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文档简介

1、脉冲与数字电路脉冲与数字电路 本课程性质本课程性质: 是一门是一门专业基础课专业基础课。 特点特点: 非纯理论性课程,实践性很强;非纯理论性课程,实践性很强; 逻辑设计方法十分灵活;逻辑设计方法十分灵活; 理论知识和实际应用十分紧密。理论知识和实际应用十分紧密。 研究内容研究内容: 以以逻辑代数和逻辑器件逻辑代数和逻辑器件为基础,研究各种数字电路的为基础,研究各种数字电路的分析分析和和设计设计方法。方法。 教学目标教学目标: 能够对一般性、常用的数字电路进行分析,同时对较简单的单元电路进能够对一般性、常用的数字电路进行分析,同时对较简单的单元电路进 行设计。行设计。 脉冲与数字电路脉冲与数字电

2、路 教学时数教学时数:80学时。学时。 教材教材:电子技术基础电子技术基础。 陈振源 褚丽歆 主编 人民邮电出版社 2006年5月 参考教材参考教材:脉冲与数字电脉冲与数字电 路路(第三版)。(第三版)。 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 相关实验相关实验:数字电路实验数字电路实验 5项实验(项实验(10课时)课时) 实验时间、安排:依据课程实施计划表。 成绩评定成绩评定:课堂提问课堂提问+作业作业+平时测验平时测验 10%; 实验考核实验考核 30%; 结束考试结束考试 60%。 作业作业:每周一次,约:每周一次,约20人。人。 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 第一章第一章 数字电路基础数字电路基

3、础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 数字电视走进千家万户数字电视走进千家万户 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 学习目标学习目标 能说出脉冲信号与数字信号的特点、数字信号的能说出脉冲信号与数字信号的特点、数字信号的 主要参数,能区别模拟信号和数字信号。主要参数,能区别模拟信号和数字信号。 能说出能说出不同数制的特点及其算术运算的规律不同数制的特点及其算术运算的规律;会;会 各种数制间的转换各种数制间的转换,会,会BCD码和十进制数的转换。码和十进制数的转换。 学习内容学习内容 脉冲信号与数字信号,数制及其转换。

4、脉冲信号与数字信号,数制及其转换。 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 1.1 数字电路的基本概念数字电路的基本概念 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 模拟信号模拟信号:在时间上和数值上都是连续变化的信号。:在时间上和数值上都是连续变化的信号。 对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电子线路模拟电子线路。 数字信号数字信号:在时间上和数值上的变化是离散的信号。:在时间上和数值上的变化是离散的信号。 对数字信号进行传输、处理的电子线路称为对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电子线路数字电子线路。 v 数字电压信号数字电

5、压信号 t 0 v 模拟电压信号模拟电压信号 t 0 一、模拟信号和数字信号一、模拟信号和数字信号 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 V t (V) (ms) 5 0 1020304050 典型的数字信号典型的数字信号 数字信号在电路中往往表现为数字信号在电路中往往表现为突变突变的电压或电的电压或电 流,如流,如图所图所示。该信号有两个特点:示。该信号有两个特点: (一)信号只有两个电压值,(一)信号只有两个电压值,5V和和0V。 (二)信号从(二)信号从高电平高电平变为变为低电平低电平,或者从低电平变为高,或者从低电平变为高 电平是一个突然变化的过程,这种信号又称为脉冲信号。电平是一个突然变化的

6、过程,这种信号又称为脉冲信号。 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 数字信号的主要参数数字信号的主要参数 Vm信号幅度。它表示电压波形变化的最大值。信号幅度。它表示电压波形变化的最大值。 T信号的重复周期。信号的重复频率信号的重复周期。信号的重复频率f=1/T。 tW脉冲宽度。它表示脉冲的作用时间。脉冲宽度。它表示脉冲的作用时间。 q占空比。它表示脉冲宽度占空比。它表示脉冲宽度tW占整个周期占整个周期T的的 百分比,其定义为:百分比,其定义为: %100(%) W T t q V 0t (ms) Vm tw T 理想的周期性数字信号理想的周期性数字信号 第一章

7、第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 二、二、数字电路的特点和分类数字电路的特点和分类 (一)(一)结构简单,易于用电路实现。结构简单,易于用电路实现。 (二)(二)抗干扰能力强,可靠性高,精度高。抗干扰能力强,可靠性高,精度高。 (三)(三)处理功能强,既能实现数值运算,还可以实现逻辑运处理功能强,既能实现数值运算,还可以实现逻辑运 算和判断。算和判断。 (四)(四)产品系列多、通用性强、成本低。产品系列多、通用性强、成本低。 (五)(五)数字信号更易于存储、加密、压缩、传输、和再现。数字信号更易于存储、加密、压缩、传输、和再现。 第一章第一章 数字电路基础数字电路

