数字电路的分类 3、按电路类型分类
数字电子技术第1单元数字电路基础知识
第二部分 相 关 知 识
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
数字电路概述
计数体制
码制 逻辑代数基础
逻辑函数的化简
数字逻辑门电路
1.1 数字电路概述
1.1.1 什么是数字电路
1．数字电路的特点
• 数字信号目前常取二值信息，它用两个有 一定数值范围的高、低电平来表示，也可 用两个不同状态的逻辑符号如“1”或“H” 和“0”或“L”来表示。
第1单元 数字电路基础知识
第一部分 任 务 导 入
• 数字电路是电子技术的另一大类，广泛应 用于各个领域的各种电子电路之中。
• 图1-1所示为由数字集成块构成的触摸LED 追逐电路。 • 该电路主要是由数字门（如IC1）与数字 计数器（如IC2）共同构成的。
图1-1 数字集成块构成的触摸LED追逐电路
③ 数字电路不仅能完成数值运算，还可以 进行逻辑运算与判断，在控制系统中这是 不可少的，因此又把数字电路称作“数字 逻辑电路”。
1.1.3
数字电路与脉冲电路的异同
• 脉冲信号是短促的断续作用的电压或电流信 号，图1-4所示为常见的脉冲信号波形。 • 除正弦波和它的合成信号外，其他形式的信 号都属于脉冲信号。
3．二进制数运算规则
2．十进制数的计数原则
• 十进制数的计数原则是：逢10进1，借1当10。
• 例如，十进制数3743. 3由5位数字组成，小 数点左边有4位，右边有1位。
• 这个数实际上是由以下多项式缩写而成的， 即
3743.3=3×103+7×102+4×101+3×100+3×10−1
• 依此类推，任何一个n位整数、m位小数 的十进制数(N)10均可记为
计算机组成原理02计算机的逻辑部件
算决定的。
（2）逻辑函数的表示方法
逻辑表达式——由逻辑变量和与、或、非三种运算符 所构成的表达式
真值表——将输入逻辑变量的各种可能取值和相应的 函数值排列在一起而组成的表格。
逻辑图——用规定的图形符号来表示逻辑函数运算关 系的网络图形。
运算法则： 0·0=0，0·1=0，1·0=0，1·1=1
2、逻辑代数中的三种基本运算——或运算
决定某一事件发生的所有条件中，只要有一个或一个以上的条 件具备，这一事件就会发生，这种因果关系称为或逻辑。
A +U
B
F
或逻辑真值表
A
B
F
0
0
0
0
1
1
A ≥1 F
B A
F B
F AB 或F A B
卡诺图——是一种几何图形，主要用来化简逻辑函数 表达式。
波形图——用电平的高、低变化动态表示逻辑变量值 变化的图形。
硬件描述语言——采用硬件描述语言来描述逻辑函数 并进行逻辑设计的方法。目前应用最为广泛的有 ABLE-HDL、VHDL等。
逻辑表达式
逻辑表达式的书写及省略规则：
（1）进行非运算可不加括号。例如，A、A B等 （2）与运算符一般可省略。例如，A • B可写成AB （3）在一个表达式中，如果既有与运算，又有或运算，则按先与后或 的规则省去括号。例如，（A • B）（C • D）可写成AB CD （4）由于与运算和或运算都满足结合律，因此，(A B) C或A （B C）
直观明了。输入变量取值一旦确定之后，即可在 真值表中查出相应的函数值。
把一个实际逻辑问题抽象成为数学问题时，使用 真值表是最方便的。
1.数字电路又称二值数字逻辑,对数字信号进行传递、变换、
2.数字电路的分类
① 按电路类型分类： 组合逻辑电路 时序逻辑电路
②按集成度分类（见下表）
③按半导体的导电类型分类 •双极型电路（MOS场效应管） •单极型电路（晶体管）
3. 数字系统
数字系统是由实现各种功能的逻辑电路互相连 接构成的整体，它能交互式的处理用离散形式表示 的信息。
从概念上讲，凡是用数字技术来处理和传输信 息的系统都可以称为数字系统。本课程所指的数字 系统，是指由数字逻辑电路构成的纯硬件数字系统。
4. 数字系统中的两种运算类型
算术运算和逻辑运算。
5.数字逻辑电路研究的主要问题
数字逻辑电路主要研究电路输出信号状态与输入信 号状态之间的逻辑关系。它包含逻辑电路分析和逻辑电 路设计两个方面的内容。理论基础是逻辑代数。
逻辑电路分析：是要了解一个给定电路所实现的逻 辑功能；
逻辑电路设计：是根据实际问题提出的功能要求， 构造出实现该功能的电路。
1.数字电路
又称二值数字逻辑，对数字信号进行传递、变
换、运算、存储以及显示等处理的电路。它们可以 用电子器件的开关特性来实现。产生离散信号电压 或数字电压。
离散信号电压或数字电压通常用逻辑电平来表示。 例如，逻辑电平与电压值的关系可用下表来描述：
电压(V) +5 0
二值逻辑 1 0
电平
H(高电平) L(低电平)
2、可靠性高 •数字电路的抗干扰能力强，固而可靠。现在，越 来越多的模拟产品被数字产品所替代，从手表到电 视机、手机等等。
