数字电子技术概述
数字电子技术.
数字电子技术.数字电子技术是指基于数字电路设计、制造和应用的电子技术。
这种技术采用数字信号进行数据处理、存储和传输，相对于模拟电子技术来说，具有精度高、干扰小、处理速度快等优点。
在信息化时代的今天，数字电子技术已经成为了人们日常工作和生活中必不可少的一部分。
数字电子技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代的计算机起源，随着计算机技术和电子技术的不断进步，数字电子技术逐渐成为了一个独立的学科，并广泛应用于市场。
现在，数字电子技术已经涉及到了各个领域的应用，如通信、医疗、工业控制、消费电子、安防等等领域。
数字电子技术的基础是数字电路。
数字电路是指用逻辑门和触发器等数字器件构成的能够进行数字信号处理的电路。
常见的数字电路设备包括振荡器、计数器、移位寄存器、门电路等。
数字电路设备的特点是具有广泛的逻辑功能，能够快速处理大量的数字信号。
数字电子技术的发展离不开数字集成电路技术的不断革新。
数字集成电路是在单一晶体芯片上集成了大量数字器件，以实现特定的功能。
数字集成电路的种类非常多，包括数字信号处理器、数字模拟转换器、逻辑单元、存储器等等，这些电路可以通过软件编程实现不同的功能。
在数字集成电路的基础上，数字电子技术得以生产出各式各样的数字产品，如芯片、控制器、芯片级系统等，大大推动了数字电子技术的发展。
数字电子技术的应用范围非常广泛。
在通信领域，数字电子技术在手机、电脑、路由器等设备中广泛运用，同时也促进了数字通信系统的升级改进。
在医疗领域，数字影像技术和数字信号处理技术带来了先进的医疗设备，如数字断层扫描仪、超声波诊断设备、电子心电图仪等等，为医生的病人治疗提供了更多便利。
在工业领域，数字电子技术可以应用于自动化生产线、机器人控制、信息传输等方面，提高了生产效率和产品质量。
在消费电子领域，数字电视、手机、数码相机等数码产品也已经深入人们的日常生活，促进了当今数字娱乐文化的发展。
尽管数字电子技术具有诸多优点，但是也会面临挑战。
数字电子技术
数字电子技术什么是数字电子技术？数字电子技术是一种基于数字信号处理和逻辑电路的电子技术，用于处理、存储和传输数字信号。
与模拟电子技术不同，数字电子技术使用离散的、二进制的信号，通过逻辑门、触发器等数字元件进行逻辑运算和电路设计。
数字电子技术已经在计算机、通信、数据存储和数字音视频等领域得到广泛应用。
它能够提供更高的可靠性、较低的功耗和更灵活的功能，为现代电子设备的发展提供了基础。
数字电子技术的基本原理数字电子技术的基本原理是将所有信号表示为离散的、二进制的形式。
在数字电子技术中，使用的是数字逻辑门来实现不同的逻辑功能。
数字逻辑门是指由逻辑元件组成的集成电路，可以执行布尔逻辑运算，例如与门、或门和非门等。
这些逻辑门不仅可以执行简单的逻辑功能，还可以构建更复杂的逻辑电路。
数字电子技术使用的二进制表示法将信号分为高电平和低电平。
高电平表示1，低电平表示0。
通过逻辑门的组合，可以对这些二进制信号进行逻辑运算和电路设计。
数字电子技术的应用计算机在计算机中，数字电子技术广泛应用于中央处理器（CPU）、内存和输入输出设备等关键组件。
CPU是计算机的核心部件，它包含大量的逻辑门和触发器来执行各种算术和逻辑运算。
内存是用于存储数据和程序的地方，它使用存储芯片来实现数据存储和读写操作。
输入输出设备通过数字电子技术实现与计算机之间的数据交互。
通信在通信领域，数字电子技术用于数字信号处理、数据压缩和编解码等功能。
数字信号处理可以将模拟信号转换为数字信号，并对数字信号进行滤波、变换和频谱分析等操作。
通过这些操作，可以提高信号的质量和可靠性，使数据传输更加稳定。
数据压缩是将数据编码为较小的形式，在数据传输和存储中占用更少的空间。
通过数字电子技术，可以使用各种压缩算法来实现数据压缩和解压缩。
编解码技术用于将数字信号转换为模拟信号或其他格式的数字信号，以便在不同的通信系统之间进行数据交换。
数据存储数字电子技术在数据存储领域也有广泛应用。
数字电子技术.
