數(shù)字電路復(fù)習(xí)資料

1、主講教師：主講教師： 李李 濤濤Tel:字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)序序 課程介紹課程介紹1. 1. 課程的性質(zhì)課程的性質(zhì)3. 3. 課程研究?jī)?nèi)容課程研究?jī)?nèi)容5. 5. 考核考核4. 4. 課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法2. 2. 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電氣信息類專業(yè)具入門(mén)性課程是電氣信息類專業(yè)具入門(mén)性質(zhì)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。質(zhì)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。 1.課程性質(zhì)課程性質(zhì) 掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，熟悉數(shù)字電路中一些典型的、常用的集成電和基本技能，熟悉數(shù)

2、字電路中一些典型的、常用的集成電路原理，功能及數(shù)字器件的特性和參數(shù)。掌握數(shù)字電路的路原理，功能及數(shù)字器件的特性和參數(shù)。掌握數(shù)字電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法。分析方法和設(shè)計(jì)方法。 2.課程目標(biāo)課程目標(biāo)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門(mén)電路、觸發(fā)器。內(nèi)容涉及相關(guān)器件、功邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門(mén)電路、觸發(fā)器。內(nèi)容涉及相關(guān)器件、功能電路及系統(tǒng)。能電路及系統(tǒng)。 硬件硬件 處理數(shù)字信號(hào)的電子電路及其邏輯功能處理數(shù)字信號(hào)的電子電路及其邏輯功能 數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法 各種典型器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用各種典型器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件軟件 系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的軟件工具系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的軟件工具A

3、BEL、VHDL、 VerilogHDL、EDA工具軟件工具軟件QuartusII等等3. 課程研究?jī)?nèi)容課程研究?jī)?nèi)容a a、發(fā)展快、發(fā)展快b b、應(yīng)用廣、應(yīng)用廣(1)(1)c c、工程實(shí)踐性強(qiáng)、工程實(shí)踐性強(qiáng)4.4.課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法基本電路：設(shè)計(jì)方法相同，電路形式多樣?；倦娐罚涸O(shè)計(jì)方法相同，電路形式多樣。a a、掌握基本概念、基本電路和基本分析、設(shè)計(jì)方法、掌握基本概念、基本電路和基本分析、設(shè)計(jì)方法基本概念：以不變應(yīng)萬(wàn)變的基礎(chǔ)基本概念：以不變應(yīng)萬(wàn)變的基礎(chǔ)基本分析方法：不同類型的電路有不同的結(jié)構(gòu)特征和不同基本分析方法：不同類型的電路有不同的結(jié)構(gòu)特征和不同的描述方法，分析方法和設(shè)

4、計(jì)方法。的描述方法，分析方法和設(shè)計(jì)方法。b、能獨(dú)立的應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)去分析和解決數(shù)字電路的實(shí)際問(wèn)、能獨(dú)立的應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)去分析和解決數(shù)字電路的實(shí)際問(wèn)題題的能力。能力。(2)(2)學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分?jǐn)?shù)字部分(第五版第五版) 康華光高等教育出版社，2009.12 教材教材及必讀書(shū)目教材及必讀書(shū)目學(xué)生必讀書(shū)目學(xué)生必讀書(shū)目 必讀書(shū)目必讀書(shū)目 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 彭容修 華中理工大學(xué)出版社數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 蔡良偉 西安電子科技大學(xué)出版社N+2考核方式考核方式過(guò)程考核 40%讀書(shū)筆記 20%期末考試 40%課堂考勤 10%書(shū)面作業(yè) 10%隨堂

5、考試 10%小論文 10%5、考核、考核溫馨提示若期末考試卷面成績(jī)小于等于小于等于40分分，該門(mén)課程只以只以期末考試卷面實(shí)際得分作為最終成績(jī)。過(guò)程考核和讀書(shū)筆記不計(jì)入總評(píng)成績(jī)過(guò)程考核和讀書(shū)筆記不計(jì)入總評(píng)成績(jī)讀書(shū)筆記封皮在學(xué)院教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)下載打?。ˋ4紙）5、掌握基本邏輯運(yùn)算及邏輯函數(shù)的表示方法掌握基本邏輯運(yùn)算及邏輯函數(shù)的表示方法教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求1、了解數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路的基本概念了解數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路的基本概念2、了解數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及表示方法了解數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及表示方法3、掌握常用二十、二一十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換掌握常用二十、二一十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換4、了解常用二進(jìn)制碼，了解常用二進(jìn)制碼，熟悉熟悉

