数字电路设计ppt
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加工、传送、运算和处理的装置称为数字系统。 一个完整的数字系统往往包括输入电路、输出电 路、控制电路、时基电路和若干子系统等五部分， 如下图所示。各部分具有相对的独立性，在控制 电路的协调和指挥下完成各自的功能，其中控制 电路是整个系统的核心。
输入电路
控制电路
输出电路
子系统
子系统
子系统
2021/3/6
1
1
C2 图2
数量级。在图（2）中R1、R2一般取值1K左右，C1、 2C0212/3取/6 值100PF~100uF阜，师院输数科出院频率为几兆赫至几十兆赫。
3）、用555定时器构成振荡器
用555定时器构成的振荡器可产生几赫至几兆赫的 矩形波信号。T=（R1+R2）Cln2+ R2Cln2
双极性定时器电源电压范围为3~16V，最大负 载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范 围为3~18V，最大负载电流在4mA以下。频率稳 定度最高能达到0.1%。
时基电路
阜师院数科院
1、输入电路
输入电路的任务是将各种外部信号变换成数 字电路能够接受和处理的数字信号。外部信号 通常可分为模拟信号和开关信号两大类，如声、 光、电、温度、压力及位移等物理量属于模拟 信号，而开关的闭合与打开、管子的导通与截 止等属于开关量。这些信号都必须通过输入电 路变换成数字电路能够接受的二进制逻辑电平。
数字电子电路系统的设计与调试
• 数字系统的设计 在数字电路课里，对常用数字部件，
如加法器、比较器、数据分配器与选择 器、计数器、编码器及译码器 等功能部 件的设计进行了较详细地讨论。故这里 只打算就由以上功能部件组成数字系统 的一些问题加以讨论。
一、数字系统的组成
2021/3/6
阜师院数科院
在电子技术领域里，用来对数字信号进行采集、
R1
R2
Vc C
2021/Βιβλιοθήκη Baidu/6
84 7
6 555 3
2
5
1
VCC
fO
0.01µF
阜师院数科院
4）、石英晶体振荡器 石英晶体的电路符号及阻抗频率特性
G1
G2 C1
1
1
X 感性
0
fP f
fS
容性
R R C2
图中R的作用是使G1和G2工作
在线性放大区。对TTL电路取
1K~2K之间；对CMOS门取
10~100M。
器件的功能均可以通过软件编程来实现。
2021/3/6
阜师院数科院
2、根据数字系统所完成的任务性质还可将 其分成数字测量系统、数字通信系统和数 字控制系统三大类。
关于微处理器和可编程逻辑器件的数字系 统设计以后再讨论。
三、数字系统的设计步骤
由于每个课题的设计任务各不相同，则
设计的数字系统规模有大有小，电路的结 构也有繁有简。而课程设计，由于时间有 限不可能做的太大，一般均为小系统。
子系统的技术指标的确定应根据前后电路的 要求求得。子系统的实现方案仍然是多种多样的， 而且亦有采用什么电路的问题，如用SSI、MSI 和LSI及用软件还是硬件来实现的问题。在设计 时，应尽可能选用合适的现成电路，芯片的选用 应优先使用中、大规模电路，这样做不仅能简化 设计，而且有利于提高系统的可靠性。
控制电路将外部输入信号以及各子系统送来
的信号进行综合、分析，发出控制命令去管理 输入、输出电路及各子系统，使整个系统同步 协调、有条不紊地工作。
5、时基电路
产生系统时钟，使整个系统在时钟信号的作
用下一步一步地顺序完成各种工作。
2021/3/6
阜师院数科院
二、数字系统的类型
1、在数字系统中，有的全是由硬件电路来完成 所有任务，有的除硬件电路外，还需要加上软件， 即使用可编程器件，采用软硬结合的方法完成电 路功能。
在应用中，小系统的设计是很有用处的。
而且，掌握了数字小系统的设计可以为更
大规模的系统设计奠定基础。
2021/3/6
阜师院数科院
1、分析设计要求，明确性能指标
具体做设计之前，必须仔细分析课题要求、性 能、指标及应用环境等。分清楚要设计的电路属于 何种类型，输入信号如何获得，输出执行装置是什 么，工作电压、电流参数是多少，主要性能指标如 何等等。然后查找相关资料，广开思路，构思出各 种总体方案，绘制结构框图。
