数字电子技术基础全套完整-11ppt课件
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数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
数字电子技术基础教学课件PPT
小结
日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制， 有时也使用八进制或十六进制。利用权展开式可将任意进制数
常用的几种 BCD 码
十进 制数 8421 BCD码 2421 BCD码 5121 BCD码 余 3码 余3 循环码
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111
注意：如无特别说明，本课程中的BCD码一概指组合的8421BCD码。
格雷码（Gray）
任意两个相邻码组之间只有一位码元不同（0和最大 数之间也只有一位不同），因此格雷码也称为循 环码；这种编码在形成和传输时不易出错。
比如：十进制3转换为4时，对应二进制的每一位变化，都会产
生很大的尖峰电流脉冲
上述编码方式是针对 “一位” 十进制数字而言的，一个多位的十进制数 与相应的8421BCD码之间的转换关系如下例所示： 3 0 9 1 十进制数：
对应的8421BCD码：
0011
0000
1001
0001
这样得到的BCD码在存放或处理时有两种格式： • 组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以四个二进制位来存放； （3091）10＝（0011 0000 1001 0001）BCD • 非组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以八个二进制位来存放， 其中低四位存放真正的BCD码，高四位根据具体应用的不同定义为不同的 值 —— 如无特殊要求，高四位通常为全0； （3091）10＝（00000011 00000000 00001001 00000001）BCD
数字电子技术基础 第三章(1)11-优质课件
图3.1.2 正逻辑与负逻辑
一些概念
1、片上系统（SoC） 2、双极型TTL电路 3、CMOS
1961年美国TI公司,第一片数字集成电路 （Integrated Circuits, IC）。
VLSI(Very Large Scale Integration)
3.2 半导体二极管门电路
3.2.1 半导体二极管 的开关特性
图3.2.1 二极管开关电路
可近似用PN结方程和下图所 示的伏安特性曲线来描述。
i Is ev/VT 1
其中：i为流过二极管的电流。 v为加到二极管两端的电压。
nkT VT q
图3.2.2 二极管的伏安特性
图3.2.3 二极管伏安特性的几种近似方法
三、电源的动态尖峰电流
图3.5.23 TTL反相器电源电流的计算 （a）vO＝VOL 的情况 （b） vO＝VOH的情况
图3.5.24 TTL反相器的电源动态尖峰电流
图3.5.25 TTL反相器电源尖峰电流的计算
图3.5.26 电源尖峰电流的近似波形
例3.5.4 计算f=5MHz下电源电流的平均值
图3.3.xx CMOS三态门电路结构之二 （a）用或非门控制 （b）用与非门控制
图3.3.xx CMOS三态门电路结构之三 可连接成总线结构。还能实现数据的双向传输。
3.3.6 CMOS电路的正确使用
一、输入电路的静电防护
1、在存储和运输CMOS器件时最好采用金属屏蔽层 作包装材料，避免产生静电。
tPHL：输出由高电平跳变为低电 平的传输延迟时间。
tPLH：输出由低电平跳变为高电 平的传输延迟时间。
tPD: 经常用平均传输延迟时间tPD
来表示tPHL和tPLH（通常相等）
数字电子技术PPT全套课件
A B C D A B C D A B C D A B C D
第1章 逻辑代数基础
1.2.3 逻辑代数的基本公式、常用公式和基本定理
八进制：由0、1…7八个数码组成，进位规则是逢八进一， 计数基数为8，其按权展开式为。 例如：
D k i 8i
1 0 -1 33 . 1 3 3 1 8 8 8 8
第1章 逻辑代数基础
十六进制：由0、1…9、A、B…F十六个数码组成，进位规 则是逢十六进一，计数基数为16，其按权展开式
逻辑函数：当输入变量取值确定之后，输出变量取值便随之 而定，输出变量和输入变量之间是一种函数关系。
逻辑函数的表示方法：逻辑真值表、逻辑函数式、逻辑图和 卡诺图。 1.逻辑函数的表示方法 （1）逻辑真值表：是由输出变量取值与对应的输入变量取 值所构成的表格。列写方法是： a) 找出输入、输出变量，并用相应的字母表示； b)逻辑赋值。 c)列真值表。
第1章 逻辑代数基础
[例1-1] 将函数式化成最小项和的形式。
解：
Y ABC BD ABC D
