数字电子技术教学课件-第01章 数字电路基础知识.ppt
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《数字电子技术基础》(第四版)
CPLD结构特点
CPLD（复杂可编程逻辑器件）是一种基于乘积项的可编程逻辑器件，具有简单的结构和较快 的处理速度。它采用与或阵列（AND-OR Array）来实现逻辑功能，适用于中小规模的数字 电路设计。
FPGA与CPLD比较
FPGA和CPLD在结构、性能和适用场景上有所不同。FPGA具有更高的逻辑密度和更灵活 的可编程性，适用于大规模的数字电路设计和复杂的算法实现；而CPLD则具有更简单的 结构和更快的处理速度，适用于中小规模的数字电路设计和控制应用。
容量和提高存取速度
应用实例
如计算机的内存条就是采用RAM 存储器进行扩展的；而一些嵌入 式系统中则采用ROM存储器来
存储固件和程序代码等
发展趋势
随着科技的不断发展，存储器的 容量不断增大，存取速度不断提 高，功耗不断降低，未来存储器 将更加智能化、高效化和绿色化
05 可编程逻辑器件与EDA技 术
PLD可编程逻辑器件概述
要点一
PLD定义与分类
可编程逻辑器件（PLD）是一种通用集 成电路，用户可以通过编程来配置其逻 辑功能。根据结构和功能的不同，PLD 可分为PAL、GAL、CPLD、FPGA等类 型。
要点二
PLD基本结构
PLD的基本结构包括可编程逻辑单元 、可编程互连资源和可编程I/O单元 等。其中，可编程逻辑单元是实现逻 辑功能的基本单元，可编程互连资源 用于实现逻辑单元之间的连接，可编 程I/O单元则负责与外部电路的连接 。
逻辑代数法
利用逻辑代数化简和变换电路 表达式
图形化简法
利用卡诺图化简电路
பைடு நூலகம்
状态转换表
列出电路的状态转换过程，便 于分析和理解电路功能
状态转换图
以图形方式表示电路的状态转 换过程，直观易懂
CPLD（复杂可编程逻辑器件）是一种基于乘积项的可编程逻辑器件，具有简单的结构和较快 的处理速度。它采用与或阵列（AND-OR Array）来实现逻辑功能，适用于中小规模的数字 电路设计。
FPGA与CPLD比较
FPGA和CPLD在结构、性能和适用场景上有所不同。FPGA具有更高的逻辑密度和更灵活 的可编程性，适用于大规模的数字电路设计和复杂的算法实现；而CPLD则具有更简单的 结构和更快的处理速度，适用于中小规模的数字电路设计和控制应用。
容量和提高存取速度
应用实例
如计算机的内存条就是采用RAM 存储器进行扩展的；而一些嵌入 式系统中则采用ROM存储器来
存储固件和程序代码等
发展趋势
随着科技的不断发展，存储器的 容量不断增大，存取速度不断提 高，功耗不断降低，未来存储器 将更加智能化、高效化和绿色化
05 可编程逻辑器件与EDA技 术
PLD可编程逻辑器件概述
要点一
PLD定义与分类
可编程逻辑器件（PLD）是一种通用集 成电路，用户可以通过编程来配置其逻 辑功能。根据结构和功能的不同，PLD 可分为PAL、GAL、CPLD、FPGA等类 型。
要点二
PLD基本结构
PLD的基本结构包括可编程逻辑单元 、可编程互连资源和可编程I/O单元 等。其中，可编程逻辑单元是实现逻 辑功能的基本单元，可编程互连资源 用于实现逻辑单元之间的连接，可编 程I/O单元则负责与外部电路的连接 。
逻辑代数法
利用逻辑代数化简和变换电路 表达式
图形化简法
利用卡诺图化简电路
பைடு நூலகம்
状态转换表
列出电路的状态转换过程，便 于分析和理解电路功能
状态转换图
以图形方式表示电路的状态转 换过程，直观易懂
第1章 数字电路基础知识【PPT课件】PPT课件
（3）ui下降到2VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0， 触发器置1，即Q＝1、Q=0，uo1=uo=1。此后，ui继续下降到0， 但uo1＝uo＝1的状态不会改变。
2、滞回特性及主要参数
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转换 电平UT－
上限触发转换 电平UT+
回差ΔUT = UT+－UT－(通常UT+＞UT－) 改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT
C通过T放电,电路进入稳态。
T截止, C充电
ui到来时,因为ui＜VCC/3,使C2＝0,触发器置1,uo又由0变为1, 电路进入暂稳态。由于此时Q=0,放电管T截止,VCC经R对C充 电。虽然此时触发脉冲已消失,比较器C2的输出变为1,但充电 继续进行,直到uc上升到2VCC/3时,比较器C1输出为0,将触发器 置0,电路输出uo＝0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态。
5kΩ
5
+ C1
－ 6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3 & 3 uO
7D T
放电端
(1)电路组成
电压比较器
+VCC
R
8
4
缓冲器
CO 5 TH 6
TR
2
5kΩ + C1 －
5kΩ + － C2
5kΩ
G1
G3
Q &
&
3 uO
G2 &Q
7D T
1
放电管T
电阻分压器
2、滞回特性及主要参数
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转换 电平UT－
上限触发转换 电平UT+
