数字电子技术 简介

1、发表教师：王玉(西南科学技术大学信息工程学院)，教材：阎石主编数字电子技术基础高等教育出版社，2006年，E_mail :数字电子技术基础(数字逻辑和数字系统)，电话：学习参考书， 王德银主编数字电路逻辑设计第三版高等教育出版社电子工程手册编辑委员会等是中外集成电路的简单速查表-TTL、CMOS (电子工业出版社)、康华光编、电子技术基础数字部分第5版、高教出版社、王永军主编数字逻辑和数字系统(第3版)电子工业出版社2006年、3、数字技术是一门应用学科，其发展分为5个阶段，20世纪30年代用通信技术(电报、电话)首先引入了二进制信息存储技术。 1847年英国科学家乔

2、治布尔(George Boole )建立了布尔代数，被应用于电子电路，形成了开关代数，有完整的数字逻辑电路的分析和设计方法，数字技术的发展过程，初级阶段： 20世纪40年代在电子计算机上的应用，此时以电子管(电子管)为基础同时，在电话交换和数字通信上也有应用，电子管(电子管)，1905年发明了电子管，第二阶段： 1960年代出现了晶体管，数字技术飞跃发展，除了在计算机、通信领域的应用外，还被应用于其他测量领域，晶体管图像，1947年成立微电子技术学科，1955年发明了场效应晶体管：的半导体理论越来越成熟，1958年生产了第一SSI:微电子技术成为电子工业的核心技术，第三阶段： 1970年代中期

3、出现了集成电路，数字技术更为广泛应用于各行业的医疗、雷达、卫星等领域，6070年代：第四阶段： 20世纪70年代中期至80年代中期，微电子技术发展数字技术迅速发展，产生大规模超大规模集成数字芯片，应用于各行业和我们的日常生活ULSI:1G位芯片的10亿个晶体管/芯片，90年代后：20世纪80年代中期以后，产生了一些专用和通用的集成芯片，还有一些可编程的数字芯片，制作技术越来越成熟，数字电路的设计模块和课程特点1、发展迅速，1905年发明了电子管，1947年发明了晶体管：建立了微电子技术学科，1955年发明了场效应晶体管：半导体理论成熟，1958年开发了第一SSI: 微电子技术已成为电子工业的核

4、心技术，6070年代：80年代后： ULSI:1G位芯片10亿个晶体管/芯片，90年代后：9，2，应用广泛，3，工程实践性强，课程特点，1，发展课程性质，工程性质，实践性强，平时成绩： 30期末考试： 70 (闭卷)，评价，10，1.1概况1.2几个常用数1.3不同数之间的转换1.4二进制算术运算1.5几个常用编码，第一章数字和编码制，11，时间上连续：任意时刻相对的数值连续：可以指定一定范围内的任意值。 例如正弦波、指数函数等，1 .模拟信号和数字信号，模拟信号：随时间和振幅连续的信号。 一些模拟信号波形，1.1概要，12，缺点：难易度高，易受噪声影响，难以保存。 优点：用正确的值表现事物。

5、 模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。 现实世界是模拟的，电压、电流、温度、声音等。 模拟信号，13，在时间上离散：仅在某个时间点被定义。 数值离散：变量是有限集合的一个值，通常用0、1二进制表示。 例如开关的接通断开、电压的高低、有无电流。 数字信号：随着时间和振幅而离散的信号。14、数码时代：音乐： CD，MP3电影： MPEG，RM，DVD数码电视数码相机手机，数字电路：处理和传输数字信号的电路。 15，2 .模拟电路和数字电路的差异，1，工作任务的差异，模拟电路研究输出和输入信号之间的大小、相位、失真等关系，数字电路主要研究输出和输入的逻辑关系(因果关系)。 模拟电路中的晶体管在线性放

6、大区域中操作，而作为放大元件的数字电路中的晶体管在饱和或关断状态下操作，并且用作开关。 因此，基本单元电路、分析方法及研究范围不同。 2、晶体管工作状态的差异：16、模拟电路研究的问题、基本电路元件：基本模拟电路：2 .模拟电路和数字电路的差异、17、数字电路研究的问题、基本电路元件、基本数字电路、2 .模拟电路和数字电路的差异、18、 2 .采用二进制0，1例：交通信号控制停车场监视3 .分析工具：逻辑代数4 .表现方式：真值表、逻辑表达式、时序图等。 (1)数字电路的基本动作信号是用1和0表示的二进制数字信号，电路上反映的是高电平和低电平。 (2)晶体管处于开关工作状态，抗干扰性强，精度高

7、。 (3)通用性高。 结构简单，容易制造，容易整合和系列化生产。 (4)有“逻辑思考”能力。 数字电路能够对输入的数字信号进行各种算术运算、逻辑运算、逻辑判定，所以也被称为数字逻辑电路。 2、模拟电路和数字电路的差异，20，3 .数字电路的分类和学习方法，(1)数字电路的分类(a )按电路构成对逻辑电路进行分类：电路的输出信号仅与当时的输入信号有关，与电路的原始状态无关。 时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与那时的输入信号有关，还与电路的原始状态有关。 21、(1) .数字电路的分类(b )各集成电路规模集成度：集成电路芯片中包含的零件数小规模集成电路(Small Scale IC，SSI )中

8、规模集成电路(Medium Scale IC )， MSI )大规模集成电路(LSI )超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI )特大规模集成电路(ULSI )大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI )，3 . 22 )、(2)数字电路的学习方法，(1)逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，必须熟练掌握。 (2)重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。 没有必要对其内部的电路结构和工作原理进行太深的研究。 (3)掌握基本的分析方法。 (4)本课程实践性强。 要重视练习题、基础实验和综合培训等实践环节。 (5)注意培养和提高查

