数电模电读书笔记之数字逻辑电路
数字逻辑电路基础知识整理

数字逻辑电路基础知识整理数字逻辑电路是电子数字系统中的基础组成部分,用于处理和操作数字信号。
它由基本的逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成,可以实现各种功能,例如加法、减法、乘法、除法、逻辑运算等。
下面是数字逻辑电路的一些基础知识整理:1. 逻辑门:逻辑门是数字逻辑电路的基本组成单元,它根据输入信号的逻辑值进行逻辑运算,并生成输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
2. 真值表:真值表是描述逻辑门输出信号与输入信号之间关系的表格,它列出了逻辑门的所有输入和输出可能的组合,以及对应的逻辑值。
3. 逻辑函数:逻辑函数是描述逻辑门输入和输出信号之间关系的数学表达式,可以用来表示逻辑门的操作规则。
常见的逻辑函数有与函数、或函数、非函数、异或函数等。
4. 组合逻辑电路:组合逻辑电路由多个逻辑门组合而成,其输出信号仅取决于当前的输入信号。
通过适当的连接和布线,可以实现各种逻辑操作,如加法器、多路选择器、比较器等。
5. 顺序逻辑电路:顺序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器组成,其输出信号不仅取决于当前的输入信号,还取决于之前的输入信号和系统状态。
顺序逻辑电路可用于存储和处理信息,并实现更复杂的功能,如计数器、移位寄存器、有限状态机等。
6. 编码器和解码器:编码器将多个输入信号转换成对应的二进制编码输出信号,解码器则将二进制编码输入信号转换成对应的输出信号。
编码器和解码器可用于信号编码和解码,数据传输和控制等应用。
7. 数字信号表示:数字信号可以用二进制表示,其中0和1分别表示低电平和高电平。
数字信号可以是一个比特(bit),表示一个二进制位;也可以是一个字(word),表示多个二进制位。
8. 布尔代数:布尔代数是逻辑电路设计的数学基础,它通过符号和运算规则描述了逻辑门的操作。
布尔代数包括与、或、非、异或等基本运算,以及与运算律、或运算律、分配律等运算规则。
总的来说,数字逻辑电路是由逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成的,它可以实现各种基本逻辑运算和数字信号处理。
数字逻辑电路基础知识整理(属于个人笔记)

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编/译码器主要有 2/4、3/8 和 4/16 译码器 74X139、 74X138、74X154 等。 4:计数器 计数器主要有同步计数器 74 X161 和异步计数器 74X393 等。 5:寄存器 寄存器主要有串-并移位寄存器 74X164 和并-串寄存器 74X165 等。 6:触发器 触发器主要有 J-K 触发器、带三态的 D 触发器 74X374、不带三态的 D 触发器 74X74、 施密特触发器等。 7:锁存器 锁存器主要有 D 型锁存器 74X373、寻址锁存器 74X25 9 等。 8:缓冲驱动器 缓冲驱动器主要有带反向的缓冲驱动器 74X24 0 和不带反向的缓冲驱动器 74X244 等。 9:收发器 收发器主要有寄存器收发器 74X543、通用收发器 74X245、总线收发器等。 10:总线开关 < br />总线开关主要包括总线交换和通用总线器件等。 11:背板驱动器 背板驱动器主要包括 TTL 或 LVTTL 电平与 GTL/GTL+(GTLP)或 BTL 之间的电平转换 器件。 12:包含特殊功能的逻辑器件 A.总线保持功能(Bus hold) 由内部反馈电路保持输入端最后的确定状态,防止因输入端浮空的不确定而导致器 件振荡自激损坏;输入端无需外接上拉或下拉电阻,节省 PCB 空间,降低了器件成本开销 和功耗。ABT、LVT、ALVC、ALVCH、 ALVTH、LVC、GTL 系列器件有此功能。 命名特征为 附加了“H& rdquo;如:74ABTH16244。
