数字电路分析
数字电路实验报告
数字电路实验报告姓名：张珂班级：10级8班学号：2010302540224实验一：组合逻辑电路分析一．实验用集成电路引脚图1．74LS00集成电路2．74LS20集成电路二、实验内容1、组合逻辑电路分析逻辑原理图如下：U1A 74LS00NU2B74LS00NU3C74LS00N X12.5 VJ1Key = Space J2Key = Space J3Key = Space J4Key = SpaceVCC5VGND图1.1组合逻辑电路分析电路图说明：ABCD 按逻辑开关“1”表示高电平，“0”表示低电平； 逻辑指示灯：灯亮表示“1”，灯不亮表示“0”。
真值表如下： A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1表1.1 组合逻辑电路分析真值表实验分析：由实验逻辑电路图可知：输出X1=AB CD =AB+CD ，同样，由真值表也能推出此方程，说明此逻辑电路具有与或功能。
2、密码锁问题：密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开；否则，报警信号为“1”，则接通警铃。
试分析下图中密码锁的密码ABCD 是什么？ 密码锁逻辑原理图如下：U1A74LS00NU2B74LS00NU3C 74LS00NU4D 74LS00NU5D 74LS00NU6A74LS00N U7A74LS00NU8A74LS20D GNDVCC5VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceJ4Key = SpaceVCC5VX12.5 VX22.5 V图 2 密码锁电路分析实验真值表记录如下：实验真值表 A B CD X1 X2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 11 10 1表1.2 密码锁电路分析真值表实验分析：由真值表（表1.2）可知：当ABCD 为1001时，灯X1亮，灯X2灭；其他情况下，灯X1灭，灯X2亮。
AD、DA数字电路分析(完整电子教案)
AD 、DA 数字电路分析（完整电子教案）10.1 DA 转换器由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在控制、检测以及许多其他领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。
这就需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模数转换，用AD 表示（Analog to Digital ）；而将数字信号变换为模拟信号叫做数模转换，用DA 表示（Digital to Analog ）。
带有模数和数模转换电路的测控系统大致可用图10.2所示的框图表示。
传感器放大器功率放大器执行部件A/D 转换器D/A 转换器数 字电 路图10.2 一般测控系统框图图中模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD 转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA 转换器还原为模拟量，去驱动执行部件。
图中将模拟量转换为数字量的装置称为AD 转换器，简写为ADC （Analog to Digital Converter ）；把实现数模转换的电路称为DA 转换器，简写为DAC （Digital to Analog Converter ）。
为了保证数据处理结果的准确性，AD 转换器和DA 转换器必须有足够的转换精度。
同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD 转换器和DA 转换器还必须有足够快的转换速度。
因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD 转换器和DA 转换器性能优劣的主要标志。
【项目任务】测试电路如下所示，调试电路，分析该电路功能。
U11VDAC8D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7OutputVref+Vref-VCC 5VVCC5VVCC 5V U174LS161D QA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2模拟输出波形U O图10.3数模转换电路(multisim)【信息单】DA 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将多位二进制数D 转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路，因此，输入应是一个n 位的二进制数，它可以按二进制数转换为十进制数的通式展开为：00112n 2n 1n 1n n 2222⨯+⨯++⨯+⨯=----d d d d D而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA =KD n =K (00112n 2n 1n 1n 2222⨯+⨯++⨯+⨯----d d d d )式中的K 为转换系数。
数字电路故障分析
数字电路故障分析数字电路故障分析是一项关键任务，旨在诊断和解决数字电路中的问题。
本文将介绍数字电路故障分析的基本概念、常见故障类型以及相应的解决方法。
一、数字电路故障概述数字电路故障是指数字电路中发生的异常行为或功能失效。
故障可能由多种原因引起，如设计错误、元器件损坏、连接错误等。
了解和解决这些故障是确保数字电路正确运行的关键。