•在信号的传送过程中，数字传送比模拟传送也要 可靠的多。
3、集成度高
8、数字电路的分析方法与测试技术
1 分析方法
•数字电路的研究对象是电路的输入与输出之间的 逻辑关系； •三极管工作在开关状态，所以，分析方法不能再 是模拟电路中的图解法、小信号模型分析法，而是 采用布尔代数、真值表、卡诺图、逻辑表达式、逻 辑图、时序图等。
从集成度来说,数字集成电路的分类(一)
从集成度来说,数字集成电路的分类(一)
数字集成电路的分类
按功能分类
•组合逻辑电路：由门电路组成，根据输入信号的组合产生输出信号。
•时序逻辑电路：根据时钟信号的变化产生输出信号，具有状态和记忆功能。
•存储器：用于存储和读取数据的电路，例如RAM和ROM。
•控制电路：用于控制其他电路或系统的运行的电路。
按规模分类
•大规模集成电路（LSI）：集成度较高的电路，通常包含数千个逻辑门。
•中等规模集成电路（MSI）：集成度适中的电路，包含数十到数百个逻辑门。
•小规模集成电路（SSI）：集成度较低的电路，通常只包含几个逻辑门。
按工艺分类
•PMOS：使用p型MOSFET器件制造的电路，适用于工艺落后。
•NMOS：使用n型MOSFET器件制造的电路，速度较快但功耗较高。
•CMOS：使用p型MOSFET和n型MOSFET器件制造的电路，兼具速度和功耗优势。
按应用领域分类
•通信集成电路：用于无线通信和有线通信等领域，如手机芯片和光通信芯片。
•测量与控制集成电路：用于仪器仪表、自动化控制等领域。
•计算机集成电路：包括中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）等用于计算机内部的电路。
•模拟与混合信号集成电路：用于音频、视频、模拟信号处理等领域。
按硬件级别分类
•数字电路：采用离散的数值进行处理和传输的电路。
•模拟电路：采用连续的信号进行处理和传输的电路。
•模拟-数字混合电路：同时包含模拟和数字电路的混合电路。
以上是数字集成电路的一些常见分类，不同的分类方式可以帮助
我们更好地理解和应用数字集成电路。
数字集成电路的分类
数字集成电路的分类数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法。
1.按结构工艺分按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类。
图如下所示。
世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路。
半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为TTL、CMOS、ECL三大类。
ECL、TTL为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。
双极型集成电路主要有TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型。
其中TTL电路的性能价格比最佳，故应用最广泛。
ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。
它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。
在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间tpd可小至1ns。
这种门电路输出阻抗低，负载能力强。
它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大。
MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。
MOS集成电路又分为PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型。
MOS电路中应用最广泛的为CMOS电路，CMOS数字电路中，应用最广泛的为4000、4500系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品。
数字电路整理综述
数字电路整理（第五版）第一章 数字逻辑概论 1、数字集成电路的分类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 电路从集成度不同，数字集成电路可分为小规模（最多12个）、中规模（<99）、大规模(<9999)、超大规模(<99999)和甚大规模五类(>1000000)。