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高级 CMOS 逻辑器件 与 TTL 电平兼容高级 CMOS 逻辑器件 高级高速 CMOS 与 TTL 电平兼容高级高速 CMOS 高级低压 CMOS 技术 高级超低压 CMOS 逻辑器件 高级超低功耗 CMOS 逻辑 高级超低压 CMOS 逻辑器件 低压高带宽总线开关技术 低压转换器总线开关技术 Crossbar 技术 具有下冲保护的 CBT 低压 Crossbar 技术 CMOS 逻辑器件 快速 CMOS 技术 发射接收逻辑器件(GTL+) 高速 CMOS 逻辑器件 与 TTL 电平兼容高速 CMOS 逻辑器件 其电路含 AC、ACT 及 FCT 系列 低压 CMOS 技术 低压 CMOS 技术 低压 CMOS 技术 内部集成电路 内部集成电路 残余连续终结低压逻辑器件
数字逻辑电路基础知识整理(属于个人笔记)

数字逻辑电路基础知识整理
1961 年美国德克萨斯仪器公司(TI)率先将数字电路的元、器件和连线制作在同一 硅片上,制成了集成电路,揭开了集成电路发展的序幕。
一、TTL 和 CMOS 逻辑器件分类 逻辑器件的分类方法有很多,下面以逻辑器件的功能、工艺特点和逻辑电平等方法 来进行简单描述。 1.1 TTL 和 CMOS 器件的功能分类 按功能进行划分,逻辑器件可以大概分为以下几类: 门电路和反相器、选择器、译 码器、计数器、寄存器、触发器、锁存器、缓冲驱动器、收发器、总线开关、背板驱动 器等。 1:门电路和反相器 逻辑门主要有与门 74X08、与非门 74X0 0、或门 74X32、或非门 74X02、异或门 74X86、 反相器 74X04 等。 2:选择器 选择器主要有 2-1、4-1、8-1 选择器 74X157、74X153、74X151 等。 3: 编/译码器
ABTE
高级 BiCMOS 技术/增强型收发器逻辑器件
ALB
高级低压 BiCMOS
ALVT
与 TTL 电平兼容高级低压 CMOS 技术
BCT
BiCMOS 总线接口技术
FB
背板收发器逻辑器件Fra bibliotekGTL
喷射收发器逻辑器件
HSTL
高速收发器逻辑器件
JTAG
JTAG 边界扫描支持
LVT
低压 BiCMOS 技术
SSTL
B.串联阻尼电阻(series damping res istors)
输出端加入串联阻尼电阻可以限流,有助于降低信号上冲/下冲噪声,消除线路振铃,
改善信号质量。如图 6-4 所示。具有此特征的 ABT、LVC、LVT、ALVC 系列器件在命名
中加入了“2”或“R”以示区别,如 ABT 162245,ALVCHR162245。对于单向驱动器件,串
数字逻辑电路

数字逻辑电路数字逻辑电路是现代电子领域中的重要概念,它是指在数字信号处理中使用的集成线路电子设备。
数字逻辑电路通过控制与门、或门、非门等组合来实现逻辑运算,从而处理数字信息。
数字逻辑电路在计算机、通信系统、数字信号处理等领域中都有着广泛的应用。
1. 数字逻辑电路的基本概念数字逻辑电路使用不同的门电路(如与门、或门、非门)来实现不同的逻辑功能。
其中,与门输出为1的条件是所有输入均为1;或门输出为1的条件是至少有一个输入为1;非门将输入反转。
数字逻辑电路的设计和分析通常基于布尔代数,它是由乔治·布尔于19世纪中叶创立的代数体系。
利用布尔代数,可以描述逻辑运算的基本规则,并通过代数表达式描述数字逻辑电路的功能。
2. 数字逻辑电路的分类数字逻辑电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。
•组合逻辑电路:组合逻辑电路的输出仅取决于当前输入的状态,与时间无关。
最简单的组合逻辑电路为三种基本门电路的组合,通过组合不同的门电路可以实现不同的逻辑功能。
•时序逻辑电路:时序逻辑电路的输出不仅受当前输入的影响,还受到系统内部状态的影响。
时序逻辑电路中通常包含寄存器、触发器等时序元件,可以实现存储和时序控制功能。
3. 通用逻辑门通用逻辑门是数字逻辑电路设计中常用的元件,它可以实现不同的逻辑功能。
常见的通用逻辑门包括与非门(NAND门)、或非门(NOR门)和异或门(XOR 门)等。
通用逻辑门的特点在于可以通过适当的电路连接和组合来实现各种复杂的逻辑功能,是数字逻辑电路设计中的核心组成部分。
4. 数字逻辑电路在计算机领域的应用数字逻辑电路在计算机体系结构设计中发挥着重要作用。
如CPU内部的控制逻辑、寄存器文件、算术逻辑单元(ALU)等模块,都是由数字逻辑电路实现的。
在计算机的数据通路设计中,数字逻辑电路用于数据的选择、传输、处理等操作,确保计算机可以正确高效地完成各种计算任务。
5. 结语数字逻辑电路作为数字电子技术的基础,对现代电子设备的设计和功能发挥起着至关重要的作用。
《数字电子技术基础》读书笔记02逻辑代数基础

