， VLSI， ULSI， SOC
根据器件结构或工艺分类：
Bipolar, MOS(NMOS, PMOS, CMOS), BiCMOS, GaAs, GeSi, SOI
根据IC的功能分类：
第41页/共46页
41
上升 /下降时间 (Rise / Fall Time)
定义为信号波形稳态值的10%和90%之间的时 间，反映了信号在不同的电平间翻转的快慢。
信号的上升和下降时间很大程度上取决于驱动 门的强度及其负载。
第6部分数字电路-
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6.3 触发器
触发器：
是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二 进制码。
特点：
（1）有两个稳定状态“0”态和“1”态，也称为双稳态触发器； （2）在触发信号的作用下，能从一个稳态翻转到另一个稳态， 因此取名触发器。 （3）在触发信号消失后，新获得的状态能保存下来，具有 记忆功能。
数字信号 t
尖顶波
非数字信号
t
注意：
这里的“0”和“1”不代表数值的大小，
只表示两种对立的状态。
脉冲信号
正逻辑：高电平为“1”，低电平为“0”
负逻辑：高电平为“0”，低电平为“1”
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处理模拟信号的电路称为模拟电路。
处理数字信号的电路称为数字电路。
数字电路的特点：
(1) 数字电路有利于集成化 数字电路中，数字信号只有高、低电平两种状态。在其
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（3）二 十进制数相互转换 ① 二进制数转换为十进制数 方法：将二进制数各位数值相加，得到等值的十进制数。
如：( 1) 0 2 1 0 2 3 0 1 2 2 0 2 1 1 2 0 (1 9 0)
② 十进制数转换为二进制数 方法：除2取余法。
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现 态
基本RS触发器真值表（特性表）
次 态
：
：
输S
R
Qn Qn+1 逻辑功能
输
入
入
信 号0 到
1
0 1
1
置1
信 号 到
来 之
1
0
0 1
0
置0
来 之
6.3 触发器
触发器：
是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二 进制码。
特点：
（1）有两个稳定状态“0”态和“1”态，也称为双稳态触发器； （2）在触发信号的作用下，能从一个稳态翻转到另一个稳态， 因此取名触发器。 （3）在触发信号消失后，新获得的状态能保存下来，具有 记忆功能。
数字信号 t
尖顶波
非数字信号
t
注意：
这里的“0”和“1”不代表数值的大小，
只表示两种对立的状态。
脉冲信号
正逻辑：高电平为“1”，低电平为“0”
负逻辑：高电平为“0”，低电平为“1”
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处理模拟信号的电路称为模拟电路。
处理数字信号的电路称为数字电路。
数字电路的特点：
(1) 数字电路有利于集成化 数字电路中，数字信号只有高、低电平两种状态。在其
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（3）二 十进制数相互转换 ① 二进制数转换为十进制数 方法：将二进制数各位数值相加，得到等值的十进制数。
如：( 1) 0 2 1 0 2 3 0 1 2 2 0 2 1 1 2 0 (1 9 0)
② 十进制数转换为二进制数 方法：除2取余法。
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现 态
基本RS触发器真值表（特性表）
次 态
：
：
输S
R
Qn Qn+1 逻辑功能
输
入
入
信 号0 到
1
0 1
1
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信 号 到
来 之
1
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0 1
0
置0
来 之
数字电路课件
早期发展
20世纪50年代，晶体管和集成电 路的出现为数字电路的发展奠定
了基础。
中期发展
20世纪60年代，集成电路的快速 发展使得数字电路逐渐小型化、低 功耗化。
现代发展
20世纪70年代至今，随着超大规模 集成电路技术的出现，数字电路的 应用越来越广泛，涉及到各个领域 。
02 数字电路基础
02 数字电路基础
。
可编程逻辑电路
可编程逻辑电路是一种可以通过 编程实现特定逻辑功能的数字电
路。
可编程逻辑电路的特点是具有高 度的灵活性和可编程性，可以根 据需要实现各种复杂的逻辑功能
。
可编程逻辑电路的分析和设计方 法主要包括硬件描述语言（HDL ）、可编程逻辑器件（PLD）等
。
04 数字电路的设计与实现
04 数字电路的设计与实现
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
优化时钟信号
合理设计时钟信号，减小时钟抖动，提高电路的 稳定性。
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
控制应用
数字电路在各种控制应用 中发挥着关键作用，如工 业控制、智能家居控制等 。
数字电路的应用
01
02
03
计算机硬件
数字电路是计算机硬件的 重要组成部分，如CPU、 内存、硬盘等都离不开数 字电路。
通信系统
数字电路在通信系统中发 挥着重要作用，如数字信 号处理、调制解调、数字 滤波等。
20世纪50年代，晶体管和集成电 路的出现为数字电路的发展奠定
了基础。
中期发展
20世纪60年代，集成电路的快速 发展使得数字电路逐渐小型化、低 功耗化。
现代发展
20世纪70年代至今，随着超大规模 集成电路技术的出现，数字电路的 应用越来越广泛，涉及到各个领域 。
02 数字电路基础
02 数字电路基础
。
可编程逻辑电路
可编程逻辑电路是一种可以通过 编程实现特定逻辑功能的数字电
路。
可编程逻辑电路的特点是具有高 度的灵活性和可编程性，可以根 据需要实现各种复杂的逻辑功能
。
可编程逻辑电路的分析和设计方 法主要包括硬件描述语言（HDL ）、可编程逻辑器件（PLD）等
。
04 数字电路的设计与实现
04 数字电路的设计与实现
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
优化时钟信号
合理设计时钟信号，减小时钟抖动，提高电路的 稳定性。
提高电路性能
选择合适的器件
根据电路需求选择性能优良的器件，提高电路性 能。
优化电路结构
通过改进电路结构，提高信号传输速度和降低信 号延迟。