数字电子技术.数字电子技术概述1、数字电子技术的定义数字电子技术是研究各种集成器件以及逻辑门电路、集成芯片功能并进行其应用的一门学科。
当前计算机技术迅速发展，利用数字电路对信号进行处理的优势尤为明显。
以数字电路处理信号为例：在处理过程中，数字电路按照特定的比例将模拟信号转化为一系列的数字信号。
模拟信号全部转化完成以后，这些数字信号被传送到数字电路里面进行一系列的处理;数字电路完成处理工作后依据需要将这些最终的结果转换为相应模拟信号。
数字电路处理信号的最后一步，输出被转换后的模拟信号。
2、数字电子技术的分类当前被大众普遍接受的数字电子技术分类是：模拟电子技术与数字电子技术。
作为当前社会发展最快的学科，数字电子技术在我国各行各业有着广泛的应用，同时在社会经济发展的要求下快速发展。
在短短50年里，数字电子技术已经由最原始的小规模集成电路发展到了今天超大规模集成电路。
在创新技术上，数字电子技术表现出了惊人的潜力。
数字电子技术的优势。
当前，在信号处理方面最为常见的是模拟信号与数字信号之间的转换。
我们经常听到的“0101”信号就是一种经过转换的数字信号。
与模拟电子技术相比，数字电子技术具有这样几大优势：1、模拟信号在波形上种类多样，同时波形富有变化。
相比之下数字信号的波形显得非常简单，只有低电平和高电平这样两种。
2、与模拟信号相比，数字型号在信号的接收与信号处理上更加的高效。
连续的信号组成了模拟信号的波形。
模拟信号的这一特性使得其在信号采集阶段和传输中非常容易受到外界的干扰，信息误差极易出现。
3、模拟信号的采集往往没有较高的精确度，最终造成实验数据的不准确。
与模拟信号不同的是，数字信号在波形上单一，只有两种，能很好的保证信号的稳定性，其抗干扰能力是模拟信号不能比拟的。
数字信号在很大程度行提高了信号精度，进而增加了实验可靠性。
数字电路具有高稳定性、高可靠性、可编程性、易于设计、经济性等众多优点，其应用越来越广泛。
数字电子技术
数字电子技术数字电子技术简介数字电子技术是一种基于数字信号处理的技术，其核心是数字逻辑电路。
它主要利用数字信号表示和处理信息，数字信号具有稳定性好、可靠性高、抗干扰性强等优点。
数字电子技术广泛应用于电子设备中的控制系统、通信系统、嵌入式系统、数字信号处理器、数字电视、数字音频、数字相机、计算机等领域。
数字电子技术的目的是将复杂的模拟信号转换成简单的数字信号，并对数字信号进行分析、处理、传输和存储，实现高速、高精度、低成本、可靠性高的信号处理。
通过数字电子技术，我们可以实现数字信号转换、数字信号增益、数字滤波、数字乘法、数字逻辑运算、数字编码、数字解码、数字调制等一系列操作。
数字电子技术的发展数字电子技术起源于20世纪60年代，当时由于集成电路技术的发展，实现大规模数字集成电路已成为可能。
上世纪70年代初，数字电子技术实现了一系列重要的技术突破，例如MOS技术、FPGA技术、EDA技术等。
这些技术的发展加速了数字电子技术的普及和应用。
数字电子技术的发展过程中涌现出了一批著名的公司，包括英特尔、AMD、IBM、TI、Motorola 等。
这些公司不断推出新产品和新技术，推动了数字电子技术的快速发展。
数字电子技术的应用领域数字电子技术在电子信息领域应用非常广泛，其主要应用领域包括以下几个方面：1. 控制系统：数字电子技术在工业控制、自动化控制、交通控制、航空航天、军事控制等领域中起着重要作用。
数字电子技术能够处理复杂的控制算法，实现高速、高精度的控制。
2. 通信系统：数字电子技术在通信领域中广泛应用。
例如数字移动通信、数字电视、数字音频、数字相机等。
数字电子技术能够实现高速、高质量的信号传输和处理，并提高通信领域的效率。
3. 嵌入式系统：数字电子技术与嵌入式系统相结合，可用于智能家居、智能手机、车载导航、安防监控等领域。
数字电子技术能够实现低功耗、高可靠性、小尺寸的嵌入式系统。
4. 数字信号处理器：数字信号处理器是一种专用于处理数字信号的芯片。
数字电子技术
01
高速、高带宽
随着通信技术的发展，数字电子技术正朝着高速、高带宽的方向发展。
这使得数字信号的传输速度更快，数据吞吐量更大。
02
低功耗、绿色环保
随着能源问题的日益突出，数字电子技术正朝着低功耗、绿色环保的方
向发展。这有助于减少能源消耗，降低环境污染。
03
人工智能、物联网
人工智能和物联网技术的快速发展为数字电子技术提供了新的应用场景。
对未来的展望与建议
展望
未来，数字电子技术将继续发挥重要作用，推动社会的进步和发展。同时，数字电子技术将与各领域深度融合， 形成更加智能、高效、环保的应用模式。
建议
为了更好地发展数字电子技术，需要加强基础研究，提高自主创新能力；加强人才培养，提高技术队伍素质；加 强产学研合作，推动科技成果转化；加强政策支持，优化发展环境。
迭代设计
