[工学]64学时数字电子1.ppt

作者：清华大学电子工程系 罗嵘 2．数字波形的两种类型 数字信号是在高电平和低电平两个状态之间作阶跃式变化的信号，它有两种形式，即电平型和脉冲型。电平型信号是在一个节拍T内用“1”表示高电平和用“0”表示低电平。脉冲型信号是用“1”表示在一个节拍内有脉冲和用“0”表示无脉冲，如图1.3所示。由于电平型信号在一个节拍内不会归零，所以又称为非归零信号；而脉冲型信号在一个节拍内会归0，所以又称为归零信号。一个节拍的时间间隔T称为1位(bit)。在数字电路中，脉冲型信号常用做控制信号，如时序电路的时钟脉冲；而电平型信号则是电路中主要的传输信号。 1.3 数字电路 1．数字电路和模拟电路的比较 数字电路和模拟电路是电子电路的两大分支。由于它们传递、加工和处理的信号不同，所以在电路结构、器件工作状态、输出与输入关系、电路分析方法等方面都有着很大的区别，如表1.1所示。 2．数字电路的特点 与模拟电路相比，数字电路具有以下一些特点： (1)在数字电路中采用高、低电平表示两种状态，基本单元电路简单，对电路中各元件参数的精度要求不高，允许有较大的分散性。 (2)抗干扰能力强、精度高。数字电路传递、加工和处理的是二值信息，不易受外界的干扰，抗干扰能力强。 (3)数字信号便于长期存储，使大量信息资源得以保存，使用方便。 (4)必威体育官网网址性好。在数字电路中可以进行加密处理，使一些信息资源不易被窃取。 (5)通用性强。可以采用标准的逻辑部件和可编程逻辑器件来构成各种各样的数字系统，设计方便，使用灵活。 表1.1 模拟电路和数字电路的比较 1.3数字电路的发展和分类 数字电路的发展与模拟电路一样，经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路(IC, Integrated Circuit)的过程，但数字集成电路比模拟集成电路发展得更快。从20世纪60年代开始，数字集成器件用双极型工艺制成了小规模逻辑器件，随后发展到中、大规模集成器件；20世纪70年代末，超大规模集成电路——微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生了质的飞跃。 近10多年来，可编程逻辑器件(PLD, Programmable Logic Device)特别是现场可编程逻辑门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)的飞速发展，为数字电子技术开创了新局面。这些数字集成器件不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使数字集成电路的功能更加趋于完善，使用起来更加灵活。 从集成度来说，数字集成电路可分为小规模(SSI, Small-Scale Integration)、中规模(MSI, Medium-Scale Integration)、大规模(LSI, Large-Scale Integration)和超大规模(VLSI, Very-Large-Scale Integration)四类数字集成电路。所谓集成度，有两种分类方法，其中一种是指每一块数字IC芯片所包含的BJT或MOSFET的个数，另一种是指每一块数字IC芯片所包含的门电路的个数。表1.2列出了四类数字集成电路的规模和分类依据。 数字逻辑基础 §1.数制和码制 十进制数： 二进制数 数制转换 (2) 二?十六进制转换 二、码制 §2.基本逻辑运算 (3) 真值表——用表格的形式表示变量与结果的关系 列出输入量的所有组合方式。 2、或逻辑（逻辑加） 3、非逻辑（逻辑反） 二、几种常用的复合逻辑 2、或非逻辑 3、异或逻辑 注意 §3.逻辑代数的基本公式和常用公式 二、常用公式 §4.逻辑代数的基本规则 §6.逻辑函数的卡诺图化简法 3.最小项的编号 4.最小项性质 二、逻辑函数最小项表达式 三、逻辑函数的卡诺图 2) 三变量的卡诺图 L(A,B,C) 3.逻辑函数的卡诺图画法 例2：由函数的与或式直接画卡诺图 四、逻辑函数的卡诺图化简法 图1.7.4 最小项相邻的几种情况 例2 3.具有无关项的逻辑函数的化简 例： §7.逻辑函数各种描述方法间的相互转换 二、已知逻辑表达式求逻辑图 一、代入规则：等式两边的某变量用一个逻辑函数代替，等式仍然成立 （A+C） （A+C） 例：证明多变量的摩根律（反演律） 二变量的摩根律： 令B=CD 注意： 1)变换过程必须保持原来运算的优先顺序 遵循先“与”后“或”的顺序 保持括号的优先权 二、反演规则:可用于求函数的反函数 原变量 ● 1 将函数中 反变量 ＋ 0 例1 2)不在一个变量上的非号必须保持不变 例2：Y=(A+BC)(C+D) 例3 用摩根定律验证： 三、对偶规则 —指当某个逻辑恒等式成立时，则其对偶式也成立 注意： 变换过程 ①必须遵循先“与”后“或”的顺序 ②注意