《数字电子技术基础》读书笔记02 逻辑代数基础2.1从布尔代数到逻辑代数1849年英国数学家乔治布尔(George Boole)提出布尔代数,使用数学方法进行逻辑运算。
把布尔代数应用到二值逻辑电路中,即为逻辑代数。
2.2逻辑代数中的运算(想想初等代数中的加减乘除)2.2.1三种基本运算与(AND):逻辑乘,Y=A B或(OR):逻辑加,Y=A+B非(NOT):逻辑求反,Y=Aˊ简单逻辑运算(与、或、非)的两套图形符号,均为IEEE(国际电气与电子工程师协会)和IEC(国际电工协会)认定。
上排为国外教材和EDA软件中普遍使用的特定外形符号;下排为矩形符号。
2.2.2复合逻辑运算(都可以表示为与、或、非的组合)与非(NAND):先与后非,与的反运算,Y=(A B)ˊ或非(NOR):先或后非,非的反运算,Y=(A+B)ˊ与或非(AND-NOR):先与再或再非,Y=(A B+C D)ˊ异或(Exclusive OR):Y=A⊕B=A Bˊ+AˊB A和B不同,Y为1;A和B相同,Y为0。
当A与B相反时,A Bˊ和AˊB,肯定有一个结果为1,则Y为1。
同或(Exclusive NOR):Y=A⊙B=A B+AˊBˊA和B相同,Y为1;A和B不同,Y为0。
当A与B相同时,A B和AˊBˊ,肯定有一个结果为1,则Y为1。
同或与同或互为反运算,即两组运算,只要输入相同,一定结果相反。
A⊕B=(A⊙B)ˊA⊙B=(A⊕B)ˊ复合逻辑运算的图像符号和运算符号。
2.3逻辑代数的基本公式和常用公式2.3.1基本公式(见对偶定理)2.3.2若干常用公式(见逻辑函数化简方法之公式化简法)2.4逻辑代数的基本定理2.4.1代入定理(相当于初等代数中的换元)任何一个包含逻辑变量A的逻辑等式中,若以另外一个逻辑式代入式中所有A的位置,则等式依然成立。
2.4.2反演定理对于任意一个逻辑式Y,若将其中所有的""换成"+","+"换成"","0"换成"1","1"换成"0",原变量换成反变量,反变量换成原变量,则得到的结果就是Yˊ。
《数字逻辑电路》笔记(1-10章)

《数字逻辑电路》笔记(1-10章)第一章:引言1.1 数字系统的基本概念数字信号与模拟信号的区别在电子系统中,信号主要分为数字信号和模拟信号两大类。
数字信号是离散的,只取有限个数值,通常表示为二进制形式( 0和1);而模拟信号则是连续的,可以取任意值,如电压、电流等连续变化的物理量。
数字信号因其抗干扰能力强、易于存储和处理等特点,在现代电子系统中占据主导地位。
数字系统的优势数字系统相较于模拟系统具有显著优势:•准确性:数字信号不易受噪声干扰,能够保持较高的准确性。
•可靠性:数字电路中的元件具有明确的开关状态,减少了因元件老化或环境变化引起的故障。
•灵活性:数字系统易于通过编程或重新配置来改变功能,适应性强。
•集成度高:随着半导体技术的发展,数字电路可以高度集成,减小体积和功耗。
1.2 数制与编码二进制、八进制、十六进制及其转换在计算机科学中,常用的数制有二进制 Base(2)、八进制 Base(8)、十六进制 Base(16)。
二进制是计算机内部信息处理的基础,每位只能表示0或1;八进制和十六进制则用于简化二进制数的表示和计算。
•二进制到十进制的转换:通过将二进制数中的每一位乘以对应的权值 2的幂次方),然后求和得到十进制数。
•十进制到二进制的转换:通过不断除以2,取余数,从下往上排列余数得到二进制数。
•二进制与八进制、十六进制的转换:每三位二进制数对应一位八进制数,每四位二进制数对应一位十六进制数。
BCD码、格雷码等常用编码•BCD码 Binary-Coded(Decimal):一种将十进制数的每一位用四位二进制数表示的编码方式,便于数字显示和计算。
•格雷码( Gray(Code):一种相邻两个数之间只有一位不同的二进制编码方式,常用于减少数字变化时的误差。
1.3 数字逻辑电路的应用领域计算机硬件数字逻辑电路是计算机硬件的基础,包括CPU、内存、I/O接口等部件。
通过逻辑门电路的组合,实现数据的存储、处理和传输。
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理数字逻辑电路是由离散的数字信号构成的电子电路系统,主要用于处理和操作数字信息。
它是计算机和其他数字系统的基础。
以下是一些数字逻辑电路的基础知识的整理:1. 逻辑门:逻辑门是数字电路的基本构建单元。
它们根据输入信号的逻辑关系生成输出信号。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
