电子技术基础·数字部分
《电子技术基础》数字部分第五版课后答案
第一章数字逻辑习题1．1数字电路与数字信号1.1.2图形代表的二进制数0101101001．1．4一周期性数字波形如图题所示，试计算：（1）周期；（2）频率；（3）占空比例MSB LSB0121112（ms）解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2−1.2.2将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于4（2）127（4）2.718解：（2）（127）D=72-1=（10000000）B-1=（1111111）B=（177）O=（7F）H（4）（2.718）D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码：（1）43（3）254.25解：（43）D=（01000011）BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示：P28（1）+（2）@（3）you(4)43解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码，然后将二进制码转换为十六进制数表示。
（1）“+”的ASCⅡ码为0101011，则（00101011）B=（2B）H（2）@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1.6.1中，已知输入信号A，B`的波形，画出各门电路输出L的波形。
解:(a)为与非，(b)为同或非，即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1用真值表证明下列恒等式(3)A B AB AB ⊕=+（A⊕B）=AB+AB 解：真值表如下A B A B⊕ABAB A B⊕AB +AB00010110110000101000011111由最右边2栏可知，A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。
电子技术基础(数字部分)
= 0V
C
电容充电
vC vO
vI
当 v I =V 时， TH
vI
v O1
迅速使G1导通、 G2截止
vO1 =0 vO2=1 电路进入第二暂态
G1 TP D1 vI D2 TN R vO1 D3 充电 vO2 D4 TN TP G2 VDD
v O 1=0
vI
VDD VTH 0
Байду номын сангаас
v O =1
t
vO
C
VDD 0
Q L L L L
Q
H H H H
不可触发，保持稳态不变
B为高电平，且A1、A2中有一个 或两个为下降沿， 剩下的为高 电平时电路被触发 A1、A2中有一个或两个为低电平，
L
L
在B端输入上升沿时电路被触发
输入控制电路中锁存器的作用？
A1和A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。
G1 vI G2 vO1 R
G1 G2 TP D3 v O1 D2 TN TN vO +VDD
1
1
C
vO
D1
TP
vI
R
D4
组成的多谐振荡器
VC C
2. 工作原理
（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态 电路初态：v =1 v O =0 （是偶然的） v 假定 VTH VDD / 2
CMOS或非门构成的微分型 单稳态触发器
稳态为0
vO1 vO 1 D vI2 vC R VDD C G2
vO 1 D vI2 R
G1 1 vI Cd vd Rd
G1 & vI Cd vd Rd
《电子技术基础(数字部分)》课程标准
《电子技术基础（数字部分）》课程标准适用专业：应用电子技术等专业课程类别：专业基础课程参考学时：74 参考学分：4.51、课程定位和课程设计1.1 课程性质与作用《电子技术基础（数字部分）》课程是面向应用电子技术专业、测控仪器与仪表专业和生产过程自动化技术专业的专业主干课程。
通过本课程的学习，从培养学生的基本技能入手，提高学生分析问题、解决问题以及实践应用能力，为学习其它有关课程和毕业后从事电子技术、测控技术、自动化以及计算机应用技术方面的工作打下必要的基础。
本课程是在学习完前导课程《电工技术》的基础上开设的，学生在掌握基本电工技术和模拟电子技术的基本原理之后，为《单片机及接口技术》、《电子产品设计制作》、《CPLD应用技术实训》等后续课程的学习奠定了良好的基础。
