数字电子技术复习

《数字电子技术》复习第一章 数字电路基础知识§1-1 概述一、数字电路的定义信号：携带信息的物理量（声、电、光）。

（可举例说明）电信号{模拟信号数字信号1.模拟信号和模拟电路模拟信号：凡信号的某一参量（振幅、相位、频率）随时间连续变化，且往往和消息相对应，此种信号称为模拟信号。

模拟电路：传输和处理模拟信号的电子线路。

2.数字信号和数字电路数字信号：凡信号的参量（振幅、相位、频率）不随时间连续变化，且只能取有限个值，此种信号称为数字信号。

数字电路：传输和处理数字信号的电子线路。

3.数字电路相对于模拟电路的优点：（了解内容）①结构简单，便于集成化、系列化生产，成本低廉，使用方便； ②抗干扰能力强，可靠度高，精度高；③处理能力强，不仅可以实现数值运算，还可以实现逻辑运算和判断； ④可编程逻辑电路可容易地实现各种算法，具有很大的灵活性； ⑤数字信号更便于存储、加密、压缩、传输和再现。

4.数字电路举例-数字频率计数字频率计的原理框图：通过此电路可以了解到数字电路的功能多样，可以实现信号的整形、发生、计数、译码等多种功能。

二、数字电路的特点和分类1.数字电路的研究对象数字电路中研究的主要问题：输入和输出信号之间的逻辑关系。

数字电路的基本单元{门电路触发器2.数字电路的逻辑特点数字电路中的输入和输出变量均为二值逻辑：二值逻辑{逻辑0-低电平逻辑1-高电平此外，逻辑0和逻辑1还可代表电路中两个相互对立的事物。

3.数字电路的分类①按照集成度划分，可分为以下类型：A ．SSI: Small-Scale Integration ，如门电路、触发器 B. MSI: Medium-Scale Integration ，如计数器、译码器 C ．LSI ：Large -Scale Integration ，如ROM 、RAM D ．VLSI ：Very Large -Scale Integration ，如CPU ③按照所用器件制造工艺不同：数字电路{双极型-TTL 型单极型-MOS 型④按照结构和原理不同划分：数字电路{组合逻辑电路时序逻辑电路三、脉冲信号和脉冲信号的参数1.脉冲信号的定义脉冲信号：凡一切非正弦规律变化的电压或者电流信号。

（用数学集合的图示说明脉冲信号和数字信号、模拟信号之间的关系） 2.脉冲信号的参数①脉冲前沿：上升沿、上跳沿 脉冲后沿：下降沿、下跳沿；②脉冲幅度Um ：脉冲信号的幅 度变化最大量；③脉冲宽度tw ：0.5Um 处脉冲 信号的持续时间；④上升时间t r ：波形从0.1Um 上升到0.9Um 需要的时间 下降时间t f ：波形从0.9Um 下降到0.1Um 需要的时间； ⑤占空比q=t w/T§1-2 RC 电路的应用一、RC 电路的过渡过程1．RC 电路：电阻R 和电容器C 构成的简单电路。

是脉冲电路的基础。

2．特点：由于C 两端电压不能突变，所以在充、放电时必须经历一个过渡过程。

3．RC 电路的充放电过程 4．结论(1) 充放电时电容两端电压、电流呈指数规律变化。

(2) 充放电的速度与时间常数 τ 有关，τ = R ⨯ C ，单位为s 。

τ 越大，充放电越慢；τ 越小，充放电越快。

实验证明：当t = 0.7τ 时，充电电压为V G 的一半；放电电压为电容器两端电压V C 的一半； 当t = (3 ~ 5)τ 时，充放电过程基本结束(如图所示)。

5．RC 电路的主要应用： 波形变换。

常用电路有微分电路、积分电路。

二、RC 微分电路1．电路组成如图所示。

2．电路特点(1) 输出信号取自RC 电路中的电阻R 两端。

即v O = v R ；(2) 时间常数 τ << t p ，通常取 τ δ51t p ； 3．工作原理 4．电路功能将矩形波变换成尖峰波，检出电路的变化量。

如图10.1.7所示。

微分电路波形图 RC 积分电路三、RC 积分电路1．电路组成如图所示 2．电路特点(1) v O 取自RC 电路的电容C 两端。

即v O = v C ；(a)充电电压波形式 (b)放电电压波形电容器充放电波形RC 微分电路(2) τ >> t p ，通常τ ε 3t p ； 3．工作原理t ε t 1,v I = V m ,C 充电，v O = v C 以指数规律缓慢(τ >> t p )上升； t ε t 2,v I = 0,C 放电，v O = v C 以指数规律下降； 4．功能：将矩形波转换成锯齿波(三角波)。

5．应用(1) 应用“积分延时”现象，把跳变电压“延缓”； (2) 从宽窄不同的脉冲串中，把宽脉冲选出来。

[例] RC 电路中，R = 20 k Ω，C = 200 pF ，若输入f = 10 kHz 的连续方波，问此RC 电路是微分电路，还是一般阻容耦合电路？解 (1) 求电路时间常数 τ = RC = 20 ⨯ 103 ⨯ 200 ⨯ 10-12s = 4 ⨯ 10-6 s = 4 µs(2) 求方波的脉冲宽度s 50s 105s 13102121253p μ=⨯=⨯⨯===-f T t (3) 结论：因p 51t ≤τ，所以是微分电路。