6、8421 BCD碼碼1.1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1906年年 美國(guó)美國(guó)李李. .德福雷斯特德福雷斯特發(fā)明了發(fā)明了 真空三極管真空三極管1958年年 美國(guó)美國(guó)基爾比基爾比制成第一塊集成電路制成第一塊集成電路 6 6個(gè)月后諾伊斯制成第一塊硅集成電路個(gè)月后諾伊斯制成第一塊硅集成電路1948年年 晶體管之父晶體管之父威廉威廉肖克利肖克利發(fā)明發(fā)明 了第一只晶體管誕生了第一只晶體管誕生1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)80年代后年代后- ULSI ， 1 0 億個(gè)晶體管億個(gè)晶體管/片片 、 ASIC 制作技術(shù)成熟制作技術(shù)成熟目前目前- 芯片

7、內(nèi)部的布線細(xì)微到亞微米芯片內(nèi)部的布線細(xì)微到亞微米(0.130.09 m)量級(jí)量級(jí)微處理器的時(shí)鐘頻率高達(dá)微處理器的時(shí)鐘頻率高達(dá)3GHz（109Hz）90年代后年代后- 一片集成電路上有一片集成電路上有40億個(gè)晶體管。億個(gè)晶體管。6070年代年代- IC技術(shù)迅速發(fā)展：技術(shù)迅速發(fā)展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。10萬(wàn)個(gè)晶體管萬(wàn)個(gè)晶體管/片。片。將來(lái)將來(lái)- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展數(shù)字技術(shù)的發(fā)展發(fā)展特點(diǎn)發(fā)展特點(diǎn): :以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)以電子器件的發(fā)展為

8、基礎(chǔ)電子管時(shí)代電子管時(shí)代 1906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用一些大功率發(fā)射裝置中使用。電壓控制器件電壓控制器件電真空技術(shù)電真空技術(shù)1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用晶體管時(shí)代晶體管時(shí)代電流控制器件電流控制器件 半導(dǎo)體技術(shù)半導(dǎo)體技術(shù)半導(dǎo)體二極管、三極管半導(dǎo)體二極管、三極管器件器件1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用半導(dǎo)體集成電路半導(dǎo)體集成電路1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用電路設(shè)計(jì)方法

9、電路設(shè)計(jì)方法伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代a)a)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：b)b)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法：現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法：采用自下而上的設(shè)計(jì)方法；由人工組裝采用自下而上的設(shè)計(jì)方法；由人工組裝, ,經(jīng)反復(fù)調(diào)試、驗(yàn)證、經(jīng)反復(fù)調(diào)試、驗(yàn)證、修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差, ,設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)?，F(xiàn)代現(xiàn)代EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化。采用從上到下設(shè)計(jì)方技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化。采用從上到下設(shè)計(jì)方法，電路設(shè)計(jì)、法，電路設(shè)計(jì)、 分析、仿真分析、仿真 、修訂全部通過(guò)計(jì)算機(jī)完成。、修訂全部通過(guò)計(jì)算機(jī)完成。1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展

10、及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)為基本工具、借助于軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，自動(dòng)完技術(shù)以計(jì)算機(jī)為基本工具、借助于軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，自動(dòng)完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計(jì)軟件化。芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計(jì)軟件化。1、設(shè)計(jì)：、設(shè)計(jì)：在計(jì)算機(jī)上利用軟件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)上利用軟件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)VerlogHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法EDA（Electronics Design Automation)技術(shù)技術(shù)1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及

11、其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用3 3、下載、下載2 2、仿真、仿真4 4、驗(yàn)證結(jié)果、驗(yàn)證結(jié)果實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)板下載線下載線1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1.將將PLD焊在焊在PCB板上板上 2. 2.接好編程電纜接好編程電纜 3.3.現(xiàn)場(chǎng)燒寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)燒寫(xiě)PLD芯片芯片應(yīng)用：應(yīng)用：發(fā)展快發(fā)展快 、 應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)代技術(shù). .雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)技術(shù)通信技術(shù)通信技術(shù)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制航空航天航空航天“勇氣勇氣”號(hào)號(hào) 火星探測(cè)器火星探測(cè)器1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展

12、及其應(yīng)用1.1.11.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)規(guī)則的不同，根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)規(guī)則的不同， -數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。 從集成度不同從集成度不同 -數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。 從電路的形式不同，從電路的形式不同， -數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路從器件不同從器件不同 -數(shù)字電路可分為數(shù)字電路可分為CMOS 和和 TT

