数字电路全书总结归纳.ppt
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《数字电路基础知识》课件
译码器电路的实现方法
译码器电路可以将二进制码译 成对应的输出信号，用于解码 器索引和操作译码器等。
时序电路的基本概念
时序电路是一种存储器、计数器或时钟驱动电路，需要实时累计和监测信号。时序电路是数字电 路的重要部分。
1
电平触发器的工作原理
触发器是时序电路中最重要的元件之一，能够对电路的状态进行存储和传输。基 本电平触发器的工作原理是使用两个交替的输入信号。
与门电路的实现方法
与门实现的最简单的方法是使 用传统的晶体管，并将它们放 置在一个电路中以实现多个与 门。
或门电路的实现方法
或门的实现方式是将输入值通 过晶体管或其他逻辑门与门电 路相连，利用传输功能对各个 输入执行逻辑或运算。
非门电路的实现方法
一般使用晶体管构建反相器电 路实现非门的功能。
逻辑函数的表达式
存储和传输信息更方便、可靠、快速，
数字电路的缺点
2
且信息可以以数字形式进行编码传输， 从而增强了信息的安全性。
过多的操作会增加电路复杂度，掉电
后信号需要重新设置，同时存在噪声
干扰的影响。
3
数字电路的应用
应用领域涉及电脑、手机、无人驾驶 汽车等，数字逻辑电路的实现可以加 速复杂计算、数据处理和控制过程。
二进制数的基本概念
在计算机系统中，数据以二进制形式存储和处理。因此，理解二进制数的基本概念是理解数字电路的前 提。
数位
二进制数由1和0组成的数码表示，在数码中 表现为位。
进位
由于二进制只有0和1，进位是加法必须的。 当两个二进制数相加时，当每一位相加结果 超过1时，需要进位。
原码、反码和补码
计算机中采用补码作为数字的存储方式，可 以实现加减运算。
数字电路课件 总结
T1
VIL 0
VDD
VOH
I OH
T1导通，T2截止。
实际电流方向是从门电路输
RL
出端流出。故IOH为负值。
VOH=VDD-T1管导通压降。
T1
VIL 0
VDD
VOH
I OH
随着负载电流的增加， T1管的导通压降加大，
使得VOH下降。
RL
T1
VIL 0
VDD
VOH
I OH
在同样的IOH值之下:
T1饱和，T2、T5截止，T4导通，输出高电平VOH 3.4V 。
vo 3 .0 2 .0 1 .0 0 .3
A
B
BC段(线性区)：
0.7V v i 1.3V
C
D
E vi
0.5
1.0
1.5
2.0
电压传输特性
T1饱和，T1的集电极电压小于1.4V，
T2导通且工作在放大区 5截止，T4导通， I VO ,T V
vI / V
40A
2.0
二、输出特性
1.高电平输出特性 T4、D2导通，T5截止。 T4工作在射级输出状态，相对于 很大的负载阻抗RL，其输出电阻 很小。 随着iL增加，使得R4上的压降增 大，使T4饱和，破坏高电平的输 出。
1.6k
D2
Vcc 130
T4
iL
Vo
RL
最大负载电流不能超过0.4mA(实际）
CD段:
0
A
B
T1 截止，阻抗很高，所以流过
T1和T2的漏电流也几乎为0。
BC段:
T1 和T2 均导通时,才有电流iD 流过T1 和T2 ，并且在VI=1/2VDD 附近， iD最大。
数字电路ppt课件
数字电路PPT课件
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
《数字电路技术》PPT课件
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（1-2）
模拟信号： 正弦波信号 u
锯齿波信号
u
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t t
（1-3）
研究模拟信号时，我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路，包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。
在模拟电路中，晶体管一般工作 在放大状态。
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（1-4）
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（1-11）
每四位2进 十六进制与二进制之间的转换： 制数对应
一位16进 制数
(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D
= [(023+1 22+0 21+1 20) 161
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
(10011100101101001000)O=
(10 011 100 101 101 001 000)D =
( 2 3 4 5 5 1 0 )O
=(2345510)O
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（1-14）
（4）十进制与二进制之间的转换：
（N）D Ki 2i i0