二、常见数字电路故障类型1. 逻辑错误：逻辑错误是最常见的数字电路故障类型之一。
它包括布线错误、门电路输入输出逻辑错误等。
逻辑错误的解决方法通常是通过排查电路连接错误、检查输入输出信号等途径进行故障诊断。
2. 时序问题：时序问题是数字电路中常见的故障类型之一。
它指的是电路中的时钟信号不同步、延迟不匹配等问题。
时序问题的解决方法包括检查时钟信号源、调整时序参数等。
3. 电源问题：电源问题可能导致数字电路工作不稳定或无法正常工作。
电源问题的原因可能是供电电压不稳定、电流波动等。
解决电源问题的方法包括检查供电电压稳定性、使用稳压电源等。
4. 故障器件：故障器件是数字电路故障的另一个常见原因。
例如，芯片损坏、电阻值异常等。
解决故障器件的方法通常包括更换损坏的器件或调整电阻值。
三、数字电路故障分析方法1. 确定故障现象：在故障分析过程中，首先需要准确地确定故障现象，包括电路的失效模式、出现故障的条件等。
2. 故障确认：故障确认是指通过测试和验证来确认故障的存在，以排除其他可能的问题。
3. 故障定位：故障定位是指通过测试和观察来确定故障出现的位置。
可以使用仪器设备（如逻辑分析仪、示波器）来进行故障定位。
4. 故障分析：故障分析是指通过对故障现象进行深入分析，找出故障的原因和根源。
5. 故障修复：故障修复是指根据故障分析的结果采取相应的措施进行修复，如更换故障元件、调整电路布局等。
四、数字电路故障预防为了减少数字电路故障的发生，可以采取以下措施：1. 严格的设计规范：在设计数字电路时，应遵循相关的设计规范和标准，确保电路的正确性和稳定性。
9-1数字电路的特点及分析方法9-2晶体管的开关特性
题新课端，VD导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。
端，VD截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态。
当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。
二极管开关的应用限幅电路又称削波电路。
削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。
）串联型上限幅电路电路及限幅波形如图所示。
② 工作过程1v ≥G V →VD 截止→I O v v = 1v < G V →VD 导通→G O V v =它是限幅电平为G V 的下限幅度电路，又因二极管与负载电阻并联，所以电路全称为“限幅电平为G V 的并联型下限幅电路”。
（3）结论串联型限幅电路是利用二极管截止起限幅作用；而并联限幅电路是利用二极管导通起限幅作用。
2．钳位电路 （1）电路组成把输入信号的底部或顶部钳制在规定电平上的电路称为钳位电路。
顶部电位在零电平的钳位电路如图所示。
（1）三极管的饱和条件条件：基极电流足够大，即BS B I I >>。
BS I 为临界饱和基极电流。
也可表示为：B I ≥cCCBS R V I β=（2）特点三极管处于饱和导通状态相当于开关的接通状态。
2．截止条件及其特点 （1）三极管的截止条件为输入为低电位时，即V 0I =v 时，三极管V 截止，输出为高电位，输入为高电位时，即V 3I =v 时，三极管V 饱和导通，输出为低电位，1R 的两端并联一个适量的电容器S C ，就可达到提高开关速度的V新课 当决定一件事情的几个条件完全具备之后，这件事情才能发生，否则不发生。
能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。
两输入端均为高电平时，二极管1VD 、2VD 导通，两输入端均为低电平，或有一个输入端为低电平时，与低电平相连接的二0 V ）。
出1 出0Y = A ·B当决定一件事情的几个条件中，只要有一个条件得到满足，这件事情就会发生。
两输入端均为低电平时，二极管1VD 、2VD 截止，两输入端有一个输入端为高电平，或全为高电平时，与高电平相连接的二就高电平（3 V ）。
电工电子基础数字电路分析及应用
电工电子基础数字电路分析及应用任务1 逻辑门电路及应用观看周围事物，提显现象：（培养学生的观看能力）教室前门锁若有两把，如何样锁才能保证每来一个有其中一把钥匙人都能把门打开？（摸索） 如何样锁才能保证只有两人同时用钥匙才都能把门打开？（摸索）[答案略] 对生活进行与专业进行联系提问：（培养学生的分析能力） 在电子学中有哪个专业知识有类似作用？串联和并联在生活中还有哪些现象符合上述现象（课外完成） 依照生活中的一些量用逻辑电平来表达，提出正逻辑与负逻辑。
为了不加重学生的学习负担，由于在学习中少用到负逻辑故不要求学生把握负逻辑。
5.1.1 与门电路 一、 与逻辑关系当一件情况的几个条件全部具备之后，这件情况才能发生，否则不发生。
如此的因果关系称为与逻辑关系。
举例说明:以开锁为例和书上的开关串联为例。
让学生联系生活说明有哪些常见的与逻辑。
（讨论） 二、 与门电路1、 电路图 电路如右图8-9所示图8-9 二极管与门电路2、真值表输 入 输出 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1113、逻辑符号图5－2 与门逻辑符号关于与门电路要重点讲解，但关于其他门电路在相同内容和相似的分析过程中不再重复。
以留给学生一定的摸索空间，也为学生的个性化进展提供的前提。
4、逻辑函数式当V a 、V b 为高电平（5V ）：V o 为高电平（4.7V ）；当V a 、V b 有一个是低电平（0V ）： V o 为低电平因此该电路完成“与”逻辑功能，称为“与门”该符号是电气和电子工程师协会制订的标准，（既IEEE 标准）。
这是目前常用的标准，在新版杂志和书籍中广泛采纳。
但在阅读资料时可能还会遇到往常的资料采纳的往常的国际标准符号，我会在以后给同学们列出，期望同学们在现在阅读资料时不要感到生疏。