2021/3/6
阜师院数科院
4、控制电路的设计
控制电路的功能诸如系统清零、复位、安排各 子系统的时序先后及启动停止等，在整个系统中起 核心和控制作用。设计时，根据控制电路的任务和 时序关系反复构思电路，选用合适的器件，使其达 到功能要求。
5、绘制系统电原理图
各部分子系统设计完成后，要绘制总系统逻 辑图（亦称电原理图）。
2、输出电路
输出电路是将经过数字电路运算和处理
之后的数字信号变换成模拟信号或开关信 号去推动执行机构。
2021/3/6
阜师院数科院
3、子系统
子系统是对二进制信号进行算术运算或逻辑
运算以及信号传输等功能的电路，每个子系统完 成一项相对独立的任务，即某种局部的工作。子 系统又称为单元电路。
4、控制电路
2、确定总体方案
对各种方案进行比较，在能完成课题要求的
功能和性能指标的前提下，以电路的先进性、结
构的繁简、成本的高低、制作的难易及功能的可
扩展性等多方面作综合比较，最后确定一种可行 方案。
2021/3/6
阜师院数科院
3、设计各子系统（或单元电路）
每一个子系统一般均能归结为组合电路与时序 电路两大类，这些电路的设计方法数字电路教材 中已论述。应该指出，子系统的设计和整个系统 设计一样，也存在指标的确定和方案的比较问题。
2021/3/6
阜师院数科院
四、实用数字单元电路举例
1、时基电路 1）、用CMOS门电路构成震荡器
如图（1）所示。震荡周期T≈（1.4~2.2）RC。
11
由CMOS门电路构成的震荡
R
C 器适合于低频段工作，若元
件选择合适下限频率可达到
图1
1Hz。
2）、TTL门电路构成震荡器
C1
R1
R2
由TTL门电路构成的震荡器的工 作频率可比CMOS提高一个
C1用于两个反相器的耦合，C2用于抑制高次谐波。C2的选
择应使2RC2fS 1，使RC2并联网络在Fs处产生极点，以减少
因此，根据系统中有无可编程器件，数字系统
可分为可编程和不可编程两大类。可编程器件最
典型的是微处理器，一片微处理器配上若干外围
芯片构成硬件电路，再加上相应的软件就构成一
个功能很强的应用系统。除微处理器外，目前还
有各种可编程逻辑器件，如ROM、PAL、GAL、
FPGA、CPLD以及各种可编程接口电路，这些
输入电路
控制电路
输出电路
子系统
子系统
子系统
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C2 图2
数量级。在图（2）中R1、R2一般取值1K左右，C1、 2C0212/3取/6 值100PF~100uF阜，师院输数科出院频率为几兆赫至几十兆赫。
3）、用555定时器构成振荡器
用555定时器构成的振荡器可产生几赫至几兆赫的 矩形波信号。T=（R1+R2）Cln2+ R2Cln2
双极性定时器电源电压范围为3~16V，最大负 载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范 围为3~18V，最大负载电流在4mA以下。频率稳 定度最高能达到0.1%。
时基电路
阜师院数科院
1、输入电路
输入电路的任务是将各种外部信号变换成数 字电路能够接受和处理的数字信号。外部信号 通常可分为模拟信号和开关信号两大类，如声、 光、电、温度、压力及位移等物理量属于模拟 信号，而开关的闭合与打开、管子的导通与截 止等属于开关量。这些信号都必须通过输入电 路变换成数字电路能够接受的二进制逻辑电平。
数字电子电路系统的设计与调试
• 数字系统的设计 在数字电路课里，对常用数字部件，
如加法器、比较器、数据分配器与选择 器、计数器、编码器及译码器 等功能部 件的设计进行了较详细地讨论。故这里 只打算就由以上功能部件组成数字系统 的一些问题加以讨论。
一、数字系统的组成
2021/3/6
阜师院数科院
在电子技术领域里，用来对数字信号进行采集、
R1
R2
Vc C
2021/Βιβλιοθήκη Baidu/6
84 7
6 555 3
2
5
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VCC
fO
0.01µF
阜师院数科院
4）、石英晶体振荡器 石英晶体的电路符号及阻抗频率特性
G1
G2 C1
1
1
X 感性