2、模拟信号与数字信号模拟信号：时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 数字信号：在时间上和数值上均是离散的信号3、数字波形的两种类型第一种非归零型，第二种归零型（一个周期内必归零） 4.重要参数（1）比特率 --- 每秒钟转输数据的位数 (2) 周期性和非周期性（非理想）（3）脉冲宽度 (tw )---- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 （4）占空比 Q ----- 表示脉冲宽度占整个周期的百分比（5）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 ) 5、几种进制数及其转换二进制：以2为基数的计数体制（B ）（0.1） 十进制：以10为基数的计数体制（D ）（0~9）O t八进制：以8为基数的计数体制(O)（0~7）十六进制：以16为基数的计数体制(H)（0~9、A~F）1)、十进制数转换成二进制数：a. 整数的转换：“辗转相除”法:将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零，所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数。
（2n-1……….2 ³+2 ²+2 ¹+2 º）b. 小数的转换：将十进制小数每次除去上次所得积中的整数再乘以2，直到满足误差要求进行“四舍五入”为止，就可完成由十进制小数转换成二进制小数。
（2-1+2-2+2-3+………）2)、二--十六进制之间的转换转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左向右，四位一组，不够四位的添零补齐，则每四位二进制数表示一位十六进制数。
(完整版)《数字电子技术》知识点
《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1．数字信号、模拟信号的定义2．数字电路的分类3．数制、编码其及转换要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。
举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4．基本逻辑运算的特点与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变 1， 1变零；要求：熟练应用上述逻辑运算。
5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。
6．逻辑代数运算的基本规则①反演规则：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）。
这个规则称为反演规则。
②对偶规则：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Y ＇，Y ＇称为函Y 的对偶函数。
数字电路基本概念和分类
数字电路基本概念和分类数字电路是计算机科学和电子工程领域中的重要概念之一。
它是由逻辑门组成的电路，能够进行数字信号的处理和转换。
本文将介绍数字电路的基本概念和分类，并探讨其在现代科技中的重要性。
一、数字电路的基本概念数字电路是一种基于二进制逻辑的电路系统。
它使用0和1表示逻辑状态的开关，并在开关之间传递电信号来实现逻辑功能。
数字电路的基本元件是逻辑门，包括与门、或门、非门、异或门等。
这些逻辑门可以组合成复杂的电路，并通过电信号的传递来实现各种功能。
数字电路最基本的特征是离散性和可编程性。
与模拟电路相比，数字电路的运算对象是离散的信号，可以经过编程来改变其功能和行为。
这使得数字电路在信息处理和存储方面具有广泛的应用。
二、数字电路的分类根据不同的功能和应用，数字电路可以分为多种类型。
以下是几种常见的数字电路分类：1. 组合逻辑电路：组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，根据输入信号的组合来决定输出信号的电路。
组合逻辑电路没有存储器件，只依赖输入信号的状态进行计算，可以实现布尔代数的逻辑运算。
2. 时序逻辑电路：时序逻辑电路是在组合逻辑电路的基础上引入了存储器件，如触发器和寄存器。
它不仅依赖输入信号的组合，还依赖过去的状态和时钟信号来计算输出信号。
时序逻辑电路常用于存储和处理时序信息，如时钟频率的分频和同步信号的生成。
3. 存储器：存储器是一种特殊的数字电路，用于存储和读取信息。
它具有存储和检索数据的功能，是计算机系统的核心组成部分。
存储器按照不同的存取方式和工作原理，可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）等类型。
4. 程序逻辑控制器（PLC）：PLC是一种广泛应用于工业自动化控制系统的数字电路。
