6数字电路基础全解.ppt

第6章 数字电路基础 内容提要 本章先介绍数字电路基本概念及数制、码制等知识，然后介绍基本逻辑门和复合逻辑门电路的逻辑功能、逻辑电路的表示方法，最后介绍逻辑运算法则、逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法以及集成与非门的引脚定义及使用方法。 6.1 数字电路概述 6.2 数制与码制 6.3 基本逻辑门 6.4 逻辑运算法则 6.5 集成与非门电路 6.1 数字电路概述 6.1.1 数字信号与数字电路 电信号可以分为模拟信号和数字信号两类，如图6.1所示。模拟信号的数值相对于时间的变化是连续的，处理模拟信号的电路称为模拟电路。数字信号的数值相对于时间的变化是离散的，处理数字信号的电路称为数字电路。数字信号具有不连续和突变的特性，也称脉冲信号。脉冲的含义是指脉动和冲击，数字电路是研究数字信号的产生、变换、传输、储存、控制和运算的电路。目前，数字信号和数字电路的应用越来越广泛。 图6.1 模拟信号和数字信号 6.1.2 数字电路的特点 数字电路主要有以下几个特点。 （1）数字电路中，输入、输出电压值一般只有两种取值：高电平或低电平，常采用“1”和“0”两个数码来表示。它们不具有数量大小的意义，仅表示客观事物的两种相反状态，例如，电路的“通”和“断”，灯泡的“亮”和“灭”等，这里的“1”和“0”只是作为一种符号，称为“逻辑1”和“逻辑0”。规定用“1”表示高电平，用“0”表示低电平，称为正逻辑，反之，称为负逻辑，如图6.2所示。正逻辑和负逻辑与逻辑电路本身的好坏无关，但同一电路，采用正逻辑或负逻辑，表达的逻辑功能是不同的，如无特别说明，本书均采用正逻辑。 （2）数字电路主要研究电路输入、输出的0，1符号序列间的逻辑关系。 （3）数字信号有抗干扰能力强、功耗低、对电路元件精度要求不高、可靠性强、便于集成化和系列化生产等特点。 （4）数字电路必威体育官网网址性好。信息能长期在电路中加以存储。 数字电路与模拟电路的比较见表6.1。 表6.1 模拟电路与数字电路的比较 6.1.3 常见的脉冲波形及参数 脉冲的含义是指脉动和冲击，数字信号具有不连续和突变的特性，实质上是一种脉冲信号。从广义上来讲，凡是不连续的非正弦电压或电流都称为脉冲信号。常见的脉冲信号多种多样，如图6.3所示，它可以是周期性的，也可以是非周期性的或单次的。 数字电路常使用理想的矩形脉冲波作为电路的工作信号，如图6.4所示。实际的矩形脉冲波如图6.5所示，当它从低电平上升为高电平，或由高电平下降到低电平时，并不是理想的跳变，顶部也不平坦。为了具体说明矩形脉冲波形，常引入以下一些参数。 （1）脉冲幅度Um。指脉冲信号变化的最大值。 （2）脉冲前沿tr。指脉冲从10%Um上升到90%Um所需的时间。tr愈短，脉冲上升愈快，愈接近于理想的矩形波的上升跳变。 （3）脉冲后沿tf。指脉冲从90%Um下降到10%Um所需要的时间。 （4）脉冲宽度tw。指脉冲从脉冲前沿的50%Um到脉冲后沿的50%Um所需的时间，也称脉冲持续时间、有效脉冲宽度等。 （5）脉冲周期T。指相邻脉冲上相应点之间的时间间隔。 （6）脉冲频率f。单位时间内的脉冲数，与周期T的关系为f=1/T。 （7）脉宽比tw/T。指脉冲宽度与脉冲周期之比，也称占空系数，其倒数称为空度比。 6.2 数制与码制 6.2.1 数制 数制是一种计数的方法，它是进位计数制的简称。 1. 十进制（D） 日常生活中人们最习惯用的是十进制。十进制是以10为基数的计数制。在十进制中，每位有0～9十个数码，它的进位规则是“逢十进一”。如 [374.68]10=3×102+7×101+4×100+6×10?1+8×10?2 其中乘数102、101、100、10?1、10?2等，是根据各个数码在数中的位置得来的，称为该位的“权”，它们都是基数10的幂。数码与权的乘积称为加权系数，如上述的3×102、7×101、4×100、6×10?1、8×10?2。十进制的数值是各位加权系数的和。 任何一个十进制数N可表示为：