13、L電路電路1 1、數(shù)字集成電路的分類、數(shù)字集成電路的分類1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)可編程邏輯器件、多功能專用集成可編程邏輯器件、多功能專用集成電路電路106以上以上甚大規(guī)模甚大規(guī)模大型存儲(chǔ)器、微處理器大型存儲(chǔ)器、微處理器10,00099,999超大規(guī)模超大規(guī)模小型存儲(chǔ)器、門(mén)陣列小型存儲(chǔ)器、門(mén)陣列1009999大規(guī)模大規(guī)模計(jì)數(shù)器、加法器計(jì)數(shù)器、加法器1299中規(guī)模中規(guī)模邏輯門(mén)、觸發(fā)器邏輯門(mén)、觸發(fā)器最多最多12個(gè)個(gè)小規(guī)模小規(guī)模典型集成電路典型集成電路門(mén)的個(gè)數(shù)門(mén)的個(gè)數(shù)分類分類集成度集成度: :每一芯片所包含的門(mén)個(gè)數(shù)每一芯片所包含的門(mén)個(gè)數(shù)1.1.2 數(shù)字集成電路的分類

14、及特點(diǎn)數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)2、數(shù)字集成電路的、數(shù)字集成電路的特點(diǎn)特點(diǎn)1)電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單, ,便于大規(guī)模集成便于大規(guī)模集成, ,批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)2)可靠性、穩(wěn)定性和精度高可靠性、穩(wěn)定性和精度高, ,抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)3)體積小體積小, ,通用性好通用性好, ,成本低成本低. .4)具可編程性具可編程性, ,可實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化可實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化5)高速度高速度 低功耗低功耗6)加密性好加密性好 1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)3 3、數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)與測(cè)試、數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)與測(cè)試(1)數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法1.1.2 數(shù)字集成電路的

15、分類及特點(diǎn)數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)數(shù)字電路的分析數(shù)字電路的分析: :根據(jù)電路確定根據(jù)電路確定電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。(2) 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法數(shù)字電路的設(shè)計(jì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì):從給定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫃慕o定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬈骷?，設(shè)計(jì)出符合要求的邏輯電路器件，設(shè)計(jì)出符合要求的邏輯電路。 設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)方式: :分為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式和基于分為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式和基于EDA軟件的設(shè)計(jì)方式。軟件的設(shè)計(jì)方式。 分析工具：分析工具：邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)。電路邏輯功能主要用真值表、功能表、邏輯表達(dá)式和波形圖。電路邏輯功能主要用真值表、

16、功能表、邏輯表達(dá)式和波形圖。-時(shí)間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號(hào)，如正弦波、三角波等時(shí)間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號(hào)，如正弦波、三角波等 u uOt Otu u1.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)-在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的信號(hào)。在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)波形數(shù)字信號(hào)波形1.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)3 3、模擬信號(hào)的數(shù)字表示、模擬信號(hào)的數(shù)字表示由于數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、分析和傳輸，通常都將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換由于數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、分析和傳輸，通常都將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)為數(shù)字信號(hào). . 0 0 模擬信號(hào)模擬信號(hào) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 3 3 V V 數(shù)

17、字輸出數(shù)字輸出 0 0 0 0 1 1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) t/s v /mV 0 v/mV0 t/s t1 t2 t0 0 00001110t3 t/s 0000110000001001000010001.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)電壓電壓(V)(V)二值邏輯二值邏輯電電 平平+51H( (高電平高電平) )00L( (低電平低電平) )邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法數(shù)字信號(hào)的描述方法1 1、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平在電路中用低、高電平表示在電路中用低、高電平表示0 0、1 1兩

18、種邏輯狀態(tài)兩種邏輯狀態(tài) 0 0、1 1數(shù)碼數(shù)碼-表示方式表示方式二值數(shù)字邏輯二值數(shù)字邏輯 -t tt t為一拍為一拍數(shù)字波形數(shù)字波形(a a)1 11 11 10 01 11 10 00 00 01 1高電平高電平低電平低電平有脈沖有脈沖(b)(b)* *非歸零型非歸零型* *歸零型歸零型 比特率比特率 - - 每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)無(wú)脈沖無(wú)脈沖1 10 0(1)(1)數(shù)字波形的兩種類型數(shù)字波形的兩種類型: :2 2、數(shù)字波形、數(shù)字波形1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法數(shù)字信號(hào)的描述方法(2)(2)周期性和非周期性周期性和非周期性 T TtW非周期性數(shù)字波形非周期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形 周期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法數(shù)字信號(hào)的描述方法 tr脈沖寬度脈沖寬度 tw 0.5V 4.5V 2.5V 幅值幅值=5.0V 0.0V 5.0V tf0.5V 2.5V 4.5V 非理想脈沖波形非理想脈沖波形(3)(3)實(shí)際脈沖波形及主要參數(shù)實(shí)際脈沖波形及主要參數(shù)理想脈沖波形理想脈沖波形1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法數(shù)字信號(hào)的描述方法(4