它通过组合逻辑和时序逻辑来控制和管理各种生产设备。
PLC具有高度的可编程性和灵活性，可以实现复杂的控制逻辑和协调多个设备的工作。
三、数字电路在现代科技中的应用数字电路广泛应用于计算机科学、电子通信、自动化控制等领域。
数字电路基础—数字电路的分类(电子技术课件)
• 根据电路结构不同分 分立元件电路
将晶体管、电阻、电容等元器件用导线 在线路板上连接起来的电路。
• 根据半导体的导电类型不同分 双极型数字集成电路
以双极型晶体管作为基本器件 例如 TTL
集成电路
将上述元器件和导线通过半导体制造工 艺做在一块硅片上而成为一个不可分割 的整体电路。
单极型数字集成电路
高集成度的数字逻辑系统 例如：各种型号的单片机，即在一片硅片上集成一 个完整的微型计算机
逻辑部件 包括：计数器、 译码器、编码器、数据选择器、 寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等
大规模集成电路 100 ~ 1000 门/片或 1000 数字逻辑系统
LSI
~100000 个元件/片
包括：中央控制器、存储器门/片或大于
VLSI
10 万个元件/片
以单极型晶体管作为基本器件 例如 CMOS
三、数字电路的分类
• 根据集成密度不同分
集成电路分类
集成度
电路规模与范围
小规模集成电路 1 ~ 10 门/片或10 ~ 100 逻辑单元电路
SSI
个元件/片
包括：逻辑门电路、集成触发器
中规模集成电路 MSI
10 ~ 100 门/片或 100 ~ 1000 个元件/片
数字电路概述
数字电路的应用
01
02
03
04
计算机硬件
数字电路是计算机硬件的核心 组成部分，如CPU、内存、
硬盘等。
通信系统
数字电路用于实现通信系统中 的信号编码、解码、调制、解
调等功能。
控制系统
数字电路用于控制系统的信号 处理、控制算法实现等。
数字信号处理
数字电路用于实现数字信号处 理算法，如滤波、频谱分析等
集成电路的发展趋势
集成度不断提高
随着半导体制造工艺的进步，集成电路的集成度越来越高， 芯片上集成的晶体管数量越来越多，性能也日益强大。
异构集成技术
为了满足不同应用的需求，集成电路技术正在向异构集成 方向发展，即将不同类型的芯片集成在同一个封装内，实 现更高效、更低功耗的系统集成。
3D集成技术
3D集成技术通过将多个芯片堆叠在一起，实现更短的距离 和更高的连接密度，从而提高性能和降低功耗。
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是数字电路的基本逻辑单元，用于实现逻辑运算和信号转换。
详细描述
逻辑门电路有与门、或门、非门等基本类型。它们遵循布尔逻辑运算规则，能够实现信号的逻辑运算和转换，是 构成复杂数字系统的基础。在数字电路中，逻辑门电路广泛应用于组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计。
03
数字电路的基本运算
数字电路设计自动化的发展趋势
01 02
高级综合工具
随着数字电路设计的复杂度增加，高级综合工具的需求越来越大。这些 工具能够将高层次的设计语言转换为低层次的电路结构，大大提高了设 计的效率和准确性。
自动化布局布线
自动化布局布线技术能够快速、准确地完成电路板的布局和布线，减少 了人工干预和错误率，提高了设计的可靠性和生产效率。
数字电路总结
数字电路总结（2009）-、数字电路的概念二数字信号的概念1定义：在时间上、幅度上均离散的信号就是数字信号2种类：二值信号和多值信号3表示：高电平和低电平4电平与电压的区别：5 0、1与高低电平的关系（正逻辑、负逻辑）6高、低电平的电压范围1）T TL、CMOS器件有所不同2）相同器件输入电平与输出电平范围不同3）四、数字电路基础知识1 74HC和74C系列的功能和引脚排列与TTL系列相同，可共用相同电源+ 5V，但两者不能直接连接（因为它们的高、低电平不同），如：74HC00和74LS00 ;2 74HCT系列兼容TTL系列，即它们的逻辑功能、弓I脚排列和电平范围均相同，如：74HCT00 和74LS00。
2、常用集成电路的型号：要记住（从第2章到第10章）3、集成电路的性能参数：电源电压、输入/出电平、功耗、输入/出电流、工作速度或传输延时CH1、CH2、CH3第一章：二进制、八进制、十进制、十六进制之间的相互转换；二进制、十进制等用8421BCD码或5421BCD码表示；原码、反码、补码的概念及求法（包括无符号的二进制数和带符号的二进制数）第二章：1、各种逻辑门的符号（国内、国外）；2、常用逻辑门的型号；（书P41）3、两种特殊的逻辑门：0C门、三态（TS）门第三章：逻辑代数基础1、两种化简方法：公式法和卡诺图法2、逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑电路图之间的等效关系（已知其1可求其3）3、两种标准逻辑表达式的求法及相互转换4、将一种逻辑表达式用多种不同形式表示（与非式、或非式、与或非式、或与式）五、数字电路的分类1、组合逻辑电路2、时序逻辑电路：包括同步和异步六、组合逻辑电路的分析与设计1、分析和设计的步骤（各自的难点）2、常用分析与设计的例子（书上例题）3、常用中规模组合逻辑器件的功能及应用（分析和设计中分别应用）七、时序逻辑电路的分析和设计1、触发器可构成：寄存器、计数器和其它时序逻辑电路=》时序逻辑电路离不开触发器。