ABC D D A A B C C D ABC D ABC D ABC D ABC D ABCD ABC D ABCD ABC D m9 m8 m5 m7 m13 m15 m10 m5 , m7 , m8 , m9 , m10 , m13 , m15 m5,7,8,9,10,13,15
a)找出真值表中使函数值为1的输入变量取值；
b）每个输入变量取值都对应一个乘积项，变量取值为1，用 原变量表示，变量取值为0，用反变量表示。 c)将这些乘积项相加即可。
数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
数字电子技术基础第11章
第11章 VHDL数字系统设计实例 数字系统设计主要分系统设计和逻辑设计两个阶段。
(1) 这是设计过程的第一阶段，要求对设计任务进行透彻 了解，并在此基础上决定设计任务和系统整体的功能、输
(2)描述系统功能，设计算法。
第11章 VHDL数字系统设计实例
描述系统功能是用符号、图形、文字、表达式等形式 来正确描述系统应具有的逻辑功能和应达到的技术指标。 设计算法是寻求一个解决问题的步骤，实质上是把系统要 实现的复杂运算分解成一组有序进行的子运算。描述算法 的工具有算法流程图、算法状态机图（ASM,Algorithmic stateMachine）、方框图、硬件描述语言等。在上述描述方 法中，硬件描述语言是一种最容易向计算机输入，由计算 机自动处理的现代化方法。方框图用于描述数字系统的模 型，是系统设计常用的重要手段，它可以详细描述系统的 总体结构，并作为进一步设计的基础。
第11章 VHDL数字系统设计实例
(3) 算法明确后，根据算法选择电路结构，并将系统划分 为若干个子系统。若某部分规模仍然较大，则可进一步划 分。划分后的多个部分应逻辑功能清楚，便于进行电路设
(4) 描述系统功能的输入方式有多种，常用的有原理图输 入法、硬件描述语言输入法、波形图输入法等。可以采用
sel:outstd—logic—vector(2 downto 0); 3
en:outstd—logic );
第11章 VHDL数字系统设计实例
end keyboard; architecture arc—keyboard ofkeyboard is begin
process(k) begin
case k is when ″11111110″=>sel<=″001″;
《数字电子技术》PPT课件
【任务引入】 在TTL门电路中，输出级三极管的集电极是开路的，
称为集电极开路门，简称OC门。集电极开路门可以线与， 即将多个OC门的输出端连接起来。本节课的任务即是掌握 由TTL集电极开路门电路CT74LS03构成的线与功能逻辑 电路。
精选ppt
2
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
阻RC的数值，并将RC和电源UCC连接在OC门的输出端。
2. 功能与应用
（1）功能：实现正常的逻辑功能、提高输出驱动负载的能力、
转换TTL到其他电平、实现“线与”功能。外接上拉电阻R
的取值范围为几百至几千欧，接入外接电阻R后：
1）A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，Y=1。
2）A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
【学习目标】 1.熟悉集电极开路门（OC门）的逻辑功能。 2.掌握OC门的电路原理。 3.掌握由CT74LS03实现的线与功能电路的仿真调试。
精选ppt
1
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
输出Vo为低电平。如图
2-1-2所示。
图2-1-2 输入全为高电平时的情况
精选ppt
6
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
（2）输入有低电平时：
如uA=0.3V， uB= uC =3.6V，则
uB1=0.3+0.7=1V，VT2、 VT3截止，VT4导通。忽
称为集电极开路门，简称OC门。集电极开路门可以线与， 即将多个OC门的输出端连接起来。本节课的任务即是掌握 由TTL集电极开路门电路CT74LS03构成的线与功能逻辑 电路。
精选ppt
2
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
阻RC的数值，并将RC和电源UCC连接在OC门的输出端。
2. 功能与应用
（1）功能：实现正常的逻辑功能、提高输出驱动负载的能力、
转换TTL到其他电平、实现“线与”功能。外接上拉电阻R
的取值范围为几百至几千欧，接入外接电阻R后：
1）A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，Y=1。
2）A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
