1-1数字逻辑概论康华光数字电子技术第六版.ppt

* 1.数字逻辑概论 1.1 数字信号与数字电路 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算 1.6 逻辑函数及其表示方法 5、掌握基本逻辑运算及逻辑函数的表示方法 教学基本要求 1、了解数字信号与数字电路的基本概念 2、了解数字信号的特点及表示方法 3、掌握常用二～十、二～一十六进制数的转换 4、了解常用二进制码，熟悉8421 BCD码 1.数字逻辑基础 1.1.1 数字技术的发展及其应用 1.1.2 数字集成电路的分类及特点 1.1.3 模拟信号与数字信号 1.1.4 数字信号的描述方法 1.1 数字电路与数字信号 1.1.1数字技术的发展及其应用 1.1数字电路与数字信号 80年代后- ULSI ，1 0 亿个晶体管/片、ASIC 制作技术成熟 目前-- 芯片内部的布线细微到纳米量级(0.05?m以下) 微处理器的时钟频率超过3GHz(109Hz)，高达6.8GHz 90年代后- 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。 60~70代- IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。 10万个晶体管/片。 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路 发展特点:以电子器件的发展为基础 电子管时代 1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在一些大功率发射装置中使用。 电压控制器件 电真空技术 1946年2月由宾州大学研制成功ENIAC 电子数字积分计算机 重达30吨 占地160m2 启动工耗150000瓦 1.8万个电子管 保存80个字节 电子管时代 晶体管时代 电流控制器件 —半导体技术 半导体二极管、三极管 器件 半导体集成电路 电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代 a)传统的设计方法： b)现代的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。 1、设计： 在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 VerlogHDL语言设计 状态机设计 设计方法 EDA（Electronics Design Automation)技术 3、下载 2、仿真 4、验证结果 实验板 下载线 数码相机 智能仪器 计算机 数字技术的应用 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。 从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。 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 1、数字集成电路的分类 1.1.2、数字集成电路的分类及特点 可编程逻辑器件、多功能专用集成电路 106以上 甚大规模 大型存储器、微处理器 10,000~99,999 超大规模 小型存储器、门阵列 100~9999 大规模 计数器、加法器 12~99 中规模 逻辑门、触发器 最多12个 小规模 典型集成电路 门的个数 分类 集成度:每一芯片所包含的门个数 2、数字集成电路的特点 1) 稳定性高,抗干扰能力强 2) 易于设计-对0和1表示的信号进行逻辑运算和处理 3) 体积小,通用性好,成本低，便于集成. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化 5)高速度 低功耗 6)便于存储、传输和处理 3、数字电路的分析、设计与测试 (1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 (2) 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。 ---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 u O t O t u 1. 模拟信号 1.1.3 模拟信号与数字信号 数字信号波形 2、数字信号 ---在时间上和数值上均是离散的信号。 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同， 分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同 3、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为