1.1数字电路的基本知识
模拟电路：传递、处理模拟信号的电路。
双极型电路：TTL、ECL
单级型电路：NMOS、ＰＭＯＳ、CMOS
3、按电路逻辑功能分
组合逻辑电路
时序逻辑电路
1.1.4矩形脉冲的主要参数
1.脉冲参数
（1）脉冲的幅度：脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量称为脉冲的幅度，用Um表示。
（2）脉冲的宽度：从脉冲出现到脉冲消失所用的时间称为脉冲的宽度，用t w表示。
（3）脉冲的重复周期：在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期，用T表示。
实际的矩形脉冲往往与理想的矩形脉冲不同，即脉冲的前沿与脉冲的后沿都不是陡直的，如图1-4所示。
实际的矩形脉冲可以用如下的五个参数来描述。
（1）脉冲的幅度Um：脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量。
（2）脉冲的宽度t w：从脉冲前沿的0.5Um到脉冲后沿的0.5Um两点之间的时间间隔称为脉冲的宽度，又可以称为脉冲的持续时间。
（3）脉冲的重复周期T：在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期。
（4）脉冲的上升时间t r ：指脉冲的上升沿从0.1Um上升到0.9Um所用的时间。
（5）脉冲的下降时间t f ：指脉冲的下降沿从0.9Um下降到0.1Um所用的时间。
2.脉冲信号分类
若脉冲信号跃变后的值比初始值高称正脉冲
若脉冲信号跃变后的值比初始值低称负脉冲。
数字电路
数字电路数字电路数制与编码基本逻辑门组合逻辑集成门电路常见集成门电路 触发器译码电路一、数制与编码1.概述我们知道，日常生活中所使用的数字进制通常为十进制，即逢十进一，如十分为一角、十角为一元、十两为一斤等等。
而二进制则逢二进一，即1+1=10。
用“1”与“0”来表示二进制数，正好与电路逻辑相吻合，即可用电路开关的闭合表示“1”、开关断开表示“0”，也可用高电位表示“1”、低电位表示“0”。
从数制规律来看，二进制与十进制有一对应关系，如表1所示。
为了让数字系统能识别、处理、计算、存储数值，通常采取的方法是将传感器输入的十进制数转变为二进制数，这种方法称为编码。
表1 二---十进制对应表十进制23 22 21 20 二进制 0 0 0 0 0 10 0 0 1 20 0 1 0 30 0 1 1 40 1 0 0 50 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 1011从表中可知，十进制数为0时，二进制数为0000；十 进制数1时，二进制数为 0001；十进制数为2时， 二进制数为0010，即为逢二进一；十进制数为3时，二进制数为0011.....这种二进制数的编码称为8421码，也 称为BCD 码。
一、数制与编码2. BCD码是用四位二进制数对一位十进制数进行编码的。
看仿真0001 0010 0100 0101 1001 BCD码，也叫8421码3.编码演示用动画模式观看编码盘的数码变换编码盘：用于编码的圆盘。
从码盘的转动可看到数字的变化，知道二进制数与十进制数的对应关系，从中理解编码的工作原理。
4个电刷α导电为“1”，非导电为“0”4位二进制码盘最小分辨角α＝360°／2n当n＝4，α＝360°／24＝22.5°4. 实验与论证※用集成电路块组装编码器图1所示电路是用集成电路74LS147为主体，外接开关和发光二极管，构成一个二进制编码器。
数字电子技术基础(第五版)第一章
6ms q 100% 37.5% 16ms
EXIT
绪论
(3)实际脉冲波形及主要参数 非理想脉冲波形
EXIT
绪论
几个主要参数:
tw
Um
tr
tf