两边除二，余第0位K0
（N 2） Di 1Ki 2i1K 20
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（1-19）
在BCD码中，用四位二进制数表示 0~9十个数码。四位二进制数最多可以 表示16个字符，因此0~9十个字符与这 16中组合之间可以有多种情况，不同的 对应便形成了一种编码。这里主要介绍：
8421码 5421码
2421码 余3码
数字逻辑电路大全PPT课件(2024版)
第6页/共48页
Rb1 4kΩ
Rc 2 1.6kΩ
Vc 2
1
+VCC（ +5V） Rc4 130Ω
3
T2 4
1
3
A
31
2T2
D Vo
B
T1
C
Ve 2
1
3
2T 3
Re2
1kΩ
输入级
中间级
输出级
第7页/共48页
2．TTL与非门的逻辑关系
（1）输入全为高电平3.6V时。
T2、T3导通，VB1=0.7×3=2.1（V ），
列。 6 ． 74AS 系 列 —— 为 先 进 肖 特 基 系
列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
第30页/共48页
2.3
一、 NMOS门电路 1．NMOS非门
MOS逻辑门电路
VDD (+12V)
VDD (+12V)
VDD (+12V)
0.4V
高 电 平 噪 声 容 限 第1V5页NH/共＝48V页OH （ min ） - VON ＝ 2.4V-2.0V ＝
四、TTL与非门的带负载能力
1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH （1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端
接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
& Vo G0
呈 现 高 阻 ， 称 为 高 阻 态 ， 或 禁 止 态+V。CC
Rc2
Rc4
Rb1
Vc2 1
3
T2 4
A
&
B
L
EN
数电总结专题教育课件
27
第四章 组合逻辑电路
例题分析： 真值表: Y1=∑(1,2,4,7) , Y2=∑(3,5,6,7)
A0
00
一位全加器。其中，A、
00 1 01 0
10 10
B分别为两个一位二进 制数相加旳被加数、
01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
0
1
1
0
01
0
1
1
1
加数， C为低位向本 位旳进位，Y1为本位 和，Y2是本位向高位 旳进位。
13
第二章 逻辑代数
例题讲解：
例4 化简F=(B+D)(B+C+D)(A+B+D)(A+C+D)为最简与 或式。
解.由原式得反函数：
F CD AB 00 01 11 10
F = BD ＋ BCD + ABD + ACD 00 0 1 0 0
01 1 1 1 1
填写卡诺图：
11 1 1 0 1
F=AB+CD+BD
0 0 00 0 0 011 0 0 0 10 1 0 0 0 110 1 0 1 00 1 0 0 1 01 0 1 0 1 10 0 1 0 1 11 1 1 1 0 00 1 0 1 0 01 0 1 1 0 10 0 1 1 0 11 1 1 1 1 00 0 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1
A B
& ABC
C
A+B+C
≥1
≥1
Y1 & AB+AC+BC (A+B+C) +ABC
AB+AC+BC (A+B+C)
第四章 组合逻辑电路
例题分析： 真值表: Y1=∑(1,2,4,7) , Y2=∑(3,5,6,7)
A0
00
一位全加器。其中，A、
00 1 01 0
10 10
B分别为两个一位二进 制数相加旳被加数、
01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
0
1
1
0
01
0
1
1
1
加数， C为低位向本 位旳进位，Y1为本位 和，Y2是本位向高位 旳进位。
13
第二章 逻辑代数
例题讲解：
例4 化简F=(B+D)(B+C+D)(A+B+D)(A+C+D)为最简与 或式。
解.由原式得反函数：
F CD AB 00 01 11 10
F = BD ＋ BCD + ABD + ACD 00 0 1 0 0
01 1 1 1 1
填写卡诺图：
11 1 1 0 1
F=AB+CD+BD
0 0 00 0 0 011 0 0 0 10 1 0 0 0 110 1 0 1 00 1 0 0 1 01 0 1 0 1 10 0 1 0 1 11 1 1 1 0 00 1 0 1 0 01 0 1 1 0 10 0 1 1 0 11 1 1 1 1 00 0 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1
A B
& ABC
C
A+B+C
≥1
≥1
Y1 & AB+AC+BC (A+B+C) +ABC
AB+AC+BC (A+B+C)
数字电路全套课件
4
5 6 7
4
5 6 7