其中,与门输出仅当所有输入都为1时才为1;或门输出仅当至少一个输入为1时才为1;非门将输入信号取反;异或门输出仅当输入中的1的数量为奇数时才为1。
2. 逻辑运算:逻辑运算是对逻辑门的扩展,用于实现更复杂的逻辑功能。
常见的逻辑运算包括与运算、或运算、非运算、异或运算等。
与运算将多个输入信号进行AND操作,返回结果;或运算将多个输入信号进行OR操作,返回结果;非运算对输入信号进行取反操作;异或运算将多个输入信号进行异或操作,返回结果。
3. 编码器和解码器:编码器将多个输入信号转换为较少数量的输出信号,用于压缩信息;解码器则将较少数量的输入信号转换为较多数量的输出信号,用于还原信息。
常用的编码器有优先编码器和BCD编码器,常用的解码器有二进制-十进制解码器和译码器。
4. 多路选择器:多路选择器根据选择输入信号从多个输入信号中选择一个信号输出。
它通常有一个或多个选择输入信号和多个数据输入信号。
选择输入信号决定了从哪个数据输入信号中输出。
多路选择器可用于实现多路复用、数据选择和信号路由等功能。
5. 触发器和寄存器:触发器是存储单元,用于存储和传输信号。
常见的触发器有弗洛普触发器、D触发器、JK触发器等。
寄存器由多个触发器组成,用于存储和传输多个比特的数据。
6. 计数器和时序电路:计数器用于计数和生成递增或递减的序列。
它通过触发器和逻辑门组成。
时序电路在不同的时钟脉冲或控制信号下执行特定的操作。
常见的时序电路有时钟发生器、定时器和计数器。
7. 存储器:存储器用于存储和读取数据。
常见的存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
数电期末 知识点总结
数电期末知识点总结一、数字逻辑电路1.1 逻辑门逻辑门是数字逻辑电路的基本组成部分,包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。
它们的功能分别是进行逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑与非、逻辑或非、逻辑异或运算。
1.2 组合逻辑电路组合逻辑电路由逻辑门组成,没有存储功能,输出仅由输入决定,不受时钟脉冲控制。
典型的组合逻辑电路包括加法器、减法器、比较器、译码器、编码器、多路选择器、多路数据选择器等。
1.3 时序逻辑电路时序逻辑电路内部包含存储器件(触发器、寄存器等),能够存储信息,并且输出受时钟脉冲控制。
典型的时序逻辑电路包括计数器、触发器、寄存器等。
1.4 存储器件存储器件是一种能够存储信息的电子元件,包括静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、可擦写存储器(EEPROM、Flash)等。
其中,SRAM具有快速读写速度,但价格昂贵;DRAM价格较为便宜,但需要定期刷新;ROM不可写,一经编程内容不可更改;EEPROM和Flash可擦写,具有较好的灵活性。
1.5 组合逻辑和时序逻辑的设计组合逻辑和时序逻辑的设计包括了逻辑方程、真值表、卡诺图、逻辑代数和状态图等的转化与设计原则、设计方法、设计步骤等。
1.6 计算机组成原理计算机组成原理是指计算机的基本组成和运行原理,包括控制器、运算器、存储器件和输入输出设备四大部分。
其中,控制器负责指挥各部件协调工作,运算器负责进行数据运算,存储器件负责存储数据和指令,输入输出设备负责与外部进行信息交换。
1.7 计算机系统计算机系统是指由硬件和软件组成的计算机结构。
硬件包括中央处理器、内存、输入输出设备、总线等;软件包括系统软件和应用软件。
计算机系统根据不同的应用场景,可以分为单机系统、网络系统和分布式系统等。
1.8 计算机网络计算机网络是指将多台计算机通过通信设备和通信线路连接在一起,实现信息交换和资源共享的系统。
计算机网络的组成包括硬件设备、传输媒体、通信协议三部分。
数字电路知识点总结(精华版)
数字电路知识点总结(精华版)数字电路知识点总结(精华版)第一章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与十六进制数的转换二、基本逻辑门电路第二章逻辑代数逻辑函数的表示方法有:真值表、函数表达式、卡诺图、逻辑图和波形图等。
一、逻辑代数的基本公式和常用公式1.常量与变量的关系A + 0 = A,A × 1 = AA + 1 = 1,A × 0 = 02.与普通代数相运算规律a。
交换律:A + B = B + A,A × B = B × Ab。