T 脉 冲 幅 度 Um：脉冲电压变化的最大值 脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间 脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间 脉 冲 宽 度 tw ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间 脉 冲 周 期 T ：周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 脉 冲 频 率 f ： 1 秒内脉冲出现的次数 f = 1/T 占 空 比 q ： 脉冲宽度 tw 与脉冲周期 T 的比值 q = tw/T EXIT
（1）易于电路表达---0、1两个值，可以用管子的导 通或截 止，灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来表示。
VDD Rd
iD/mA 可变电阻区
VCC
vO
iC VCC Rc
Rb vI
Rc vo
vV
I
饱和区
O
截止区
GS4 V GS3 V GS2 V GS1
vCE VCC
v DS / V
（2）二进制数字装置所用元件少,电路简单、可靠 。 （3）基本运算规则简单, 运算操作方便。 EXIT
绪论
第1章
概 述
绪
论
数制与码制 本章小结
EXIT
绪论
1.1 数字电路与数字信号
主要要求：
了解数字电路的特点和分类。 了解脉冲波形的主要参数。
EXIT
绪论
知 识 分 布 网 络
什么是数字 信号 数字电 路基本 概念 什么是数字 电路
数字电子技术》知识点
数字电子技术》知识点数字电子技术》知识点第1章数字逻辑基础本章主要介绍数字电路的基础知识，包括数字信号、模拟信号的定义，数字电路的分类，数制、编码及其转换，基本逻辑运算的特点，数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换，逻辑代数运算的基本规则等内容。
1.数字信号、模拟信号的定义数字信号是离散的，只有两种状态，即高电平和低电平，而模拟信号是连续的，可以有无限种状态。
2.数字电路的分类数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的输出只与输入有关，而时序逻辑电路的输出还与时间有关。
3.数制、编码及其转换我们需要熟练掌握在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换的方法。
举例1：将(37.25)10转换为2进制、16进制、8421BCD码解：(37.25)10 = (.01)2 = (25.4)16 =(xxxxxxxx.xxxxxxxx)8421BCD4.基本逻辑运算的特点我们需要掌握与运算、或运算、与非运算、或非运算、异或运算、同或运算、非运算等基本逻辑运算的特点。
5.数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换我们需要掌握真值表、逻辑表达式、卡诺图、逻辑图、波形图、状态图等几种表示方法，并能够相互转换。
6.逻辑代数运算的基本规则我们需要掌握反演规则和对偶规则，能够求逻辑函数的反函数和对偶函数。
反演规则是将逻辑表达式中的“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“”换成“1”，“1”换成“”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，得到函数的反函数。
对偶规则是将逻辑表达式中的“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“”换成“1”，“1”换成“”，而变量保持不变，得到函数的对偶函数。
本章内容是数字电路的基础，是后续研究的重要基础。
需要认真掌握并应用于实际操作中。
7.逻辑函数化简逻辑函数化简有两种方法：公式法和图形法。
公式法是利用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数；图形法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺图来化简逻辑函数。
数字电子技术》知识点
《数字电子技术》知识点第1章数字逻辑基础1．数字信号、模拟信号的定义2．数字电路的分类3．数制、编码其及转换要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换。
举例1：（）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD解：（）10= 2= ( 16= 8421BCD4．基本逻辑运算的特点与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变1，1变零；要求：熟练应用上述逻辑运算。
5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。