9、阅技术资料和数字集成电路产品手册的能力。 3、数字电路的分类和学习方法，23，1.2几个常用数字，数字：由数字符号构成，表示物理量大小的数字和数字的组合。 数、计数制(简称数): 多位数字的各位的构成方法和从低位向高位的进制。24，1.10进制，数字： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9计数规则：十进制一基数：应该为10，例： (1999 ) 10=110391019100，1.2几个常用数，25，和显然，采用十进制是非常不方便的。 这需要10种电路状态，这10种状态很难严格区分。1 .十进制、26、2 .二进制、数字： 0、1计数规则：逢二进制基数：应该为2的例子：(11101)2=(1

10、24 123 122 021 120，通式： nb=bn-12n-1 bn-22n-2 b020 B- 12-1.2一些常用的数字，27，位数太多，不符合人的习惯，不能马上在头上反映数值的大小，一般要转换成十进制再反映。 二进制优点：1，电路容易实现-一位有两个值，可以通过打开或关闭管道、点亮或关闭灯泡、闭合或关闭继电器接点来显示。 2、基本运算规则简单，二进制的缺点：28， 16进制，数字： 09，a，b，c，d，e，f计数规则：逢16进制基数： 16权： 16，例如： (5D)16=5161 13160，公式：NH=h 1.2一些常用数字，29，16进制的优点：16进制数字电路，尤其是在计

11、算机上，很容易转换成：1，2进制数字，2，计数容量大于其他二进制数字。 同样地，如果采用4位数字，二进制可以计算到1111B=15D。八进制可以计算到7777O=14095D。十进制可以计算到9999D。十六进制可以计算到FFFFH=65535D、64K。 其容量最大。 3、在计算机系统中，很多寄存器、计数器等排列成4位。 因此，十六进制的使用具有独特的优势。 30、任何进制公式的普遍形式：式中：s是任意数，n是进制，Ki是I位的系数，n是基数，Ni是I位的权重。 n是整数位数m是小数位数，1.2几个常用数，31.3几个常用数之间的转换，用“式展开法”:用权重展开总和，例如：(1011)2，0

12、22，121，120，=123，=8 0 2 1=(11)10，代码1的数值相加1 .将二进制数转换成十进制数，32，1.3几个常用数之间的转换，2 .将十进制数转换成二进制的整数部分的转换：除以2取馀数，直到下位前，商为零。 解： 2217馀1 b0 2108馀0 b1 254馀0 b2 227馀1 b3 213馀1 b4 26馀0 b5 23馀1b21馀1 b7 0，例如，请求(217 ) 10=() 2，1101001，33例：请求(0.3125)10=() 2解： 0.3125 2=0.625整数为0 b- 1 0.625 2=1.25整数为1 b- 2 0.25 2=0. 5整数为0

13、 b- 3 0. 5 2=1.0整数为1 b- 4，有时不能得到说明： 0的结果，应该根据转换精度的要求取适当的位数。 小数部分的变换：乘以2取整数，直到上位为前，积为整数为止(直到需要精度为止)。将2.10进制转换成二进制，1.3几个常用数之间的转换，0.0101，34 .二进制与8进制、16进制之间的转换，(1)二进制与8进制之间的转换3位二进制对应于1比特的8进制。 2=(101，011，100，101 )2=(5345 ) 8，(6574 )8=(110，101，111，100 )2=(110110011100 ) 2，1.3几个常用数之间的变换，35，(2)2 (1011101101

14、100110 )2=(010111010110 )2=(5d6) 16、 2进制和8进制、16进制之间的变换、1.3几个常用数之间的变换、36、表1-1几个计数值的比较表、返回、1.4二进制的算术运算、 其规则是“逢二进一”、“借一当二”。 算术运算包括“加减乘除”，但减法、乘法、除法最终为有符号加法。2个个数1001和0101的算术运算为38，1.4.2反转，补数和补数运算在用二进制数字表示1个数值时，其正负有什么差异？二进制数的正负数值表示在二进制数之前是1比特符号比特，正数为“0”，负数为“0” 例如，17的原代码为110001、一、原代码、二、反转、二进制的反转求出方法，正的反转与原代

15、码相同，除了负的原代码的符号比特以外的数值部分被比特反转，即“1”变为“0”，“0”变为“0”，例如反转为0 111反转为1 000，注意： 0反转为1 000，0反转为1111，3，补数、1 .型(模块)，一个事物的循环周期的长度称为该事件的模型或模块。 二进制减法时，可以利用补数将减法运算转换为加法运算。 在补充之前先介绍模型(或模块)的概念，如一年365天，因为该模块是365的时钟是以12个周期计数的，所以模块是12个。 十进制计数是10个数字09、的循环，所以模型是10。 以表为例，介绍了互补运算的原理。 在图1.4.1所示的时钟中，发现5点钟停在10点，想拨的话，a .逆时针拨5格，即拨1055是减法。 b .顺时针旋转7个格，即10717，则模具为12，因此1相当于进位12，1溢出，因此7格，为17125。 虽然107和105的效果相同，但是5712，故障7可以被视为五的补数，即，减法可以用补数的加法来替代。 43、2 .补数的表示与正数的补数和原语相同，负数的补数符号比特为“1”，数值比特每位数为“1”，即“反转加法1”，例如110010原语101101反转，注意：如果采用1 .补数，则可以容易地将减法转换为加法，乘法和除法转