所谓真值表是指说明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表格从真值表能够看出：与门电路的逻辑功能是：“有0出0，全1出1”。
数字电路第6章(1时序逻辑电路分析方法)
数字电路第6章(1时序逻辑电路分析方法)1、第六章时序规律电路本章主要内容6.1概述6.2时序规律电路的分析方法6.3若干常用的时序规律电路6.4时序规律电路的设计方法6.5时序规律电路中的竞争-冒险现象1.时序规律电路的特点2.时序规律电路的分类3.时序规律电路的功能描述方法§6.1概述一、时序规律电路的特点1、功能：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入；还与电路原来的状态有关。
例:串行加法器:两个多位数从低位到高位逐位相加一、时序规律电路的特点2.电路结构①包含存储电路和组合电路，且存储电路必不行少；②存储电路的输出状态必需反馈到组合电路输入端，与输入变量共同确定组合规律的输出。
yi:输出信号xi:输2、入信号qi:存储电路的状态zi:存储电路的输入可以用三个方程组来描述：Z=G(X,Q)二、时序电路的分类1.依据存储电路中触发器的动作特点不同时序电路存储电路里全部触发器有一个统一的时钟源;触发器状态改变与时钟脉冲同步.同步：异步：没有统一的时钟脉冲，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
二、时序电路的分类2.依据输出信号的特点不同时序电路输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且还取决于输入变量。
Y=F(X,Q)米利(Mealy)型：穆尔(Moore)型：输出状态仅取决于存储电路的状态。
犹如步计数器Y=F(Q)三、时序规律电路的功能描述方法描述方法3、规律方程式状态转换表状态转换图时序图三、时序规律电路的功能描述方法(1)规律方程式：写出时序电路的输出方程、驱动方程和状态方程。
输出方程反映电路输出Y与输入X和状态Q之间关系表达式；驱动方程反映存储电路的输入Z与电路输入X和状态Q之间的关系状态方程反映时序电路次态Qn+1与驱动函数Z和现态Qn之间的关系三、时序规律电路的功能描述方法(2)状态〔转换〕表：反映输出Z、次态Qn+1和输入X、现态Qn间对应取值关系的表格。
(3)状态〔转换〕图：(4)时序图：反映时序规律电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向图形。
数字电路设计中的时序分析方法
数字电路设计中的时序分析方法
在数字电路设计中，时序分析方法是非常重要的一环。
时序分析涉及到时钟频率、输入和输出延迟等关键参数，对于确保电路的稳定性和正确性至关重要。
在进行时序分析时，需要考虑以下几个关键点：
首先，时钟频率是指时钟信号的周期，是数字电路中的重要参数。
在时序分析中，需要确保所有的信号都能在一个时钟周期内被正确处理。
如果电路中的某些信号延迟时间超过了一个时钟周期，就可能导致数据丢失或不稳定的情况发生。
因此，时钟频率的选择和设计是至关重要的。
其次，输入延迟和输出延迟是时序分析中需要重点关注的另外两个参数。
输入
延迟是指输入信号到达电路内部后需要多长时间才能被正确识别和处理；而输出延迟则是指电路内部的处理结果需要多长时间才能输出。
在设计数字电路时，需要对输入和输出延迟进行准确的测量和分析，以确保信号的稳定性和准确性。
此外，时序分析还需要考虑信号的传播延迟。
信号在电路中传播的时间取决于
电路中的布线长度、逻辑门的延迟等因素。
在进行时序分析时，需要对信号的传播路径进行详细的分析，找出潜在的延迟问题并对其进行优化。
总的来说，时序分析方法是确保数字电路稳定性和正确性的重要手段。
通过对
时钟频率、输入和输出延迟以及信号传播延迟等关键参数进行准确分析和优化，可以有效地提高数字电路的性能和可靠性。
在实际的数字电路设计过程中，时序分析是必不可少的一步，需要认真对待并进行细致的分析和验证。
只有这样，才能保证设计出高质量的数字电路产品。
《数字电路分析》课程实验方法的研究
摘
要 ：以就业为导向 ，大力推行工学结合 ，基 于工作 过程的职 业能 力培 养，努 力提 高教 学质量 ，是
高 职 高 专教 学 改革 的 核 心 。
关 键 词 ：高 职教 育 ； 工 学结 合 ；职 业 能 力
中 图 分类 号 ：Ｇ ４ ．２ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ６２４ １ ０ ９—９ ２ （０ ９ ２—０５ ５ ２ ２ ０ ）０ ０４—０ ２
九 江 职 业 技 术 学 院 学 报
５ ４
２０ ２ ０ ９．
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｉ ｇＶ ｃｔ ｎ ｌ＆ Ｔ ｃ ｎｃｌ ｏ ｅｅ ｏ ｒａ ｏ ｕ ａ ｏａｉ ａ Ｊｊｎ ｏ ｅｈ ｉ ｌ ｇ ａＣ ｌ
《 数字 电路分析》 课程实验方法的研究
王连 英 ，刘 建春
（ 江西现代职业技术学 院，江西南昌 ３０９） ３ ０ ５
生 的职 业 能 力 、技 术技 能 ，高 起 点 的让 学 生快 速 地 切 人 电 子 技术设计 的程序 ，熟悉电子产 品的设计制作步骤 ，了解 电子
、
高职高专院校电类专业 《 数字电路分 析》课程学 习领域 的一般定位是 ：电子识图 、电子元器件的选择与质检 、电子
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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
1.1数字电路与数字信号