1.2 课程设计理念课程设计、建设和实施过程中，贯彻以下教育理念：终身学习的教育观：在现代信息社会，高等职业教育的目标已经由单一的满足上岗要求，走向贯穿职业生涯、适应社会发展，由终结教育演变为终身教育，职业能力的内涵已由狭义的职业技能拓展到兼具任务能力和整体能力的综合素质。
因此教师应从传授者变为引导者，使“教学”向“学习”转换，引导学生变成自我教育的主体，掌握终身学习的能力。
多元智能的学生观：高职学生不仅在学习基础、专业层次、应用导向上区别于本科院校，而且内部还存在多元性、差异化的智能结构、自我定位和心理调适能力。
教育者要因材施教，在保持职业教育共性的同时，尽力发掘学生潜能，发展个性；让学生体验开启智慧和增强自信的经历，培养能适应社会、适应各类专门岗位的人才。
行动导向的教学观：学生作为学习的行动主体，要以职业情境中的行动能力为目标，以基于岗位能力需求的学习情境中的行动过程为途径，实现行动过程与学习过程的统一。
通过师生间互动合作，建构属于自己的经验和知识体系。
只有在教学中重视实践能力的培养，培养出来的学生才能具有较强的动手能力，实现“零距离”上岗。
电子技术基础数字部分
数字部分是电子技术基础中的一个重要组成部分，涉及数字电路和数字系统的基本原理和应用。
以下是数字部分的主要内容：
二进制系统：介绍二进制数的表示方法、二进制运算和逻辑运算。
逻辑门电路：介绍逻辑门的基本类型，包括与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等，以及它们的真值表和逻辑功能。
组合逻辑电路：介绍由逻辑门组成的组合逻辑电路，包括多路选择器、译码器、编码器、加法器和比较器等，以及它们的设计和应用。
时序逻辑电路：介绍由触发器构成的时序逻辑电路，包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等，以及它们的工作原理和应用。
计数器和时钟：介绍二进制计数器、同步计数器和异步计数器的原理和设计，以及时钟信号的生成和应用。
存储器：介绍存储器的基本类型，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM），以及它们的特点、应用和工作原理。
数字系统：介绍数字系统的组成和层次结构，包括数据表示、编码和解码，数字信号处理和数字通信等。
数字信号处理：介绍数字信号处理的基本原理和方法，包括数字滤波、频谱分析、离散傅里叶变换和数字信号处理器（DSP）的应用。
数字通信：介绍数字通信的基本原理和技术，包括数字调制、数字解调、误码控制和数字传输系统等。
以上是电子技术基础中数字部分的主要内容。
深入学习和理解这些知识将有助于理解和设计数字电路和数字系统，以及应用于电子设备和通信领域中的相关技术和应用。
电子技术基础数字部分康光华主编课件 189 优质课件
触发器的新状态由CP脉冲下降沿到来之前的R、S信 号决定。
优点：克服了空翻，提高了工作的可靠性。
2019/11/18
9
3. 功能表（只在CP从1变为0时有效）
由于触发器接受输入信号及状态的翻转均是在 CP20脉19/1冲1/18 上升沿前后完成的，故称为边沿触发器。 19
3. 时序图
当CP图从4-01变4 为维1持时—，阻Q塞将边由沿CDP触上发升器沿时到序图来之前一
瞬201间9/11D/18 的状态决定。
20
2. 工作原理 3. 功能表（在CP=1期间有效）
现态：CP脉冲作用前触发器的原状态，用Qn表示； 次态：CP脉冲作用后触发器的新状态，用Qn+1表示。
表4-2 同步RS触发器功能表
R为高电平 有效触发
R、S不允许
同时有效
S为高电平
2019/11/18
有效触发
5
4. 工作波形（又称为时序图，设初态为0 ）
4.2 同步触发器
4.2.1 同步RS触发器 4.2.2 主从RS触发器 4.2.3 CMOS主从D触发器 4.2.4 边沿D触发器
2019/11/18
1
复习
触发器有什么特点？ 请画出与非门实现的基本ＲＳ触发器的电路图。 请列出基本ＲＳ触发器的功能表。 什么叫现态？次态？ 基本RS触发器的触发方式？
2019/11/18
14
可知，工作过程分为两步：
第一步，CP=1时，主触发器接收D的信号，并有 Q′=D，而从触发器是维持原来的状态不变。
华中科技大学电子技术基础 数字部分 课件
如N个NMOS 管串联?
与非门
A& B
Y = AB
2. CMOS 与门 Y = AB = AB
+VDD
vO / V
TP
VDD A B
电压传输特性
+
vI
-
iD
vO
TN
C
0
DE F
VTH
vI / V
CA阈DB值、段电E：F压：段：
iD / mA
C D 电流传输特性