回差ΔUT = UT+－UT－(通常UT+＞UT－) 改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT
C通过T放电,电路进入稳态。
T截止, C充电
ui到来时,因为ui＜VCC/3,使C2＝0,触发器置1,uo又由0变为1, 电路进入暂稳态。由于此时Q=0,放电管T截止,VCC经R对C充 电。虽然此时触发脉冲已消失,比较器C2的输出变为1,但充电 继续进行,直到uc上升到2VCC/3时,比较器C1输出为0,将触发器 置0,电路输出uo＝0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态。
5kΩ
5
+ C1
－ 6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3 & 3 uO
7D T
放电端
(1)电路组成
电压比较器
+VCC
R
8
4
缓冲器
CO 5 TH 6
TR
2
5kΩ + C1 －
5kΩ + － C2
5kΩ
G1
G3
Q &
&
3 uO
G2 &Q
7D T
1
放电管T
电阻分压器
数字电子技术——第1章数字电子技术基础ppt
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符 号等信息称为编码。
用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的 二进制数称为代码。
二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421 BCD码。
整数部分采用基数连除法， 先得到的余数为低位，后得 到的余数为高位。
小数部分采用基数连乘法， 先得到的整数为高位，后得 到的整数为低位。
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0 2 11 ……… 0=K1 2 5 ……… 1=K2 2 2 ……… 1=K3 2 1 ……… 0=K4
0 ……… 1=K5
课程说明
主要内容：
• 数字逻辑基础 • 逻辑门电路 • 组合逻辑电路 • 触发器 • 时序逻辑电路 • 半导体存储器 • 脉冲波形的产生与整形 • 可编程逻辑器件和现场可编程门阵列 • 数/模和模/数转换
课程意义：
数字电路是一门硬件方面的重要基础课。 其任务是使同学们获得数字电路的基本理论、 基本知识、基本技能，掌握数字逻辑的基本 分析方法和设计方法，培养学生分析问题、 解决问题能力以及工程实验能力。
学习本门课程应注意的问题：
• ⑴ 应着重抓好基本理论、基本知识、基 本方法的学习。
• ⑵能熟练运用数字电路的分析方法和设 计方法。
• ⑶重视实验技术。
教材及参考书：
1. 数字电子技术基础简明教程 (第二版) 余孟尝 主编 高等教育出版社 1998
用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符 号等信息称为编码。
用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的 二进制数称为代码。
二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421 BCD码。
整数部分采用基数连除法， 先得到的余数为低位，后得 到的余数为高位。
小数部分采用基数连乘法， 先得到的整数为高位，后得 到的整数为低位。
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0 2 11 ……… 0=K1 2 5 ……… 1=K2 2 2 ……… 1=K3 2 1 ……… 0=K4
0 ……… 1=K5
课程说明
主要内容：
• 数字逻辑基础 • 逻辑门电路 • 组合逻辑电路 • 触发器 • 时序逻辑电路 • 半导体存储器 • 脉冲波形的产生与整形 • 可编程逻辑器件和现场可编程门阵列 • 数/模和模/数转换
课程意义：
数字电路是一门硬件方面的重要基础课。 其任务是使同学们获得数字电路的基本理论、 基本知识、基本技能，掌握数字逻辑的基本 分析方法和设计方法，培养学生分析问题、 解决问题能力以及工程实验能力。
学习本门课程应注意的问题：
• ⑴ 应着重抓好基本理论、基本知识、基 本方法的学习。
• ⑵能熟练运用数字电路的分析方法和设 计方法。
• ⑶重视实验技术。
教材及参考书：
1. 数字电子技术基础简明教程 (第二版) 余孟尝 主编 高等教育出版社 1998
数字电子技术基础(数字电路)第一章数字电路概述 ppt课件
来表示1 和 0
数字信号的描述：
高电平 低电平
v(t)
上升沿 下降沿
t
2. 数字集成电路的分类及特点
分类
按功能
组合型；时序型
按器件类型
TTL型； CMOS型
按集成度
小规模；中规模；大规模； 超大规模；甚大规模
分类
晶体管数量 典型器件/电路
小规模(SSI) 中规模(MSI)
几十以内 几百
逻辑门 加法器、计数器
三、补码及其运算
【例】设字长为4，分别写出+6、－6的原码、反码 和补码。
原码
反码
补码
＋6 0 110 －6 1 110
0 110 1 001
0 110 1 010
补码怎么变回原码？
原码、反码、补码对照表
（字长为4）
思考
字长为n时原码、反码和 补码所能表示的数值范 围？
原码 (2n-1 1)~+(2n-1 1) 反码 (2n-1 1)~+(2n-1 1) 补码 2n-1 ~+(2n-1 1)
① (1010110.101)B = ( 86？.625 )D 计权相加