[例] RC 电路中，若C = 0.1 μF ，输入脉冲宽度t p = 0.5 ms ，要构成积分电路，电阻R 至少应为多少？解 构成积分电路必须τ = RC ε3t p则 Ω=⨯⨯⨯=≥--k 15101.0105.03363pC t R 即 R ε15 k Ω所以R 值至少为15 k Ω。

四、脉冲分压器1.电路如图所示。

2. 特点：R 1两端并联一补偿电容C 1。

C 1最佳值为0121C R RC =3. 结论C 1要适当：过小，欠补偿；过大，过补偿。

§1-3数制和码制一、常用的几种数制1.十进制2.二进制数字符号：0-9共十个 数字符号：0，1计数规则：逢十进一 计数规则：逢二进一图 脉冲分压器图寄生电容C o 使 输出脉冲失真表示方法：M ，（M ）10，（M ）D 表示方法：M ，（M ）2，（M ）B位权展开式：（M ）10=∑-=110n i ii a 位权展开式：（M ）2=∑-=12n i ii a例：（11）B +（01）B =（100）B2.十六进制3.八进制数字符号：0-9，A ，B ，C ，D ，E ，F 数字符号：0-7计数规则：逢十六进一 计数规则：逢八进一表示方法：M ，（M ）16，（M ）H 表示方法：M ，（M ）8，（M ）Q 位权展开式：（M ）16=∑-=116n i ii a 位权展开式：（M ）16=∑-=18n i ii a二、数制之间的相互转换1.十进制和其他进制的转换①其他进制转换成十进制方法：写出该进制的位权展开式，计算求和，结果即为十进制数。

例：（11101）2=D )29(212021212101234=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯②其他进制转换成十进制 方法：除R 取余法要点：除到商为0为止，余数由下往上读数。

2.二进制和十六进制的转换 ①二进制转换成十六进制四位二进制数表示一位十六进制数。

（1624=） 例：（1，1101，1111，1001）2=（1DF9）16 ②十六进制转换成二进制（8ABC ）16=（1000101010111100）2 3.二进制和八进制的转换 ①二进制转换成八进制三位二进制数表示一位八进制数。

（823=）例：（11，011，111，100）2=（3374）8②八进制转换成二进制（765）8=（111110101）2三、码制—BCD编码BCD编码：用四位二进制数表示一位十进制数。

（Binary-Coded Decimals）1.有权码①8421码：最自然的一种BCD码，采用16种组合中的前十种分别代表0-9。

四位中每一位的权分别是：8，4，2，1例：（1000，1001，0011，0101）8421BCD=（8935）10②2421码四位中每一位的权分别是：8，4，2，1A系列：采用16中组合中的前八种分别代表0-7，后两种代表8，9；B系列：采用16中组合中的前五种分别代表0-4，后五种代表5-9。

③5421码四位中每一位的权分别是：5，4，2，1练习：P34 1.42.无权码①余三码：编码规律：四位BCD码转换成的十进制数总是比该码要表示的十进制数多三。

②格雷码编码规律：相邻的两组代码之间只能有一位不同。

§1-4逻辑代数的基本运算逻辑代数：又称布尔代数，是研究数字电路的主要工具。

一、逻辑变量和逻辑函数逻辑变量{输入变量：A ，B ，C …输出变量：X ，Y ，Z …变量取值：二值逻辑，取值范围为0，1两个值。

逻辑函数：一般的说，在某个数字电路中，如果输入变量A ，B ，C ，D …的取值确定后，输出变量Y 的值也唯一确定了，称Y 是A ，B ，C …的逻辑函数。

二、逻辑代数的基本运算1.逻辑“与”-逻辑乘与：当决定一件事情结果的所有条件同时具备，这件事才发生，这种逻辑关系称为“与”逻辑。

例：串联开关电路与逻辑的逻辑表达式：AB B A Y =∙=与逻辑符号： 与逻辑真值表：与运算逻辑功能：有0出0，全1出2.逻辑“或”-逻辑加或：当决定一件事情结果的所有条件中至少具备一个条件，这件事就可以发生，这种逻辑关系称为“或”逻辑。

例：并联开关电路或逻辑的逻辑表达式：B A Y +=或逻辑符号： 或逻辑真值表：或运算逻辑功能：有1出1，全0出3.逻辑“非”非：输入与输出之间是一种相反的，否定的关系。

例：开关与灯并联电路 非逻辑的逻辑表达式：A Y =非运算逻辑功能：入0出1，入1出0非逻辑符号： 非逻辑真值表：非运算逻辑功能：入0出1，入1出0三、逻辑代数的四种复合运算1.与非运算：逻辑表达式为： 与非运算逻辑功能：有0出1，全1出02.或非运算： 逻辑表达式为： 或非运算逻辑功能：有1出0，全0出13.异或运算：逻辑表达式为： 异或逻辑真值表：或非运算逻辑功能：相同出0，相反出1 4.同或运算：逻辑表达式为： B A B A AB Y ⊗=+= 同或逻辑真值表：YA ABY =Y A B与非门的逻辑符号L=A+BBA Y +=Y AB 或非门的逻辑符号L=A+BB A B A B A Y ⊕=+=Y A B 异或门的逻辑符号L=A+B与逻辑符号：同或运算逻辑功能： 相同出0，相反出1§1-5逻辑函数的表示方法一．真值表逻辑函数的真值表具有唯一性。

逻辑函数有n 共有 个不同的变量取值组合。

在列真值表时，变量取值的组 合一般按n 位二进制数递增的方式列出。

用真值表表示逻辑 函数的优点是直观、明了，可直接看出逻辑函数值和变量取 值之间的关系。