8、基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 按集成度按集成度分类:数字电路可分为分类:数字电路可分为小规模小规模(SSI, 每片数十器件)、每片数十器件)、中规模中规模(MSI,每片数百器件)、,每片数百器件)、 大规模(大规模(LSI,每片数千器件)和,每片数千器件)和超大规模超大规模 (VLSI,每片器件数目大于,每片器件数目大于1万)数字集成电路万)数字集成电路。 集成电路从应用的角度又可分为集成电路从应用的角度又可分为通用型通用型和和专专 用型用型两大类型。两大类型。 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 三、数制与码制三、数制与码制 数制:按进位规则进行计数,

9、称为进位计数制。数制:按进位规则进行计数,称为进位计数制。 常见数制:常见数制: 十进制十进制 二进制二进制 八进制和十六进制八进制和十六进制 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 (一)十进制数(一)十进制数 5555 5103=5000 5102=500 5101=50 5100=5 5 5 5 5 103、102、101、 100称为十进制的称为十进制的权权。 各数位的权是各数位的权是10的幂。的幂。 同样同样的数码在不同的的数码在不同的 数位上代表的数值不同。数位上代表的数值不同。 任意一个十进制任意一个十进制 数都可以表示为各个数都可以表示为各个 数位

10、上的数码与其对数位上的数码与其对 应的权的乘积之和,应的权的乘积之和, 称权展开式称权展开式。 即:即:(5555)105103510251015100 210201019100010 1 410 2 又:又:(209.04)10 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 1. 任一任一ai 有十种可能的数,基数是有十种可能的数,基数是10。 一般地可把任一十进制数一般地可把任一十进制数N表示为:表示为: 2. ai所代表的值和所代表的值和ai的位置有关。的位置有关。 3. 逢十进一,借一当十。逢十进一,借一当十。 (9110) m m 2 2 1 1 01 2n

11、2n 1n 1n 101010 101010 aaa aaaa m21012n1n . aaaaaaaN 1n m i 10 i i a 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 特点:特点: 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 数码为:数码为:0、1;基数是;基数是2。 运算规律:逢二进一,借一当二。即:运算规律:逢二进一,借一当二。即:1110。 二进制数的权展开式:二进制数的权展开式: 如:如:(101.01)212202112002 1 12 2 (5.25)10 各数位的权是各数位的权是2的幂的幂 (二)二进制数(二)二进制数 m m n n bbbbb 2222 1 101 1 1 m21

12、012n1nB . bbbbbbbN 1 2 n mi i i b下标下标B代表代表N为二进制数为二进制数 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 优缺点:优缺点: 用电路的两种状态(用电路的两种状态(0,1)来表示二进制数,)来表示二进制数, 数码的存储、传输简单可靠。数码的存储、传输简单可靠。 位数较多,使用不便;不符合人们的习惯。位数较多,使用不便;不符合人们的习惯。 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 (三)二进制数与十进制数的相互转换(三)二进制数与十进制数的相互转换 1. 二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数

13、按权展开再相加按权展开再相加 1101.011 = 123+122+1+12-2+12-3 = 8+4+1+0.25+0.125 = 13.375 2. 十进制整数转换成二进制数十进制整数转换成二进制数 采用采用除除2(基数)取余法(基数)取余法, 先得到的余数为低位,后得到先得到的余数为低位,后得到 的余数为高位。的余数为高位。 2 44 余数余数 低位低位 2 22 0b0 2 11 0b1 2 5 1b2 2 2 1b3 2 1 0b4 0 1b5 高位高位= 101100B 44 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 (四)二十进制编码(四)二十进制编码

14、(BCD码)码) 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等 信息所对应的关系称为信息所对应的关系称为编码编码(过程过程)。 用以用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二 进制数称为进制数称为代码代码。 二二十进制代码:用十进制代码:用4位二进制数位二进制数b3b2b1b0来表示一位十进来表示一位十进 制数中的制数中的 0 9 十个数码。简称十个数码。简称BCD码码。 用用四位自然二进制码中的前十个码来表示十进制数码,因四位自然二进制码中的前十个码来表示十进制数码,因 各位的权值依

15、次为各位的权值依次为8、4、2、1,故称,故称8421BCD码码。 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 8421码码2421A2421A5211余余3码码格雷码格雷码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 权权 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1110 1111 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 8421242124215211无权无权无权无权 各种各种BCD编码编码 第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 脉冲与数字电路脉冲与数字电路 小小 结结 日常生活中使用十进制,但在计算机中基日常生活中使用十进制,但在计算机中基 本上使用二进制。利用权展开式可将任意进制本上使用二进制。利用权展开式可将任意进制 数转换

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