在系统设计过程中不断进行迭代和优 化，以达到更好的设计效果。
数字系统设计流程
逻辑设计
根据需求分析结果，进行逻辑 电路设计和逻辑功能验证。
元件选择与布局
选择合适的元件和芯片，进行 元件布局和布线设计。
需求分析
明确系统需求和功能，进行系 统规格说明。
电路设计
将逻辑设计转化为实际电路， 进行电路设计和仿真验证。
通过实际案例，如计数器、交通灯控制器等，深 入理解数字系统设计的实际应用。
数字信号处理实践
数字信号处理基本概念
数字信号处理应用
了解数字信号处理的基本概念，如采 样、量化、滤波等。
通过实际应用案例，如音频处理、图 像处理等，深入理解数字信号处理的 实际应用。
数字信号处理算法实现
掌握常见的数字信号处理算法，如 FFT、滤波器设计等，并能够利用编 程语言实现。
数字电子技术基础
数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术是指使用数字电子技术进行数字信号的处理和转换的技术的总称，是现代电子技术中的一项基础技术。
它是利用数字电子技术的基本原理和基本方法，设计、制造、操作和应用数字电路和数字系统的技术，包括数字电路设计、数字信号处理、数字通信和组合逻辑电路等内容。
数字电子技术在计算机、通信、控制、测量、影像等领域发挥着重要作用。
1. 数字电子技术基础概述数字电子技术是指用离散的符号代表连续的声、光、电等信息的技术。
它的产生和发展是在人们对模拟电子技术进行了深入的研究之后，参考生物神经网络的原理，发现采用离散的二进制数码或多进制数码能够代替复杂的模拟系统，并用数字电路来实现这些数码的处理。
数字电子技术在应用方面的主要优点是：信号处理精度高，可靠性强，设计灵活、方便，可扩展性强，同时也具有良好的适应性和交互性。
2. 数字信号处理数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)是指使用数字技术进行信号的数字化、处理、转换、储存、传输和显示的技术。
它具有信号处理精度高、处理速度快、抗干扰能力强、具有灵活性和可靠性等特点。
数字信号处理的原理和方法包括线性系统的分析、非线性系统的分析、数字信号的代数转换、数字滤波器、功率谱分析和数字处理器等。
数字信号处理在通信、图像、音频、视频、雷达、医学、地震等领域都有广泛的应用。
3. 数字通信数字通信是指用数字信号进行交换和传输信息的技术。
数字通信在传输质量、传输效率和传输容量方面都有明显的优势。
数字通信的主要技术包括调制解调器、通道编码、信道等效和信号检测等。
4. 组合逻辑电路组合逻辑电路是由输入线、输出线和一些逻辑门组成，它的输出是根据输入信号和逻辑门的状态所产生的输出。
组合逻辑电路常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
组合逻辑电路也常用于大规模数字集成电路和可编程逻辑器件中。
5. 计算机计算机是数字电子技术的典型代表，它将数字信号处理的原理和方法应用到计算机结构、系统软件和应用软件等方面。
第一章 数字电子技术概述
第一章数字电子技术概述随着信息时代的到来，“数字”这两个字正以越来越高的频率出现在各个领域，数字手表、数字电视、数字通信、数字控制……数字化已成为当今电子技术的发展潮流。
数字电路是数字电子技术的核心，是计算机和数字通信的硬件基础。
本章首先介绍数字电路的一些基本概念及数字电路中常用的数制与码；然后讨论数字电路中二极管、三极管的工作方式；最后介绍数字逻辑中的基本逻辑运算、逻辑函数及其表示方法。
从现在开始，你将跨入数字电子技术这一神奇的世界，去探索它的奥秘，认识它的精彩。
1.1 数字电路的基本概念一．模拟信号和数字信号电子电路中的信号可以分为两大类：模拟信号和数字信号。
模拟信号——时间连续、数值也连续的信号。
数字信号——时间上和数值上均是离散的信号。
（如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。
这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间，其值也是离散的。
）数字信号只有两个离散值，常用数字0和1来表示，注意，这里的0和1没有大小之分，只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1，也称为二值数字逻辑。
数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流，如图1.1.1所示。
该信号有两个特点：（1）信号只有两个电压值，5V和0V。
我们可以用5V来表示逻辑1，用0V来表示逻辑0；当然也可以用0V来表示逻辑1，用5V来表示逻辑0。
因此这两个电压值又常被称为逻辑电平。