结合律:(A + B) + C = A + (B + C),(A × B) × C = A ×(B × C)c。
分配律:A × (B + C) = A × B + A × C,A + B × C = (A + B) × (A + C)3.逻辑函数的特殊规律a。
同一律:A + A = Ab。
摩根定律:A + B = A × B,A × B = A + Bc。
关于否定的性质:A = A'二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式中,如果将等式两边同时出现某一变量 A 的地方,都用一个函数 L 表示,则等式仍然成立,这个规则称为代入规则。
例如:A × B ⊕ C + A × B ⊕ C,可令 L = B ⊕ C,则上式变成 A × L + A × L = A ⊕ L = A ⊕ B ⊕ C。
三、逻辑函数的化简——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数,通常,我们将逻辑函数化简为最简的与或表达式。
1.合并项法利用 A + A' = 1 或 A × A' = 0,将二项合并为一项,合并时可消去一个变量。
(完整版)数字电路复习笔记
Chapter1 数制和数码1.1 数制变换: Binary 、 Octal 、 Decimal 、 HexadecimalB→ D:数字乘以其位权。
B→ O:三位一组B→ H:四位一组D→ B:法一:整数部分:除以二,获取由余数以及最后的商(0 或 1)构成的值,它们的位权挨次为 2^0,2^1,2^2 。
小数部分:乘以二,结果小于1,则标记位为0;大于 1则标记位为 1,再将结果减去 1 后作下一轮乘以二,这样也获取一组值,它们的位权挨次为2^(-1),2^(-2),2^(-3)。
法二:拼集,将该数与2^n 作比较。
D→ O、D→ H 都是先将 D→B,而后 B → O、B→ HO和 H间变换都是以 B 为桥梁。
原码、反码、补码正数:原码 =反码 =补码负数:反码不变符号位,其余取反;补码先反码,再在最低位加1二进制数的计算加:逢二进一减:借一当二。
A-B 在计算机中是A(补) +( -B )(补),获取是结果的补码。
乘:移位累加除:长除法。
同十进制,除数(n 位),若被除数最高的 n 位大于除数,则开始写商,否则在 n+1 位开始。
二进制数码对十进制数 0~9 编码,需要四位二进制,主要有:有权码: 8421 码、 2421 码、 5211 码无权码:格雷码、余 3 码、循环余 3 码有权码的位权即为名称中的数字;格雷码相邻两数只有一位数码产生变化,且没法用计算式表达。
Chapter2 逻辑函数及其简化逻辑运算变量取值: 0、 1,逻辑运算 1+1=1,而算数运算 1+1=0。
基本运算:与、或、非与门: Y =A ?B= AB或门: Y =A+B非门: Y=衍生运算:与非、或非、同或、异或与非:或非:同或:异或:总结:逻辑符号中,与是& ,或是≥ 1,非是 1;电路符号中,与是包子型,或是月亮型,非是小环。
2.2 逻辑代数的运算规则2.2.1 公式、定律1基本公式加法(或):注意 A+A+A+=A 加法重叠规律。
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模电数电读书笔记——数字逻辑电路
物电113班尤明海 11223240
随着数字逻辑技术的发展,数字逻辑电路也逐步应用于我们生活的方方面面。
在数字机顶盒,数字电冰箱,数字洗衣机等领域均有所体现。
本文将大体介绍数字逻辑电路的发展历程、分类方法、数值、用途与特点,最后详细介绍数字逻辑电路的实际应用。
一.数字电路的发展历程与分类方法
数字电路的发展:数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。
但其发展比模拟电路发展的更快。
从60年代开始,数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。
随后发展到中规模逻辑器件;70年代末,微处理器的出现,使数字集成电路的性能产生质的飞跃。
逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。
TTL逻辑门电路问世较早,其工艺经过不断改进,至今仍为主要的基本逻辑器件之一。
随着CMOS工艺的发展,TTL的主导地位受到了动摇,有被CMOS器件所取代的趋势。