12
13 14 15
1100
1101 1110 1111
14
15 16 17
C
D E F
(二) 不同数制间的转换
1. 各种进制转化为十进制 (1101.11)2=1x23+1x22+0x21+1x20+1x2-1+1x2-2 =8+4+0+1+0.5+0.25=(13.75)10 (132.04)8=1x82+3x81+2x80+0x8-1+4x8-2 =64+24+2+0. 5=(90.0625)10 (2C5 )16=2X162+12X161+5X160 =512+192+5=(709)10
(xxx)2 或 (xxx)B
数码：0、1 例如 (1011.11)2 或 (1011.11)B 进位规律：逢二进一，借一当二 例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 10 – 1 = 1
权：2i 基数：2 系数：0、1
按权展开式表示 (1011.11)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1 + 1×2-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。 (1011.11)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1 + 1×2-2 = 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 11.75 (1011.11)2 = (11.75)10
数字电路PPT课件
YAB
A
BY
0
01
0
10
1
00
1
10
真值表
A
≥1
Y
B
或非门的逻辑符号
28
L=A+B
3、异或运算：逻辑表达式为： YA BA BA B
A
BY
0
00
0
11
A
=1
Y
B
1
01
1
10
异或门的逻辑符号
真值表
L=A+B
4、 与或非运算：逻辑表达式为： YABCD
A
& ≥1
B
Y
C
D
与或非门的逻辑符号
A
&
B
≥1 Y
－2
＝(135.0625)10
4、十六进制
各数位的权是8的幂
数码为：0～9、A～F；基数是16。 运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10。 十六进制数的权展开式： 如：(D8.A)2＝ 13×161 ＋8×160＋10 ×16－1＝(216.625)10
各数位的权是16的幂
11
结论
①一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算 规律为逢N进一。
12
几种进制数之间的对应关系
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制数
00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111
2、基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可
能用到的数码个数。
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2. 逻辑代数与硬件描述语言基础
章节内容 2.1 逻辑代数 2.2 逻辑函数的卡诺图化简法 教学要求： 1、掌握逻辑代数常用基本定律、恒等式和规则； 2、掌握逻辑函数的基本表达式及相互转换，代数化简方法； 3、掌握逻辑函数最小项定义及性质，卡诺图化简法； 4、了解硬件描述语言Verilog HDL
1. 数字逻辑基础
知识点 1. 数制及数制转换：2←→10， 2←→8， 2←→16。 2. 原码、反码、补码的表示方法。 3. 二进制代码：8421码、余3码、格雷码。 4. 基本逻辑运算：与、或、非、与非、或非、异或、同或。 5. 逻辑函数表示方法：真值表、逻辑表达式、逻辑图、波形图。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
4. 组合逻辑电路
知识点 1. 组合逻辑电路的分析方法和设计方法。 2. 组合逻辑电路中的竞争和冒险：产生的原因，存在的判断， 消除的方法。 3.典型组合逻辑集成电路：各种MSI器件的功能，阅读其功能 表理解其功能；译码器、数据选择器实现组合逻辑函数。 4. PLD：表示方法，用PLD实现组合逻辑电路——分析和设计。
教学要求 1. 掌握2、10、8、16进制数的表示与相互转化； 2. 掌握二进制数的原码、反码、补码的表示方法； 3. 掌握8421码、余3码、格雷码的表示方法； 4. 掌握与、或、非、与非、或非、异或、同或基本逻辑运算； 5. 掌握逻辑函数的4种表示方法：真值表、逻辑表达式、逻辑图、 波形图。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
电子技术基础 数字部分（第五版）
全书总结归纳
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
全书章节安排