控制应用
数字电路在各种控制应用 中发挥着关键作用，如工 业控制、智能家居控制等 。
数字电路的应用
01
02
03
计算机硬件
数字电路是计算机硬件的 重要组成部分，如CPU、 内存、硬盘等都离不开数 字电路。
通信系统
数字电路在通信系统中发 挥着重要作用，如数字信 号处理、调制解调、数字 滤波等。
数字电路09前言n-27页精选文档
模拟系统-----能对模拟信号进行加工、传递和存储的实体， 这个实体由实现各种功能的电子电路相互连接而成。
模∕数转换 → 将模拟信号转换为数字信号（简称A ∕ D 转换） 数∕模转换 → 将数字信号转换为模拟信号（简称D∕A ）
一、数字电路的概述
模拟电路与数字电路及区别
模拟电路： 处理的信号是 模拟信号
电路状态的转换 不是在同一时钟
的控制下进行
电平异步时 序逻辑电路
由组合电路与延时电 路组成，电路在电平
控制下转换
一、数字电路的概述
数字逻辑与电路的基本内容
基本逻辑门电路
基本门、三态门、OC 门
组合逻辑电路 时序逻辑电路
编译码器、数据选 择、比较器、启动、
可编程器件
触发器、寄存器、计数器
存储器电路 脉冲整形电路
Xa(t) 前置预
滤波器
A/D转 X (n) 数字信号 Y (n) D/A转
换器
处理器
换器
模拟滤 Ya(t)
波器
数字信号处理系统简单框图
数字滤波器和数字频谱分析是数字信号处理的两个分支， 可进行 复杂的数学运算，例如数学逼近，傅里叶变换、Z变换、快速傅里叶 变换、卷积积分等。所以，数字信号处理应用非常广泛，凡是用数字 方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等都是数字信 号处理的研究对象。
系数只字有电真路和：假数、字有电和表路无格只，作能不为处存逻理在辑数连模字型信，号也，可是以物使用状态
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数字逻辑模型及特点：所谓数字逻辑模型，是
课件数字电路.ppt
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
对偶定理：如果两个逻辑式相等，则它们的对偶 式也相等。
利用对偶规则,可以使要证明及要记忆的公 式数目减少一半。
逻辑函数及其表示方法
逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
反演定理 对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中
的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量， 反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函 数Y的反函数Y′（或称补函数）。这个规则称为反 演定理。
对偶定理
对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式 中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则 可得到的一个新的函数表达式 YD, YD称为Y的对偶 式。
基本公式
0-1
律：
A A
0 A 1 A
A 1 1 A 0 0
互补律： A A 1 A A 0
分别令A=0及 A=1代入这些 公式，即可证 明它们的正确 性。
重叠律： A A A A A A
数字电路全部PPT课件
（10、11、12、13、14、15）
. 位置表示法：(N)16 = (Hn-1Hn-2...H0 H-1H-2..) 16
按权展开式：
(N)2=Hn-116n-1+Hn-216n-2+...+H0160+H-116-1+H-216-2+...
（C07.A4)16= （C07.A4)H= C07.A4H= 12×162+0×161+7×160+10×16-1+4×16-2
小数部分
二、常用计数体制
1、十进制（Decimal）
. （N）10= (Dn-1Dn-2...D0 D-1D-2.. ) 10
(271．59)10＝ 2×102十7×101十1×100十5×10-1十9×10-2
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2、二进制（Binary）
基数 ： 2
位权：2i
数符Bi: 0、1 (可以用低、高电平表示)
正数的三种代码相同，都是数值码最高位加符号位 “0”。
即X≥0时,真值与码值相等,且:X=[X]原= [X]反= [X]补例： 4位二进制数X=1101和Y=0.1101
[X]原= [X]反= [X]补= 01101, [Y]原= [Y]反= [Y]补= 0.1101
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三、二——十进制编码（Binary Code Decimal码）
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二、十六进制与二进制转换
1、十六进制转换为二进制 根据数值关系表用四位二进制数码逐位替代各位
十六进制数码。 （52.4)16=(01010010.0100)2 =(1010010.01)2 2、二进制转换为十六进制 将二进制数从小数点起，分别按整数部分和小数
《数字电路》PPT课件
VCC
RC F
A B
&
F
4.或非门 真 A 0 0 1 1 值 B 0 1 0 1 表 F A 1 B 0 0 0 Rb1
VCC RC
F=A+B
Rb2 －Vbb
A B
1 ≥
F
1.根据工作环境温度和电源电压工作范围的 差别分为54系列和74系列。
2.根据工作速度和功耗分:
系列 典型(tpd =10nS) 国际标准 74×××
一、理想开关
闭合 静态特性 断开 动态特性: △t RAB ->∞ 0( 断开 △t 闭合) RAB=0 U A
B
R
二、二极管开关 1.静态特性 二极管开关电路及特性曲线如图所示:
ID
UD A B R
UBR
ID
1/rD
IS Ⅱ
Ⅲ
UD
UTH
UD
I D I S (e
VT
1)
硅管 UTH=0.7V
c
b
e
二、动态特性 在动态情况下，由于三极管内部电荷的建立和 消散过程均需要一定的时间，故IC和UO的变化均 滞后于Ui的变化。 Ui
t
IC UO
t
ton
toff
t
1.二极管与门
VCC 真 值 表 A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
功 能 表
A 0V 0V 5V 5V B 0V 5V 0V 5V F 0V 0V 0V 5V
IC=βIb
3.饱和状态(等效开关导通)
Ube>0(e结正偏)
Ubc>0(c结正偏) 饱和状态: Ib≥Ibs= VCC Ib Ui Rb IC RC