近年来,可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步,使数字电子技术开创了新局面,不仅规模大,而且将硬件与软件相结合,使器件的功能更加完善,使用更灵活。
数字逻辑电路分类:
1、按功能来分:
(1)组合逻辑电路:简称组合电路,它由最基本的的逻辑门电路组合而成。
特点是:输出值只与当时的输入值有关,即输出惟一地由当时的输入值决定。
电路没有记忆功能,输出状态随着输入状态的变化而变化,类似于电阻性电路,如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。
(2)时序逻辑电路:简称时序电路,它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路或器件组合而成的电路,与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。
时序电路的特点是:输出不仅取决于当时的输入值,而且还与电路过去的状态有关。
它类似于含储能元件的电感或电容的电路,如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。
2、按电路有无集成元器件来可分为分立元件数字电路和集成数字电路。
3、按集成电路的集成度进行分类可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。
4、按构成电路的半导体器件来分类可分为双极型数字电路和单极型数字电路。
二.数字逻辑电路的用途和特点
数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。
把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲,但这些脉冲是用来表示二进制数码的,例如用高电平表示“1”,低电平表示“0”。
声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲,它们被称为数字信号。
能处理数字信号的电路就称为数字电路。
这种电路同时又被叫做逻辑电路,那是因为电路中的“1”和“0”还具有逻辑意义,例如逻辑“1”和逻辑“0”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。
电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。
这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力,所以才把它叫做逻辑电路。
由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点,因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。
一般家电产品中,如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。
数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑”两个字,使用的是独特的图形符号。
数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路,它们都是以晶体管和电阻等元件组成
的,但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们,而不画出它们的具体电路,也不管它们使用多高电压,是TTL电路还是CMOS电路等等。
按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图,它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。
数字电路中有关信息是包含在0和1的数字组合内的,所以只要电路能明显地区分开0和1,0和1的组合关系没有破坏就行,脉冲波形的好坏我们是不大理会的。
所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能,较少考虑它的电气参数性能等问题。
也因为这个原因,数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等,还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等,这些也都与放大振荡电路不同。
