《数字电路引言》PPT课件.ppt

1、数字电子技术,孙卫强,2/32,About us,教师: 孙卫强 区域光纤通信与先进光通信系统国家重点实验室，电子工程系 讲师 电信楼群5号楼223室，34205359 助教: 瞿科锋 区域光纤通信与先进光通信系统国家重点实验室，电子工程系 硕士研究生 电信楼群5号楼501室,3/32,课本 Digital Fundamentals, Thomas L. Floyd, 7th Edition, Prentice Hall 参考书 Digital Logic Applications and Design, John M. Yarbrough, 3th Edition, China Machin

2、e Press Digital design Principles and Practices, John F. Wakerly, China Machine Press 数字电子技术基础,阎石,第四版,高等教育出版社 课程网站 ,关于这门课,4/32,课程评估,作业提交 每周四第二节课上课前 迟交的作业以50%计分 考试和成绩评定 (20%+80%) 20% 作业 课堂表现和设计作业 期中考试（视情况而定） 80% 期末考试（闭卷，英语）,第一章 引言,孙卫强,6/32,内容提要,数字逻辑的发展历史 基本的逻辑运算 逻辑电路的分析和表示方法,7/32,数字和数字电路,模拟和数字 数字逻辑的本

3、质：将物理量实际值的无穷集映射到两个子集，对应于2个可能的数或者逻辑值：0和1 开/关，是/否，有/无，高/低 更加复杂的状态能否用0和1来表示？ 电路中如何得到“0”和“1” 数字电路：以”0”和”1”为输入和输出的电路,8/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪30年代，贝尔实验室第一部二进制加法器(1937)和后来的复数运算器(1940)，采用继电器逻辑（Relay Logic）,9/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪30年代，贝尔实验室第一部二进制加法器(1937)和后来的复数运算器(1940)，采用继电器逻辑（Relay Logic） 得到8位数的商需要30秒,10/32,数字逻

4、辑电路的发展历史,20世纪30年代，贝尔实验室第一部二进制加法器(1937)和后来的复数运算器(1940)，采用继电器逻辑（Relay Logic） 得到8位数的商需要30秒,11/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪30年代，贝尔实验室第一部二进制加法器(1937)和后来的复数运算器(1940)，采用继电器逻辑（Relay Logic） 得到8位数的商需要30秒,12/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪40年代，宾夕法尼亚大学，第一部电子数字计算机（Eniac），采用真空管,使用了17468个真空管 占地457平米 重30吨 耗电160KW 每秒可以完成5000次+，或385次*，或4

5、0次/，或3次开方运算 开始用来计算导弹的弹道，后也用于天气预测、原子能计算等,13/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪50年代（1947年），双极型晶体管（BJT）出现；,60年代，TTL逻辑出现 TTL: Transistor-Transistor Logic,14/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪60年代，集成电路（Integrated Circuit：IC）出现 小规模集成电路SSI 中规模集成电路MSI 大规模集成电路LSI 超大规模集成电路VLSI,平板照相技术(photolithography) 低功耗，高密度 稳定可靠,15/32,数字逻辑电路的发展历史,20世纪60

6、年代(1960)，MOSFET出现； MOSFET: Metal-oxide Semiconductor Field Effect Transistor 从20世纪80年代开始，MOS电路开始逐步取代由BJT构成的TTL电路，现在CMOS占领了世界IC市场的绝大部分 CMOS: Complementary MOS 2000年Pentium-4：42,000,000 个晶体管！,More readings:/physics/educational/transistor/function/index.html,16/32,数字逻辑电路的发展的关键词,继电器逻

7、辑（20世纪30年代） 真空管、Eniac（20世纪40年代） BJT，MOS晶体管（20世纪50年代） 集成电路（20世纪60年代） CMOS（20世纪60年代）,17/32,内容提要,数字逻辑的发展历史 基本的逻辑运算 逻辑电路的分析和表示方法,18/32,数字逻辑-基本的逻辑运算,最基本的逻辑运算,与(AND),或(OR),非(NOT),19/32,更加复杂的逻辑运算,与非NAND,或非NOR,异或(XOR) 同或(NXOR),20/32,逻辑运算符(逻辑门)的另一种表示,中国国家标准,21/32,内容提要,数字逻辑的发展历史 基本的逻辑运算 逻辑电路的分析和表示方法,22/32,逻辑电

8、路的表示方法,晶体管级电路图 逻辑框图 真值表 逻辑表达式（方程） 已封装的功能模块 硬件描述语言 ,23/32,逻辑电路的晶体管级电路图,24/32,逻辑电路的逻辑框图表示,25/32,逻辑电路的真值表表示,26/32,逻辑电路的逻辑方程描述,Z = S A + S B,27/32,已封装的逻辑功能模块描述,28/32,逻辑电路的硬件描述语言表示,ABEL语言描述,VHDL语言描述,29/32,逻辑电路的分析和表示方法,晶体管级电路图 逻辑框图 真值表 逻辑方程 已封装的功能模块 高级描述语言 ,Z = S A + S B,30/32,本课程主要涉及的内容,数制和编码 布尔代数 布尔函数的化简 门电路和基本的电气特性 组合逻辑设计和分析 时序逻辑设计和分析 半导体存储器和可编程逻辑器件,数学准备,电子工程准备,逻辑设计实践,31/32,本部分小结,数字逻辑设计的历史 继电器逻辑真空管双极型晶体管单极型晶体管 CMOS技术在现代集成电路市场上占大多数 基本的门电路 与（AND）、或（OR）、非（NOT）门及其功能 与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）等等 逻辑电路的不同的表示方法 门级表