管截的止T漏状VNT、极态HTT=电，Np0、流均故.5T达导VPi总DD到通D≈有最，0一大流。个值过为两iD = iD（（maVx)D。D = 3 ~ 18 V）
P 沟道增强型 MOS 管: VGS <0
VGS > VTP VGS < VTP
MOS管导通 MOS管截止
5). MOS管的开关作用
a)N 沟道增强型 MOS 管)：
+VDD 导通
截止
RD
D G
vD
ROON约在1k以
内，与GVGS的
vO
vI
D vO vI
B
v CI RON 大小有关. CI
I
G 栅极S与衬底之间存
VNL =VIL(max)－VOL(max)
VOH VOH min
VIH
VNH
驱动门
VIH min负载门
VIL max
VOL V maxNL
VOL
VIL
3.传输延迟时间
传输延迟时间是表征门电路开关速度 的参数，它说明门电路在输入脉冲波
CMOS电路传输延迟时间
形的作用下，其输出波形相对于输入 波形延迟了多长的时间。
电子技术基础数字部分
电子技术基础数字部分
数字部分是指在电子技术中涉及到数字信号处理、数字电路设计等方面的知识。
以下是一些电子技术基础数字部分的主要内容：
1. 二进制系统：了解二进制表示法、二进制转换和二进制的基本运算。
2. 布尔代数：了解布尔运算、逻辑门及其真值表、卡诺图和布尔表达式等。
3. 組合逻辑电路设计：了解数制转换、编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器、挑选器、计数器和寄存器等。
4. 时序逻辑电路设计：了解触发器、时钟、状态机、计时器和定时器等。
5. 数字信号处理：了解数字信号的采样与量化、离散傅里叶变换、数字滤波器和数字信号传输等。
6. 数字集成电路：了解数字集成电路的设计和应用，例如门电路、触发器、存储器、ALU和微处理器等。
7. 数字系统设计：了解数字系统的设计方法和技术，如采样和保持电路、时钟和定时电路、数据转换电路和控制电路等。
8. FPGA和CPLD：了解可编程逻辑器件的架构、编程语言和设计流程，并能进行基本的FPGA和CPLD设计。
以上是电子技术基础数字部分的一些主要内容。
掌握这些知识可以帮助你理解和设计数字电路，并为深入学习更高级的数字电路和系统提供基础。
电子技术基础数字部分第六版
4000系列
速度慢 与TTL不兼容 抗干扰 功耗低
74HC 74HCT
速度加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
74VHC 74VHCT
速度两倍于74HC 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
74LVC 74AUC
低(超低)电压 速度更加快 负载能力强 抗干扰 功耗低
2.TTL 集成电路: 广泛应用于中大规模集成电路
(1) VGS 控制沟道的导电性 vGS=0, vDS0, 等效背靠背连接的两个二极管, iD0。
vGS>0, 建立电场 反型层 vDS>0, iD 0。
沟道建立的最小 vGS 值称为开启电压 VT.
V DS
S
V GS G
D
N
N
P
n-沟 道
B 10
1. N沟道增强型MOS管的结构和工作原理
1. CMOS漏极开路门
1.）CMOS漏极开路门的提出 A
B
输出短接，在一定情况下会产
生低阻通路，大电流有可能导 致器件的损毁，并且无法确定 C
D
输出是高电平还是低电平。
VDD
T P1
TN1
1
与非门 G1
VDD
T P2
0
TN2
与非门 G2
35
（2）漏极开路门的结构与逻辑符号
漏极开路门输出连接
电路
逻辑符号
31
3.3.1 输入保护电路和缓冲电路
采用缓冲电路能统一参数，使不同内部逻辑集成逻辑门电路 具有相同的输入和输出特性。
VDD
vi
基本逻辑
vo
功能电路
输入保护缓冲电路 基本逻辑功能电路 输出缓冲电路
32
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——数字部分 信息工程学院 电子技术基础课程组
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C1
0
P 20
0 1
0
21 1
0 22 1
0 23 1
0 24 1
0 25 1
0 26 1
0 27 1
0
1
2
3
(LSB)
(MSB)
4
5
6
7
并行数据
1.2.3 二-十进制之间的转换
1)十进制数转换成二进制数
整数部分 小数部分
1.2 数制
a. 整数的转换
方法：“辗转相除”法:将十进制数连续不断地除以2 , 直至 商为零，所得余数由低位到高位排列（逆序读取余数），即 为所求二进制数.