三.数字电路的数制
在我们的日常生活中常用的进制主要是十进制(因为我们有十个手指,所以十进制是比较合理的选择,用手指可以表示十个数字,0的概念直到很久以后才出现,所以是1-10而不是0-9)。
例如:在早期设计的机械计算装置中,使用的不是二进制,而是十进制或者其他进制,利用齿轮的不同位置表示不同的数值,这种计算装置可能更加接近人类的思想方式。
比如说一个计算设备有十个齿轮,它们级连起来,每一个齿轮有十格,小齿轮转一圈大齿轮走一格。
这就是一个简单的十位十进制的数据表示设备了,可以表示0到999999999的数字。
配合其他的一些机械设备,这样一个简单的基于齿轮的装置就可以实现简单的十进制加减法了。
而在如今的信息化、数字社会,十进制不能满足人们的使用要求,从而出现了不同的进制,如我们常说的二进制、八进制、十六进制等。
二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。
计算机运算基础采用二进制。
电脑的基础是二进制,电子计算机出现以后,使用电子管来表示十种状态过于复杂,所以所有的电子计算机中只有两种基本的状态,开和关。
也就是说,电子管的两种状态决定了以电子管为基础的电子计算机采用二进制来表示数字和数据。
这种通过不同的位置上面不同的符号表示数值的方法就是进制表示方法。
一个字是电脑中的基本存储单元,根据计算机字长的不同,字具有不同的位数,现代电脑的字长一般是32位的,也就是说,一个字的位数是32。
字节是8位的数据单元,一个字节可以表示0-255的数据。
对于32位字长的现代电脑,一个字等于4个字节,对于早期的16位的电脑,一个字等于2个字节。
八进制的数较二进制的数书写方便,常应用在电子计算机的计算中。
十六进制常用在单片机的编程里。
数制应用领域范围之广,一时难以一一举例,未来的世界数字化,期待着。
四、数字逻辑设计在生活中的应用
随着数字机顶盒、数字高清电视和液晶平板电视的迅猛发展,日常消费电子产品中的数字视频解调接收器和视频图像处理信号接收前端的重要模块-模数转换器的应用越来越广泛,而且随着整机产品的功能和性能要求越来越高,功耗低面积小的数字视频片上系统(SoC)单芯片已经成为10位分辨率、多通道模数转换器的主要应用芯片。
但是由于片上系统单芯片集成了大量的模拟电路和数字逻辑电路,内部时钟频率也非常高,因此导致电路噪声偏大,影响模数转换器的性能。
如何使模数转换器既拥有较强的抗干扰能力,同时达到低功耗的要求,越来越成为模拟集成电路研究的热点和难点。
期间主要的研究成果和工作有以下几个方面:
(1)一般流水线模数转换器常用的动态比较器需要从外部输入参考源与输入信号进行比较然后输出数字域的结果,而本文提出的无输入参考源动态比较器不需要在比较器之外引入参考源而是利用比较器输入对管的差别产生比较阈值,这样减轻了参考源驱动电路的负载,排除了外部电路对动态比较器组成的子模数转换器模块的干扰,另外减少了外部引入参考源走线的数量进而减小了硅面积。
(2)虽然流水线模数转换器的冗余位数字校正(RSD)能够消除一定的误差,但是在低电压应用中,由于信号输入幅度相对较高,因此冗佘校正后的误差仍较大,为了保证整个模数转
换器依然有良好的线性度和良好的信噪比,论文提出了内插冗余校正技术。
该技术的原理是:由于根据系统定义的噪声限制指标和制造工厂提供的工艺匹配参数可以计算出第i级之后插入一级冗余校正级。
因此内插冗余校正级可以把第i级的输出大于正常输入范围数倍之内的信号做为输入(主要是第1级到第i级累积的误差并被MDAC电路放大引起的)然后输出时校正到后级能接受的正常输入范围,这样就可以避免最终模数转换器输出钳位和饱和引起整个ADC的线性度和动态范围的下降。
(3)为了兼容标准数字逻辑工艺,MDAC中没有使用线性度较高的MiM电容,而是选择了三明治式金属层间电容(stack capacitor),这需要通过仔细提取金属层间电容的寄生参数以确保电容的线性度能保证整个ADC的性能。
(4)为了优化电路的功耗和面积,论文设计的流水线模数转换器采用了运算放大器复用技术,这样可以让相邻的两个MDAC共用一个运算放大器,有效地降低了功耗和面积。
五、结束语
随着现代电子技术的发展,人们正处于一个信息时代。
而现代信息的传输、处理和存储越来越趋于数字化。
人们在日常生活中,常用的计算机、电视机、音响系统、视频记录仪设备、长途电信等电子设备或电子系统,无一不采用数字电路或子系统。
因此在今后,数字逻辑电路的应用也将越来越广泛、技术越来越先进。