5V为高电平，0V为低电平。
（2）信号从高电平变为低电平，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。
二．正逻辑与负逻辑如上所述，数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。
那么究竟是用哪个电平来表示哪个逻辑值呢？两种逻辑体制：(1)正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。
(2)负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
如果采用正逻辑，图1.1.1所示的数字电压信号就成为如图1.1.2所示逻辑信号。
数字电子技术
数字电子技术简介数字电子技术是一门研究数字信号的处理、传输和存储的技术。
它涉及到数字电路的设计、实现和分析，并广泛应用于计算机科学、通信、信息处理等领域。
本文将介绍数字电子技术的基本概念、应用以及未来发展方向。
基本概念数字信号数字信号是一种离散的信号，由一系列离散的采样值组成。
每个采样值都用二进制数表示，可以是0或1。
在数字电子技术中，信号的离散性是通过采样和量化来实现的。
数字电路数字电路是由数字逻辑门以及其他数字电子元件（如寄存器、计数器等）组成的电路系统。
这些电路能够对数字信号进行处理和操作，实现逻辑运算、数据计算、信号组合等功能。
数字系统数字系统是指由数字电路组成的系统，用于处理和传输数字信号。
例如，计算机就是一个典型的数字系统，它通过数字电路中的逻辑门、寄存器和运算单元等组件，实现了数据的存储、运算和控制。
应用计算机科学数字电子技术在计算机科学中扮演着重要的角色。
计算机是一个由数字电路构成的系统，数字电路在其中负责实现数据的存储、运算和控制。
数字电路可以完成复杂的逻辑运算和算法，为计算机提供强大的计算能力。
通信数字电子技术在通信领域也有广泛的应用。
数字信号在通信中的传输和处理具有很大的优势，能够提供更高的信号质量和抗干扰能力。
现代通信系统中的调制解调器、编码器和解码器等关键组件都是基于数字电子技术实现的。
信息处理在信息处理领域，数字电子技术被用于实现数据的获取、处理和存储。
例如，数字摄像机能够将模拟信息转换成数字信号，并进行数字处理和数字压缩，以实现高质量的图像和视频存储。
未来发展随着科技的不断进步，数字电子技术也在不断发展。
未来，数字电子技术将面临以下几个发展趋势：•集成度提升：随着集成电路技术的不断成熟，数字电子技术将会实现更高的集成度，从而实现更小、更快、更强大的数字系统。
•芯片设计优化：随着晶体管尺寸的不断缩小，芯片的功耗和散热成为一个重要问题。
未来的数字电子技术将会致力于优化芯片设计，减少功耗和热量。
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第一章 数字电子技术概述
本课程与其它课的关系
先修课：电工与电子技术；离散数学 后续课：计算机组成原理
微机原理与接口 计算机系统结构 单片机原理及应用
……
2
第一章 数字电子技术概述
内容简介
基础知识：数制和码制、逻辑代数基础
数
门电路：二极管、三极管、CMOS、TTL门电路
字
组合逻辑：分析与设计、组合逻辑器件、竞争-冒险
主要参考书：
[1]王永军、李景华主编.《数字逻辑与数字系统》（第二版）.电子工业出版社， 2002.2
[2]沈嗣昌主编 . 《数字设计引论》 . 高等教育出版社， 2000.8 在
7
第一章 数字电子技术概述
第一章 数字电子技术概述
1.1 数字电子技术和模拟电子技术的区别 1.2 半导体器件的开关运用特性 1.3 数制 1.4 码制
8
第一章 数字电子技术概述
1.1 数字电子技术和模拟电子技术的区别
1.1.1 模拟量与数字量
信息（Information）：表征物理量数值特征的量叫做信息。
模拟量（Analogue Value）：时间上和数值上均作连续变化的量
离散量（Discrete Value）：将物理量在一定精度以数值表示出来
（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。对其内部电路结构和工作原理不必过于 深究。
（3）掌握基本的分析和设计方法。 （4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和综合 实训等实践性环节。 （5）此外，注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集 成电路产品手册的能力。
5
第一章 数字电子技术概述
逻
辑
时序逻辑：触发器、分析与设计、时序逻辑器件
半导体存储器：ROM、RAM
