数电课件绪论ok.ppt

数字电路,任课教师,沈阳航空工业学院电子信息工程学院,张芝贤寇冰崔笋,数字电路在数字通信、电子系统和电子计算机中扮演着举足轻重的重要角色，,是数字通信、电子系统和电子计算机的重要基石，构成了数字通信设备和电子计算机的硬件基础。,数字信号和数字电路,数字电路的分类,数字电路的特点,脉冲波形的主要参数,设计方法的变化,绪论,考试及参考资料,数字电路的应用,数字信号和数字电路,数字量和模拟量,模拟电路：,数字电路：,处理的信号是离散的信号,处理的信号是连续的信号,数字信号和模拟信号,数字电路和模拟电路,时间、数值上均离散,时间和数值上连续,数字电路的分类,1、按电路类型分类,组合逻辑电路,输出只与当时的输入有关，如：编码器、加减法器、比较器、数据选择器。,时序逻辑电路,输出不仅与当时的输入有关，还与电路原来的状态有关。如：触发器、计数器、寄存器。,2、按半导体的导电类型分类,双极型电路,单极型电路,首先介绍一下电子器件的发展,电子管,小规模集成电路(SSI),中规模集成电路(MSI),大规模集成电路(LSI),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。世界上第一台计算机用了1.8万只电子管，占地170平方米，重30吨，耗电150KW。目前在一些大功率发射装置中使用。,1948年，肖克利等发明了晶体管，其性能在体积、重量方面明显优于电子管，但器件较多时由分立元件组成的分立电路体积大、焊点多、电路的可靠性差。,1960年集成电路出现，成千上万个器件集成在一块芯片，大大促进了电子学的发展，尤其促进数字电路和微型计算机的飞速发展。,芯片中集成上万个等效门电路，目前高的已达上百万。,3、按集成度分类,（分立元件）,3、按集成度分类,数字电路的特点,1、易集成化。两个状态“0”和“1”，对元件精度要求低。,数字电路研究二值逻辑的内容,2、工作信号是离散的，因此电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。例如二极管工作在导通和截止态，三极管工作在饱和态和截止态。,3、研究对象是输入和输出的逻辑关系，因此主要的分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要是真值表、逻辑表达式及波形图等。,数字信号和数字电路,数字量和模拟量,模拟电路：,数字电路：,处理的信号是离散的信号,处理的信号是连续的信号,数字信号和模拟信号,数字电路和模拟电路,时间、数值上均离散,时间或数值上连续,数字电路的应用,1、在数字通信系统中，可以用若干个0、1编制成各种代码，分别代表不同的含义，用以实现信息的传递（全球通手机）。,2、利用数字电路的逻辑功能，可以设计出各种各样的数字控制装置用来实现对生产过程的自动控制、精密机床、巡航导弹等。,3、近代测量仪表中，也广泛采用了数字电路。例：数字万用表。,4、当代最杰出的应用数字电路的成就-计算机。今天，计算机不仅成了近代自动控制系统中不可缺少的一个组成部分，而且几乎渗透到国民经济和人民生活的一切领域中，并且在许多方面引起了根本性的变革。,会议电视,数字移动蜂窝电话,家庭信息中心,虚拟教育,数字相机,自动驾驶汽车,视觉感应器,数据存储与处理,传统的设计方法：,现代的设计方法：,设计方法的变化,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逻辑综合、布局布线、仿真等工作。最后下载到芯片，实现方案。,1、设计：,在计算机上利用软件平台进行设计。,设计方法,原理图设计,VHDL语言设计,状态机设计,EDA技术：,2、仿真,3、下载,4、验证结果,实验板,下载线,脉冲波形的主要参数,在数字电路中，经常用到矩形脉冲，矩形脉冲的特性直接关系到数字系统能否正常工作。,1、脉冲幅度Um：脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏（V）。,2、脉冲上升时间tr：脉冲波形从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。,3、脉冲下降时间tf：脉冲波形从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。,脉冲上升时间tr和下降时间tf越短，越接近理想的矩形脉冲。单位秒(s)、毫秒(ms)、微秒(s)、纳秒(ns)。,4、脉冲宽度tW：脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间，单位和tr、tf相同。,5、脉冲周期T：在周期性脉冲中，相邻两个脉冲波形重复出现所需的时间。单位和tr、tf相同。,6、脉冲频率f：每秒时间内，脉冲出现的次数。单位为赫兹(HZ)、千赫兹(kHZ)、兆赫兹(MHZ)，f1/T。,7、占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值。qtw/T。它是描述脉冲波形疏密的参数。,考试,1、旷课3次（含3次）以上，取消考试资格。,3、理论课考试及实验考试前必须完成全部实验，且实验均必须全部合格，方可参加考试，否则，取消考试资格。,4、课程成绩=期末考试试卷成绩80%+实验成绩。,2、理论课考试前必须按时完成2/3以上作业，方可参加考试。,5、实验成绩满分20分。平时实验全部完成=8分，仿真实验考试满分4分，实验操作满分8分。,1、数字系统设计基础,沈嗣昌,航空工业出版