0
fP f
fS
容性
R R C2
图中R的作用是使G1和G2工作
在线性放大区。对TTL电路取
1K~2K之间；对CMOS门取
10~100M。
器件的功能均可以通过软件编程来实现。
2021/3/6
阜师院数科院
2、根据数字系统所完成的任务性质还可将 其分成数字测量系统、数字通信系统和数 字控制系统三大类。
关于微处理器和可编程逻辑器件的数字系 统设计以后再讨论。
三、数字系统的设计步骤
由于每个课题的设计任务各不相同，则
设计的数字系统规模有大有小，电路的结 构也有繁有简。而课程设计，由于时间有 限不可能做的太大，一般均为小系统。
子系统的技术指标的确定应根据前后电路的 要求求得。子系统的实现方案仍然是多种多样的， 而且亦有采用什么电路的问题，如用SSI、MSI 和LSI及用软件还是硬件来实现的问题。在设计 时，应尽可能选用合适的现成电路，芯片的选用 应优先使用中、大规模电路，这样做不仅能简化 设计，而且有利于提高系统的可靠性。
控制电路将外部输入信号以及各子系统送来
的信号进行综合、分析，发出控制命令去管理 输入、输出电路及各子系统，使整个系统同步 协调、有条不紊地工作。
5、时基电路
产生系统时钟，使整个系统在时钟信号的作
用下一步一步地顺序完成各种工作。
2021/3/6
阜师院数科院
二、数字系统的类型
1、在数字系统中，有的全是由硬件电路来完成 所有任务，有的除硬件电路外，还需要加上软件， 即使用可编程器件，采用软硬结合的方法完成电 路功能。
在应用中，小系统的设计是很有用处的。
而且，掌握了数字小系统的设计可以为更
大规模的系统设计奠定基础。
2021/3/6
阜师院数科院
1、分析设计要求，明确性能指标
具体做设计之前，必须仔细分析课题要求、性 能、指标及应用环境等。分清楚要设计的电路属于 何种类型，输入信号如何获得，输出执行装置是什 么，工作电压、电流参数是多少，主要性能指标如 何等等。然后查找相关资料，广开思路，构思出各 种总体方案，绘制结构框图。
2021/3/6
阜师院数科院
4、控制电路的设计
控制电路的功能诸如系统清零、复位、安排各 子系统的时序先后及启动停止等，在整个系统中起 核心和控制作用。设计时，根据控制电路的任务和 时序关系反复构思电路，选用合适的器件，使其达 到功能要求。
5、绘制系统电原理图
各部分子系统设计完成后，要绘制总系统逻 辑图（亦称电原理图）。
2、输出电路
输出电路是将经过数字电路运算和处理
之后的数字信号变换成模拟信号或开关信 号去推动执行机构。
2021/3/6
阜师院数科院
3、子系统
子系统是对二进制信号进行算术运算或逻辑
运算以及信号传输等功能的电路，每个子系统完 成一项相对独立的任务，即某种局部的工作。子 系统又称为单元电路。
4、控制电路
2、确定总体方案
对各种方案进行比较，在能完成课题要求的
功能和性能指标的前提下，以电路的先进性、结
构的繁简、成本的高低、制作的难易及功能的可
扩展性等多方面作综合比较，最后确定一种可行 方案。
2021/3/6
阜师院数科院
3、设计各子系统（或单元电路）
每一个子系统一般均能归结为组合电路与时序 电路两大类，这些电路的设计方法数字电路教材 中已论述。应该指出，子系统的设计和整个系统 设计一样，也存在指标的确定和方案的比较问题。
2021/3/6
阜师院数科院
四、实用数字单元电路举例
1、时基电路 1）、用CMOS门电路构成震荡器
如图（1）所示。震荡周期T≈（1.4~2.2）RC。
11
由CMOS门电路构成的震荡
R
C 器适合于低频段工作，若元
件选择合适下限频率可达到
图1
1Hz。
2）、TTL门电路构成震荡器
C1
R1
R2
由TTL门电路构成的震荡器的工 作频率可比CMOS提高一个
C1用于两个反相器的耦合，C2用于抑制高次谐波。C2的选
择应使2RC2fS 1，使RC2并联网络在Fs处产生极点，以减少
因此，根据系统中有无可编程器件，数字系统
可分为可编程和不可编程两大类。可编程器件最
典型的是微处理器，一片微处理器配上若干外围
芯片构成硬件电路，再加上相应的软件就构成一
个功能很强的应用系统。除微处理器外，目前还
有各种可编程逻辑器件，如ROM、PAL、GAL、
FPGA、CPLD以及各种可编程接口电路，这些