1.1.1数字技术的发展及其、LSI 、VLSI。 10万个晶体管/片。
逻辑门、触发器 计数器、加法器 小型存储器、门阵列
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
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
非周期性数字波形
周期性数字波形
例1.1.1 某通信系统每秒钟传输1544000位(1.544兆位)数 据，求每位数据的时间。
解：按题意，每位数据的时间为
1.544 106
1
647.67109 s
648ns
s
例1.1.2 设周期性数字波形的高电平持续6ms，低电平持续10ms， 求占空比q。 解：因数字波形的脉冲宽度tw=6ms，周期T=6ms+10ms=16ms。
模数转换的实现
模拟信号 3V
模数转换器
00000011 数字输出
1.1.4 数字信号的描述方法
1、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑
0、1数码---表示数量时称二进制数
表示方式
---表示事物状态时称二值逻辑
a 、在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）
电压(V) 二值逻辑
下降所经历的时间( 典型值ns )
5.0V
4.5V
4.5V
幅值=5.0V 2.5V
tw
2.5V
0.0V 0.5V
tr
脉冲宽度
0.5V
tf
(4)时序图----表明各个数字信号时序关系的多重波形图。
由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。 为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差 必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。
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
q 6ms 100% 37.5% 16ms
(3)实际脉冲波形及主要参数 非理想脉冲波形
几个主要参数:
周期 (T) ---- 表示两个相邻脉冲之间的时间间隔 脉冲宽度 (tw )---- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间
占空比 Q ----- 表示脉冲宽度占整个周期的百分比
上升时间tr 和下降时间tf ----从脉冲幅值的10%到90% 上升
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
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
发展特点:以电子器件的发展为基础
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。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。
(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。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。
电平
+5
1
0
0
H(高电平) L(低电平)
2、数字波形 数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示.
(a) 用逻辑电平描述的数字波形 (b) 16位数据的图形表示
(1)数字波形的两种类型: *非归零型 高电平
*归零型 低电平
有脉冲
比特率 -------- 每秒钟转输数据的位数
无脉冲
(2)周期性和非周期性
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。
晶体管时代 器件
电流控制器件 半导体技术
半导体二极管、三极管
半导体集成电路
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。
b)现代的设计方法： 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。
EDA（Electronics Design Automation)技术
EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成 数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片， 实现系统功能。使硬件设计软件化。 1、设计：
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
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
3、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为 数字信号.
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
3、下载 下载线
4、验证结果
实验板
数字技术的应用
计算机
智能仪器
数码相机
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，
--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。
集成度:每一芯片所包含的门个数
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