22 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
MSB 23 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
十进制 数
4、 二进制数据的传输 （1）二进制数据的串行传输
计计算算机机
A
A
0 11 0 110 0
将以器件为基础，以信号为主线，研究数字信号传输、变换、 产生等各种数字电路的工作原理，特点及其性能指标。
内容涉及相关器件、功能电路及系统。
硬件 处理数字信号的电子电路及其逻辑功能 数字电路的分析方法 数字电路的设计方法 各种典型器件在电子系统中的应用
软件 系统分析、设计的软件工具——ABEL、VHDL、 VerlogHDL、EDA工具软件QuartusII等
1.2 数制
例1.2.2 将十进制数(37)D转换为二进制数。 解：根据上述原理，可将(37)D按如下的步骤转换为二进制数
晶体管时代 电流控制器件 半导体技术
半导体二极管、 三极管器件
1.1数字电路与数字信号
半导体集成电路
1.1数字电路与数字信号
1.1数字电路与数字信号
电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代 a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、 修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。
1.1数字电路与数字信号
3、数字电路的分析、设计与测试 (1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。
分析工具：逻辑代数。 电路的逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图表 示。
(2) 数字电路的设计方法
数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑 器件，设计出符合要求的逻辑电路。
例如：1+1=
10 = 1×21 + 0×20
二进制数的一般表达式为: 系数
( N )B K i 2i
i
各位的权都是2的幂。
位权
1.2 数制
2、 二进制的优点
（1）易于电路表达---0、1两个值，可以用管子的导 通或截止，
灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来表示。
VDD
VCC
iD/mA 可变电阻区
前言
4.课程的学习方法及基本要求
打好基础、 关注发展、 主动更新、 注重实践 a、掌握基本概念、基本电路和基本分析、设计方法 b、具有独立的应用所学的知识去分析和解决数字电路的 实际问题的能力。 （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。 （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）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和课程设计等 实践性环节。 （4）注意加强查阅数字集成电路产品手册等技术资料的能力。
vI
Rd
iC
vO VCC
Rc
VGS4
饱和区
VGS3 VGS2
O
VGS1
截止区
v DS / V
Rb vI
Rc vo
vCE VCC
（2）二进制数字装置所用元件少,电路简单、可靠 。
（3）基本运算规则简单, 运算操作方便。
3、二进制数波形表示
1.2 数制
LSB 20 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 21 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
1.1数字电路与数字信号
1.1数字电路与数字信号
1.1.1数字技术的发展及其应用
60~70代-IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。 10万个晶体管/片。
80年代后- ULSI ， 1 0 亿个晶体管/片 、 ASIC 制作技术成熟 90年代后- 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。 目前-- 芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09m)量级
设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。
1.1数字电路与数字信号 1.1.3 数字信号与数字信号
1. 模拟信号 ---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等
u
O
t
u
O t
1.1数字电路与数字信号
2、数字信号 ---在时间上和数值上均是离散的信号。
数字信号波形 •数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同， 分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同
微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路
1.1数字电路与数字信号
发展特点:以电子器件的发展为基础
电子管时代
电压控制器件
电真空技术
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。目前在 一些大功率发射装置中使用。
计计算算机机
B
B
1.2 数制
串行数据传输
1
CP 0
0
1
2
3
4
5
6
7
串行数据
1 MSB 0
LSB
0
0
1
1
0
1
1
0
1.2 数制
（2）二进制数据的并行传输
将一组二进制数据所有位同时传送。
传送速率快,但数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。
计算机
MSB
0 0 1 1 0 1 1 0
LSB
并行数据传输 打印机
分类
小规模 中规模 大规模 超大规模
甚大规模
门的个数
典型集成电路
最多12个 12~99 100~9999
逻辑门、触发器 计数器、加法器 小型存储器、门阵列
Hale Waihona Puke 10,000~99,999 大型存储器、微处理器
106以上
可编程逻辑器件、多功能专用集成 电路
1.1数字电路与数字信号
2、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化 5)高速度 低功耗 6)加密性好
--数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
•从电路的形式不同， --数字电路可分为集成电路和分立电路
•从器件不同 --数字电路可分为TTL 和 CMOS电路
•从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超
大规模和甚大规模五类。
1.1数字电路与数字信号
集成度:每一芯片所包含的门个数
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 VerlogHDL语言设计 状态机设计
2、仿真
1.1数字电路与数字信号
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
数字技术的应用 •计算机
1.1数字电路与数字信号
智能仪器
数码相机
1.1数字电路与数字信号
1.1.2、数字集成电路的分类及特点
1、数字集成电路的分类 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，
1.2 数制
1.2.1十进制 1.2.2 二进制 1.2.3 二-十进制之间的转换 1.2.4十六进制和八进制
1.2 数制
1.2 数制
1.2 数制
数制:多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则
1.2.1十进制
十进制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码，其进位的 规则是“逢十进一”。
1.数字逻辑基础
1.数字逻辑基础
1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算 1.6 逻辑函数及其表示方法
作业：1.2.2, 1.4.1, 1.6.1
1.数字逻辑基础
1.1 数字电路与数字信号 1.1.1 数字技术的发展及其应用 1.1.2 数字集成电路的分类及特点 1.1.3 模拟信号与数字信号 1.1.4 数字信号的描述方法
学好本课程之后，能够对一般性的，常用的，数字电子电路 进行分析，调试，同时对简单的单元电路进行设计。
前言
5. 参考书
•康华光.电子技术基础,数字部分,第四版.高教出版社 •阎石.数字电子技术基础,第四版.高等教育出版社 •蔡惟铮.基础电子技术,集成电子技术.高等教育出版社
•郑家龙,王小海.集成电子技术基础教程.高等教育出版社 •电子工程手册编委会．中外集成电路简明速查手册-TTL、 CMOS．电子工业出版社 •王金明,杨吉斌．数字系统设计与VerliogHDL .电子工业出版社 •罗杰、谭力编．数字ASIC设计 • 有关书的习题解答等。