【学习目标】 1.熟悉集电极开路门（OC门）的逻辑功能。 2.掌握OC门的电路原理。 3.掌握由CT74LS03实现的线与功能电路的仿真调试。
精选ppt
1
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
输出Vo为低电平。如图
2-1-2所示。
图2-1-2 输入全为高电平时的情况
精选ppt
6
模块Ⅱ 数字电子技术
项目二 逻辑门电路基础
任务一 插装与调试OC门CT74LS03的“线与”功能
（2）输入有低电平时：
如uA=0.3V， uB= uC =3.6V，则
uB1=0.3+0.7=1V，VT2、 VT3截止，VT4导通。忽
《数字电子技术 》课件第11章
11.2
【例11.1】 分析图11.4所示电路的逻辑功能。 设起 始状态是Q3Q2Q1=000。
图 11.4 例11.1电路图
解 （1） 分析电路组成。 该电路的存储器件是3个JK 触发器， 组合器件是一个与门。 无外输入信号， 输出信号 为C， 是一个同步时序电路。
（2） 写出驱动方程和输出方程:
图 11.9 (a) M=0; (b) M=1
【例11.4】 分析图11.10所示的时序电路。 图 11.10 例11.4逻辑图
解 （1） 分析电路组成。 该时序电路由4个JK触发器 构成， 组合电路由一个与门构成。 输出信号为CO， 由电 路图可见， 该电路各触发器没有用统一的时钟信号， 故它 是一个异步时序电路。
Hale Waihona Puke （6） 电路功能描述。 由状态图或状态表可知， 凡输 入X= 0， 则触发器进入1状态； 凡输入X=1， 则触发器进 入0状态， 并且只有在触发器由1状态转换到0状态时， 电 路输出Z=0， 在其他情况下Z=1。 假如将触发器预置在0状 态， 当输入序列为01时， 触发器将先进入1状态， 然后又 转换到0状态， 并且电路输出Z=0; 在其他输入序列情况下 输出为1。
2. 1） 时序电路的逻辑功能可以用代表X、 Y、 Z、 W这些信 号之间关系的3个向量函数表示： 输出方程: Z(tn)=F［X(tn), Y(tn)］; 驱动方程: W(tn)=H［X(tn), Y(tn)］; 状态方程: Y(tn+1)=G［W(tn), Y(tn) 其中, Y(tn+1)称为次态， Y(tn)称为现态。
2） 状态表是反映时序电路输出Z(tn)、 次态Y(tn+1)和输入 X(tn)、 现态Y(tn)间对应取值关系的表格。 例如我们列出图 11.1所示电路的状态表， 如表11.1所示。
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d1
(n位)
d0
ADC 输入模拟电压采样-保持电路 采样展宽信号
取样－保持
取样是对模拟信 号进行周期性地抽取 样值的过程，就是把 随时间连续变化的信 号转换成在时间上断 续、在幅度上等于取 样时间内模拟信号取大样频率 小的一串脉冲。
取样定理：fs≥2fi(max)
输入模拟信号的最高 频率分量的频率
一、权电阻网络D/A转换器
电阻网络
求和放大 器
模拟电子开关
参考电压
集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0
v o R F i R F ( I 3 I 2 I 1 I 0 )
I3
VR E F R
d3
I2
VR E F 2R
d2
I1
VREF 22 R
d1
I0
VR 23
EF
R
d0
（2）转换速率SR：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时，输出电压的变化率。
11.3 A／D转换器
输入模拟电压
UI
A/D
0 ~ 5V
输出数字量 D7~D0
00000000 ~
11111111
一、A/D转换的基本原理
CPS
ui(t)
S
C
dn-1
us(t) ADC的数字 …
数字量输出
化编码电路
11.2 D/A转换器
将数字信号转换为模拟信号的电路。
例如：对于0 ~ 5V的直流电压，计算机用8位数字 量来描述时：
最小值（00000000）B = 0对应0V， 最大值（11111111）B = 255 对应 5V， 中间值（01111111）B = 127 对应2. 5V 等 D/A的任务是接收到一个数字量后，给出一个 相应的电压。比如收到（00111111）B ，应给出幅 度为1.25V 的电压。
量化－编码
将取样－保持电路的输出电压，按某种近似方式 归化到与之相应的离散电平上，这一转化过程称为数 值量化，简称量化。
将取样电压表示为一个最小单位的整数倍，所 取的最小数量单位称为量化单位，用 表示。
量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代 码表示出来，这一过程称为编码。
取 1 8
取 2 15
vo iRF
RF
(I 2
d3
I 22
d2
I 23
d1