6．逻辑代数运算的基本规则①反演规则：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）。
这个规则称为反演规则。
②对偶规则：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Y＇，Y＇称为函Y 的对偶函数。
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余3码
8421BCD码
第三章
组合逻辑电路
组合电路的设计步骤： 根据要求设计出实际逻辑电路
确定输入、输出 列出真值表 写出表达式 并简化 画逻辑电路图
形式变换 根据设计所用 器件要求
设计步骤并不是一成不变的，有些设计直接给出真 值表，就不用进行逻辑抽象；有些逻辑关系比较简 单，也可以不经逻辑真值表而直接写出函数式来。
第三章
组合逻辑电路
2、8线—3线优先编码器74LS148 扩展输出 编码输出 使能输出端
编码输入
使能输入端
第三章
组合逻辑电路
管脚定义：
S ：使能输入端； S 0 时，编码， S 1 时，禁止编码。
Ys ：使能输出端，编码状态下 (S 0) 若无输入信号， Ys 0 YEX ：扩展输出端，编码状态下 Y EX 0 (S 0)若有输入信号， I 0 ～I 7 ：输入，低电平有效。优先级别依次为 I 7 ～I 0
第三章
组合逻辑电路
一、编码器
功能： m个输入端，n个输出端 输入m个信息 输出n位二进制代码 m≤2n 编码器是一个多输入、多输出的组合电路。分为普通 编码器和优先编码器。
普通编码器：任何时刻只允许一个输入端有信号输入
优先编码器：允许几个输入端同时加上信号，电路只 对其中优先级别最高的信号进行编码。
（一）二进制编码器 将2n个输入信号编成n位二进制代码的电路
第三章 组合逻辑电路 （一）二进制编码器
简化真值表
输入 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 0 0 0 0 1 1 1 1 输出 Y1 0 0 1 1 0 0 1 1 Y0 0 1 0 1 0 1 0 1
1、 三位二进制编码器 （ 8线—3线编码器）。
第三章
组合逻辑电路
第二节 编码器和译码器
编码器
编 码
某种代码
（特定含义： 规则、顺序）
二进制代码
译 码
译码器
编码器：在二值电路中，信号以高、低电平的形式给出的， 因此，编码器就是把输入的高、低电平信号编成一个对应的 二制进代码。
译码器：将输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。
第三章
组合逻辑电路
I5 x 1 x x 0 1 1 1 1 1
I6 x 1 x 0 1 1 1 1 1 1
I7 x 1 0 1 1 1 1 1 1 1
Y2 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
输 Y1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
Y0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
出 YEX 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Y 2 ～ Y 0 ：编码输出端 8-3优先编码真值表
– S
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I0 x 1 x x x x x x x 0
I1 x 1 x x x x x x 0 1
输 I2 x 1 x x x x x 0 1 1
入 I3 x 1 x x x x 0 1 1 1
I4 x 1 x x x 0 1 1 1 1
解：⑴ 写出逻辑表达式
AB BC
F AB BC AC AB BC AC
⑵ 列出真值表
⑶ 判断 多数输入变量为1，输出F为1； 多数输入变量为0，输出 F为0； 因此，该电路为少数服从多数电路， 称表决电路。
A 0 0 0 0 1 1 1 1
AC
真值表
B 0 0 1 1 0 0 1 1 Βιβλιοθήκη 3或 G 3 0 B3
B3 B2 B 2 B1 B1 B 0
第三章 ⑴ 表达式
组合逻辑电路 自然二进制码 格雷码 G3 G2G1G0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0
第三章
推广到一般，将n位自然二进制码转换成n位格雷码：
Gi = Bi+1⊕Bi（i = 0、1、2、…、 n-1） 注意：利用此式时，对码位序号大于（n-1）的位应按0处 理(Bn=0)，如本例码位的最大序号i = 3，故B4应为0，才能得到 正确的结果。 5位二进制码转换为格雷码