126+124+1 22 +121+121+123
思考
推广到任意进制转换成十进制？
② (37.706)D = ( 100101?.101101 )B
(37)D
(0.706)D
除2取余
乘2取整
(100101)B
(0.101101 )B
分组
代换
( 0101 1100 1011 . 0100 1000 )B
② (1F5. 6)H = ( 1111？10101.011 )B
数字信号的描述：
高电平 低电平
v(t)
上升沿 下降沿
t
2. 数字集成电路的分类及特点
分类
按功能
组合型；时序型
按器件类型
TTL型； CMOS型
按集成度
小规模；中规模；大规模； 超大规模；甚大规模
分类
晶体管数量 典型器件/电路
小规模(SSI) 中规模(MSI)
几十以内 几百
逻辑门 加法器、计数器
三、补码及其运算
【例】设字长为4，分别写出+6、－6的原码、反码 和补码。
原码
反码
补码
＋6 0 110 －6 1 110
0 110 1 001
0 110 1 010
补码怎么变回原码？
原码、反码、补码对照表
（字长为4）
思考
字长为n时原码、反码和 补码所能表示的数值范 围？
原码 (2n-1 1)~+(2n-1 1) 反码 (2n-1 1)~+(2n-1 1) 补码 2n-1 ~+(2n-1 1)
① (1010110.101)B = ( 86？.625 )D 计权相加
126+124+1 22 +121+121+123
思考
推广到任意进制转换成十进制？
② (37.706)D = ( 100101?.101101 )B
(37)D
(0.706)D
除2取余
乘2取整
(100101)B
(0.101101 )B
分组
代换
( 0101 1100 1011 . 0100 1000 )B
② (1F5. 6)H = ( 1111？10101.011 )B
《数字电子技术基础》PPT1第1章 数字电路基础
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
《数字电子技术》教学课件(高教社) 第一章 数字电路基础 1.4.1逻辑函数的最小项及最小项表达式
1.4.1 逻辑函数的最小项及最小项表达式
对于n个变量函数，如果其与或表达式的每个乘积项都包含n 个因子，而这n个因子分别为n个变量的原变量或反变量，每 个变量在乘积项中仅出现一次，这样的乘积项称为函数的最小 项，这样的与或式称为最小项表达式。
1.4.1 逻辑函数的最小项及最小项表达式
设有n个逻辑变量A1～An，P是由这n个逻辑变量构成的与项。 如果在与项P中，所有的变量都以原变量( Ai )或者反变量( Ā ) 的形式出现且仅出现一次，则称与项P为最小项，记作mi。
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主 讲：
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讲授内容
知识点
第一章：数字电路基础
逻辑函数的最小项及最小项表达式
1.4 逻辑函数的卡诺图化简法
代数化简法需要使用者熟练地掌握公式，并具有一 定的技巧，还需要对所得的结果是否是最简式有判断 力，所以在化简较复杂的逻辑函数时此方法有一定的 难度。在实践中人们还找到了一些其它的方法，其中 最常用的是卡诺图化简法，它比较适用于四变量以内 的逻辑函数的化简。
注：m代表最小项，下标i为最小项的编号。i是n变量 取值组合排成二进制数所对应的十进制数。
1.4.1 逻辑函数的最小项及最小项表达式
对于n个逻辑变量，其所构成的最小项共有个。如A、B、C 三个逻辑变量所构成的最小项共有八个。
高等职业教育数字化学习中心
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数字电子技术基础-第一章PPT课件
•15
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
1第一章数字电路基础知识
电子技术数字电路部分第一章数字电路的基础知识第一章数字电路的基础知识§1.1 数字电路的基础知识§1.2 逻辑代数及运算规则§1.3 逻辑函数的表示法§1.4 逻辑函数的化简1.1.1 数字信号和模拟信号电子电路中的信号模拟信号数字信号随时间连续变化的信号时间和幅度都是离散的§ 1.1 数字电路的基础知识模拟信号：正弦波信号ut锯齿波信号u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。
数字信号：数字信号产品数量的统计。
数字表盘的读数。
数字电路信号：ut研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。
主要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式或波形图表示。
在数字电路中，三极管工作在开关状态下，即工作在饱和状态或截止状态。
1.1.2 数制（1）十进制： 以十为基数的记数体制表示数的十个数码：1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0遵循逢十进一的规律157 = 012107105101⨯+⨯+⨯一个十进制数数 N可以表示成：∑∞-∞=⨯=ii iD KN10)(若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。
这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。