I 24
d0)
RFI 24
(d323
d222
d121
d020)
为减少电阻阻值的种类，在实用的权电流型D/A转换器中， 经常利用倒T形电阻网络的分流作用产生一组所需的恒流源。
按比例加大发射结的面积
DAC0808电路结构框图
已知VREF=10V
第 十一 章
-------------------------数－模和模－数转换
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集成 D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
转换误差可分为静态误差和动态误差。产生静态误 差的原因是基准电源不稳定、运放的零点漂移、模拟开 关导通时的内阻和压降及电阻网络中阻值的偏差等；动 态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差。
2.D/A转换器的转换速度
（1）建立时间tset：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时,输出电压达到某一规定值所需 要的时间。通常建立时间在100 ns ~几十s之间。
取RF=R/2
vo
VREF 24
(d3 23
d2 22
d121
d0 20)
n位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为 R/2时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
输出电压的变化范围:
11.1 概述
模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数 字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简 写为ADC(Analog-Digital Converter)
数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模 拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简 写为DAC(Digital-Analog Converter)
I VREF R
vo
Ri
VREF 24
(d3 23
d2 22
d1 21
d0 20 )
n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈 电阻取为R时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
最大量化误差为 △，即1／8V
出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换 器的分辨率为：
（2）转换误差：D/A转换器实际上能达到的转换精度。 可以用输出电压满刻度值的百分数表示，也可用
最低位有效值的倍数表示。 如：转换误差为0.5LSB，表示输出模拟电压的
绝对误差等于当输入数字量的LSB＝1时，其余各位 均为0时输出模拟电压的一半。
优点：
（1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的 精度；
（2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时， 不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用 广泛。
CB7520电路原理图
三、权电流型D/A转换器
恒流源
恒流源模型：
Ii
VB
VEEVBE REi
只要电路工作时保证VB和VEE稳定不变，则 三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内 阻的影响。
2n 1 0~ 2n VREF
优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。
缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有很 高的精度。
二、倒T形电阻网络D/A转换器
求和放大 器
电阻网络
模拟电子开关
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不
变。可等效为：
i2 Id34 Id28 Id11I6 d0 取RF=R
RR 5k RF 5k
voR 2F 8ID nR 2F 8V R RRED Fn1 28D 0n
四、具有双极性输出的D/A转换器
符号位求反
接一偏置电流
五、D/A转换器的主要参数
1.D/A转换器的转换精度
（1）分辨率：D/A转换器理论上可达到的精度。 分辨率可以用输入二进制数码的位数给出。 分辨率也可用D/A转换器能够分辨出来的最小输