G 3 四位自然二进制码至四位 G 2 格雷码的转换 G1 G 0
第三章
组合逻辑电路 相加 和 高位进位
例5：全加器的设计 一位二进制数
解： 全加器是实现 一位二进制数 低位来的进位
全加器真值表
Ai 0 0 0 0 1 1 1 1 输入 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 Ci 0 1 0 1 0 1 0 1 输出 Si Ci+1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1
G 3 G 2 G1 G 0
⑵ 真值表
B3 B3 B 2 B 2 B1 B1 B0
⑶ 分析功能 自然二进制码至格雷码 的转换电路。
B3B2B1B0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
第三章
组合逻辑电路
数字电路的分类
1、按半导体的导电类型分类 2、按集成度分类 3、按电路类型分类 ⑴ 组合逻辑电路 输出只与当时的输入有关，如：编码器、加减法器、比 较器、数据选择器。 ⑵ 时序逻辑电路 输出不仅与当时的输入有关，还与电路原来的状态有关。 如：触发器、计数器、寄存器。
第三章
组合逻辑电路
B2B0
E3 B3 B2B0 B2B1
E2 B2B0 B2B1 B2 B1 B0 E1 B1 B0 B1B0
E0 B0
B2B1B0
B2B1
B0
第三章 组合逻辑电路 ⑶ 表达式
E 3 B 3 B 2 B1 B 2 B 0 B 3 B 2 B1 B 2 B 0 E 2 B 2 B 0 B 2 B1 B 2 B1 B 0 E1 B1 B 0 B1B 0 E0 B 0 ⑷ 电路图
举例说明
I0—I3代表4个信息 4—2编码器 Q0—Q1是2位 二进制码 编码输入 编码输出 I0 I1 I2 I3 Q1 Q0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1
2位二进制译码器
译码输入 Q 1 Q0 0 0 0 1 1 0 1 1
译码输出 I0 I1 I2 I3 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
组合逻辑电路
B3 B3 B 2 B 2 B1 B1 B0
第三章
组合逻辑电路
组合电路的分析步骤：
分析已知逻辑电路功能
真值表
输出函数 表达式
简化函数
描述电路 功能
已知组合电路
第三章
组合逻辑电路
三、组合电路的设计
例3、某雷达站有3部雷达，其中A和B功率消耗相同，C消耗的 功率是A的两倍；这些雷达由两台发电机X和Y供电，发电机X 的最大功率等于雷达A消耗的功率，发电机Y的最大功率是X的 3倍，要求设计一个逻辑电路，能够根据各雷达的启动和停止信 号，以最节约电能的方式启动、停止发电机运行。 解： ⑴ 逻辑抽象，确定输入、输出变量，列写真值表 输入变量为A、B和C分别代表A、B和C三个雷达 真值表 雷达启动记为“1”，停止记为“0”； 输 入 输 出 B C X Y 输出变量为X和Y分别代表X和Y发电机； A 0 0 0 0 0 发电机启动记为“1”，停止记为“0”； 0 0 1 0 1 ⑵ 写出逻辑函数式 0 1 0 1 0 卡诺图为 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1
第三章
组合逻辑电路
⑵ 输出函数
X ABC ABC ABC Y C AB
⑶ 选定器件：与非门 转换形式： X ABC ABC ABC ABC ABC ABC
Y C AB C AB
第三章 组合逻辑电路
第一节 组合电路的分析和设计 第二节 编码器和译码器 第三节 数据选择器和数据分配器 第四节 算术逻辑运算及数值比较组件 第五节 奇偶检验电路 第六节 模块化设计概述 第七节 组合电路中的竞争与冒险
第三章
组合逻辑电路
第一节 组合电路的分析和设计
一、组合电路
二、组合电路的分析 三、组合电路的设计
全加器逻辑符号
Si Ai Bi Ci Ai BiCi Ai BiCi Ai Bi Ci Ci 1 Ai Bi Bi Ci Ai Ci
学生自己利用非门、与门和或非门完成逻辑电路
第三章
组合逻辑电路
8421码 余3码 B3 B2 B1 B0 E3 E2 E 1 E0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
第三章 组合逻辑电路
复 习 本 章 重 点
逻辑运算
逻辑门 与、或、非、 异或、同或 与门、或门、非门、与非门、 或非门、异或门、同或门
⑴ 掌握组合电路的分析和设计的基本方法 编码器 ⑵ 学习常用中规模集成模块 译码器 ⑶ 了解电路中的竞争和冒险现象 分配器 选择器 加法器 比较器