可编程逻辑器件：PAL、GAL、EPLD、CPLD、FPGA
3
第一章 数字电子技术概述
课程内容的安排
第1章 数字电子技术概述（4学时） 第2章 逻辑代数基础及基本逻辑门电路（10学时）
第3章 组合逻辑电路（16学时） 第5章 时序逻辑电路（16学时）
第4章 触发器（10学时） 第六章 存储器（8学时） 第七章 脉冲的产生与变换（电子技术概述
学习方法
课前预习，课堂理解，课后练习，温故知新 把握重点，突破难点，注重特点，融会贯通 重视实践，勤思多练，善于归纳，勇于创新
（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟 练掌握。
iD ( mA)
IF
D
+
+
U BR
uD (V)
0
0.5 0.7
Ui>0.5V时，
二极管导通。
伏安特性
D
+
ui=0V －
+ RL uuoo
－
ui
RL uo
－
－
开关电路
D
+ +－
+
ui=5V 0.7V RL －
uu－oo
ui=0V 时的等效电路 ui＝0V时，二极管截止， 如同开关断开，uo＝0V。
ui=5V 时的等效电路 ui ＝ 5V 时 ， 二 极 管 导 通 ， 如 同 0.7V 的 电 压 源 ， uo ＝ 4.3V 。
数字量（Digital Value）：时间上和数值上均作断续变化的量
1.1.2 数字信号与数字系统
数字信号（Digital Signal）：是表示数字量的信号。一般指在两 个稳定状态之间作阶跃式变化的信号。表示法有：电位型与 脉冲 型。
数字系统（Digital System）：使用数字量来传递和加工处理信息
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第一章 数字电子技术概述
划分集成电路规模的标准
类别
SSI MSI LSI VLSI ULSI GSI
数字集成电路
MOS IC 双极IC
＜102
＜100
102～103 100～500
103～105 500～2000
105～107
＞2000
107～109
＞109
模拟集成电路
＜30 30～100 100～300 ＞300
第一章 数字电子技术概述
m课程的目课程的目的和任 务的和任务
• 阐明数字逻辑电路的基本概念和分析设计方法。
• 由门电路构成逻辑部件的“”作为一种基本技能 训练。
• 加强以全加器、译码器、多路选择器、多路 分配器、触发器、寄存器、计数器，以及 ROM 、PLA等较复杂逻辑器件来构成更复 杂的逻辑部件的分析与设计方法，进而掌握 数字系统单元电路的逻辑功能。
模(VLSI) 集成度：指在同一块集成芯片上制作的逻辑门电路或元器件数量的多少。 小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) 中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) 超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) 特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） (3)按构成电路的半导体器件——双极型电路、单极型电路 (4)按电路有无记忆功能——组合逻辑电路、时序逻辑电路
11
第一章 数字电子技术概述
1.2 半导体器件的开关特性
逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导 通、截止（即开、关）两种工作状态。
1.2.1 二极管开关运用特性
二极管符号：
正极
＋ uD －
负极
12
第一章 数字电子技术概述
Ui<0.5V时，二极管 截止，iD=0。
的实际工程系统。
9
第一章 数字电子技术概述
1.为什么要用数字系统 数字电子器件的飞速发展，数字信息的传递和加工速度达到很高水平（传送延迟 10-9），即使串行速度也相当可观。成本降低，对模拟系统的竞争愈来愈强。数 字系统具有标准化、通用性、灵活性特点，便于修改和改进。除了信息的数值运 算，还可以进行逻辑加工。 2.数字电路的分类 (1)按电路组成结构——分立元件电路、集成电路 (2)按电路集成度大小——小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规
学习方法
• 保证基础（第1、2章）
熟练掌握有关逻辑设计的基础知识、设计方法
• 中小规模集成电路（第3、4、5、6）
理解电路的逻辑功能
应用它设计逻辑电路
贯穿课程的始终的是： 逻辑电路分析、设计
第7章自学
补充内容：VHDL 6
第一章 数字电子技术概述
教材及主要参考书
教材：
[1]吴继娟主编. 《数字逻辑》. 哈尔滨工程大学出版社，2004.