（2）二进制： 以二为基数的记数体制 表示数的两个数码：0, 1遵循逢二进一的规律∑∞-∞=⨯=i ii B K N 2）（（1001) B = 012321202021⨯+⨯+⨯+⨯= ( 9 ) D用电路的两个状态---开关来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。
位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。
（3）十六进制和八进制：十六进制记数码：1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11),C(12), D(13), E(14), F(15)(4E6)H = 4⨯162+14 ⨯161+6 ⨯160= ( 1254 ) D十六进制与二进制之间的转换： (0101 1001)B = [0⨯27+1 ⨯26+0 ⨯25+1 ⨯24+1 ⨯23+0 ⨯22+0 ⨯21+1 ⨯20]B= [(0⨯23+1 ⨯22+0 ⨯21+1 ⨯20) ⨯161 +(1 ⨯23+0 ⨯22+0 ⨯21+1 ⨯20) ⨯160]B = ( 59 ) H每四位2进制数对应一位16进制数十六进制与二进制之间的转换： (10011100101101001000)B =从末位开始四位一组(1001 1100 1011 0100 1000)B = ( )H8 4 B C 9 =( 9C B 48 ) H八进制与二进制之间的转换： (10011100101101001000)B = 从末位开始三位一组(10 011100 101 101 001000)B =( )O 01 5 5 4 =(2345510)O3 2十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是二进制数的第0位，然后依次用二除所得的商，余数依次是K 1、K 2、……。
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入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑
判断，故又称为数字逻辑电路。
2021/1/17
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1.1.3 数字电路的分类和学习方法
1. 数字电路的分类
（1）按电路结构分类
组合逻辑电路：电路的输出信号只与当时 的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。
时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当 时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态 有关。
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模拟信号： 时间上连续：任意时刻有一个相对的值。 数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。 例如：电压、电流、温度、声音等。 真实的世界是模拟的。
缺点：很难度量； 容易受噪声的干扰； 难以保存。
优点：用精确的值表示事物。
模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。
三极管工作在线性放大区。
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（2）按集成电路规模分类
划分集成电路规模的标准
集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目
数字集成电路
类别
➢小规模集成电路MO(SSmaIlCl
Sca双le极IICC，SS模I拟) 集成电路
➢中规模S集SI成电路＜(M1e0d2ium Sc＜al1e00IC，MSI)＜30
➢大规模M集SI成电路10(2L～a1r0g3e Sc1a0l0e～5I0C0，LSI)30～100
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2. 数字电路特点（与模拟电路相比）
（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的 二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低 电平。
（2）晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、 精度高。
（3）通用性强。结构简单、容易制造，便于集 成及系列化生产。
（4）具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输
GSI
＞109
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2. 数字电路的学习方法
（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工 具，应熟练掌握。
（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功 能、外部特性及典型应用。对其内部电路结构和工 作原理不必过于深究。