1. 数字逻辑概论 2. 逻辑代数与硬件描述语言概述 3. 逻辑门电路 4. 组合逻辑电路 5. 锁存器与触发器 6. 时序逻辑电路 7. 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列 8. 脉冲波形的变换与产生 9. 数模与模数转换器 10.数字系统设计基础* *
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
3. 逻辑门电路
知识点 1. CMOS、TTL逻辑门电路的输入与输出结构：输入端高低电 平判断。 2. 几种特殊门电路的功能、结构和应用：三态门、OD门、OC 门和传输门。 3. 门电路使用中的几个实际问题：多余输入端处理。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
1. 数字逻辑基础
章节内容 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
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
1. 数字电子信息教研室制作
6 .时序逻辑电路
章节内容 6.1 时序逻辑电路的基本概念 6.2 同步时序逻辑电路的分析 6.3 同步时序逻辑电路的设计 6.4 异步时序逻辑电路的分析 6.5 若干典型的时序逻辑集成电路 6.6 用Verilog描述时序逻辑电路 * 6.7 时序逻辑可编程逻辑器件
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
2. 逻辑代数与硬件描述语言基础
知识点 1. 逻辑代数的基本定律和恒等式：基本公式，摩根定理；采用 真值表等式证明的方法；3个基本规则。 2. 逻辑函数代数化简：与-或表达式、与非-与非表达式，基本 表达式的转换；代数化简方法。 3. 逻辑函数的最小项：逻辑函数转换成最小项表达式，真值表 与最小项表达式的对应关系。 4.卡诺图：逻辑函数的卡诺图表示，卡诺图化简。
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3. 逻辑门电路
教学要求 1. 掌握与、或、与非、或非、异或、同或门的逻辑功能； 2. 掌握三态门、OD门、OC门和传输门的逻辑功能和应用； 3. 掌握CMOS、TTL逻辑门电路的输入与输出电路结构，输入 端高低电平判断。 4. 掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题； 5. 了解半导体器件的开关特性以及逻辑门内部电路结构。
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
5. 锁存器和触发器
知识点 1. 锁存器：SR、D锁存器的逻辑功能。 2. 触发器：现态、次态的理解；JK、D、T、T’触发器的逻辑功 能，逻辑功能表示方法——功能表、特性方程、状态图、波形 图；直接置1端、直接清0端的作用；简单触发器电路波形图。 3. 触发器功能转换。
4. 组合逻辑电路
章节内容 4.1 组合逻辑电路的分析 4.2 组合逻辑电路的设计 4.3 组合逻辑电路中的竞争和冒险 4.4 常用组合逻辑集成电路 4.5 组合可编程电路 4.6 用VerilogHDL描述组合逻辑电路*
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
4. 组合逻辑电路
教学要求 1. 掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法； 2. 理解组合逻辑电路中的竞争和冒险产生的原因，掌握竞争和 冒险存在判断以及消除的方法； 3. 掌握典型组合逻辑集成电路的逻辑功能，学会阅读MSI器件 的功能表，能根据器件的功能正确应用； 5. 掌握PLD的表示方法，能用PLD实现组合逻辑电路。
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3. 逻辑门电路
章节内容 3.1 MOS逻辑门电路 3.2 TTL逻辑门电路 3.3 射极耦合逻辑门电路* * 3.4 砷化镓逻辑门电路* * 3.5 逻辑描述中的几个问题 3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.7 用VerilogHDL描述逻辑门电路*
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5. 锁存器和触发器
章节内容 5.1 双稳态存储单元电路 5.2 锁存器 5.3 触发器的电路结构和工作原理 5.4 触发器的逻辑功能
湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作
5. 锁存器和触发器
教学要求 1. 掌握SR、D锁存器的逻辑功能； 2. 掌握 SR 触发器、JK 触发器、D 触发器及 T 触发器的逻辑功 能，掌握触发器逻辑功能表示方法——功能表、特性方程、状 态图、波形图，掌握触发器功能转换的方法； 3. 理解锁存器、触发器的电路结构、工作原理和动态特性。