（3）掌握基本的分析方法。
（4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实 验和综合实训等实践性环节。
第1章 数字电路基础知识
1.1 数字电路概述
1.1.1 电子技术的发展与应用
1.1.2 数字电路与模拟电路 1.1.3 数字电路的分类和学习方法
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1.1.1 电子技术的发展与应用
1. 电子技术的应用
科学研究中，先进的仪器设备；
传统的机械行业，先进的数控机床、自 动化生产线；
通信、广播、电视、雷达、医疗设备、 新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域；
日常生活的家用电器；
电子计算机及信息技术。
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2.电子技术的发展←→电子器件的改进与创新 1904年发明电真空器件（电子管）——电子管时代。
1948年发明半导体器件——晶体管时代。
20世纪60年代制造出集成电路——集成电路时代。
3.电子技术的分类 电子技术：研究电信号的产生、传送、接收和
例：
（5D）16=（5×161+13×160）10 =（80+13）10 =（93）10
处理。 模拟电子技术 数字电子技术
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1.1.2 数字电路与模拟电路
1. 基本概念
电信号：指随时间变化的电压和电流。 模拟信号：在时间和幅值上都为连续的信号。 数字信号：在时间和幅值上都为离散的信号。 模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。 数字电路：处理和传输数字信号的电路。
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（5）注意培养和提高查阅有关技术资料和数字 集成电路产品手册的能力。
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3. 当前数字电路设计的趋势
➢ 越来越大的设计 ➢ 越来越短的推向市场的时间 ➢ 越来越低的价格 ➢ 大量使用计算机辅助设计工具（EDA技术） ➢ 多层次的设计表述 ➢ 大量使用复用技术
IP（Intellectual Property）
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1.2 数制及编码
1.2.1 数制 1.2.2 数制转换 1.2.3 编码2021/Fra bibliotek/1713
1.2.1 数制
数码：由数字符号构成且表示物理量大小的数 字和数字组合。
计数制（简称数制）：多位数码中每一位的构 成方法，以及从低位到高位的进制规则。
1. 十进制
数字符号（系数）：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 计数规则：逢十进一 基数：10 权：10的幂
例：2021（/1/172019）10 =（1×103+9×102+9×101+9×1001）4 10
2. 二进制
数字符号：0、1 计数规则：逢二进一 基数：2 权：2的幂
例：一（般1形01式11为01：）2 = （（1×N）262+=0（×b25n+-11b×n-22…4+b11×b02）3+21×22+0×21+1×20）10 b1×21＋=b==0(（×b（n9-26130×4)）+10201n+0-11＋6+b8n+-24×+02+n-12＋）…10 …＋
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数字信号： 时间上离散：只在某些时刻有定义。 数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常
用0、1二进制数表示。 例如：开关通断、电压高低、电流有无。
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数字电路：处理和传输数字信号的电路。 三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。
数字化时代： ➢音乐：CD、MP3 ➢电影：MPEG、RM、DVD ➢数字电视 ➢数字照相机 ➢数字摄影机 ➢手机
数值越大，位数越多，读写不方便，容易出错！
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3. 八进制 数字符号：0~7 计数规则：逢八进一 基数：8 权：8的幂
例：
（127）8=（1×82+2×81+7×80）10 =（64+16+7）10 =（87）10
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4. 十六进制
数字符号：0~9、A、B、C、D、E、F 计数规则：逢十六进一 基数：16 权：16的幂
➢超大规L模SI集成电10路3～(1V0e5ry L5a00r～ge20S0c0ale 1I0C0，～V3L00SI)
➢特大规VL模SI集成电10路5～(1U0l7tra L＞ar2g00e0 Scale I＞C3，00ULSI)
➢巨大规UL模SI集成电10路7～(1G0i9gantic Scale IC，GSI）