数字电子技术基础讲义
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数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
《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
全套课件：数字电子技术基础(哈尔滨工业大学)
IB
3 - 0.7 100
0.023(mA)
IBS
VCC RC
12 60 10
0.020(mA)
∵IB＞IBS ∴三极管饱和。
IC
ICS
VCC RC
12 10
1.2(mA)
+VCC （ +12V） RC 10kΩ
Rb
1
3
T
+
+
100kΩ
2
VO
VI
－
-
VO VCES 0.3V
（2）将RC改为6.8kW，重复以上计算。 图1.4.6 例1.4.1电路
三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏
+VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC VCC/RC E
ICS D C
0.7V
IB5 IB4 = IBS IB3
IB2
B
IB1
A IB=0 v
VCC
CE
（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE ＝0.7V时，集电
结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的
1.4 数字电路中的二极管与三极管
一、二极管的开关特性
1．二极管的静态特性
(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。
二极管相当于一个闭合的开关。
D
V
F
IF
RL
(a)
K
V
F
IF
RL
(b)
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。
数字电子技术基础总复习]讲义.
![数字电子技术基础总复习]讲义.](https://img.taocdn.com/s3/m/0c6c552303d8ce2f01662303.png)
§1.5 几种常用的编码
数字电路（数字系统）
• 数字电路的主要功能就是处理信息
因此必须将信息表示成电路能够识别并且能够运算或 者存储的形式
• 信息主要有两类：数值信息(数量)和非数值信息 (事物或事物的状态)
数值信息的表征 -数制及其转换 以及算术运算 非数值信息的 表征-编码以及 逻辑运算
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路
例2：用卡诺图将下式化简为最简与-或逻辑函数式。
Y ABC ABD C D ABC ACD AC D
解：
Y CD AB 00 00 1 01 1 01 11 10
D
A
11 1 10 1
0 0 1 1
0 0 1 1
1 1 1 1
Y A D
例3：化简逻辑函数
（1）这些乘积项应包含函数式中所有的最小项-包含所有的1;
（2）所用的乘积项数目最少-圈数最少;
（3）每个乘积项包含的因子最少-圈最小.
5. 写出化简后的表达式。
例1：将逻辑函数 Y ABD AC 展开为最小项之和的形式。
配项法：利用公式 A+A’=1
Y AB(C C ) D A( B B)C
Y ( A, B , C , D ) ( m 3 , m 5 , m6 , m7 , m10 )
约束条件： m 0 解：
m1 m 2 m4 m8 0
01 11 10
Y CD AB 00 00 × 01
1、逻辑代数的基本运算及复合运算、基本公式、基本定理
２、逻辑函数的表示方法及其相互转换
真值表 函数式
逻辑图
波形图
卡诺图 公式化简法
数字电子技术基础全套课件ppt
二进制 补码的 形式编 码
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
二、直接A/D转换器
并联比较型
0≤vi ＜ VREF/15 时，7个比较 器输出全为0， CP 到来后，7 个触发器都置 0。经 编码器编码后 输出的二进制 代 码 为 d2d1d0 ＝000。
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
取 1 8
取 2 15
最大量化误差为 △，即1／8V
最大量化误差为 1/2△，即1／15V
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
对双极性模拟电压的量化和编码
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
i2 Id34 Id28 Id11Id 60 取RF=R
CB7520电路原理图
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
二、直接A/D转换器
并联比较型
0≤vi ＜ VREF/15 时，7个比较 器输出全为0， CP 到来后，7 个触发器都置 0。经 编码器编码后 输出的二进制 代 码 为 d2d1d0 ＝000。
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
取 1 8
取 2 15
最大量化误差为 △，即1／8V
最大量化误差为 1/2△，即1／15V
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
对双极性模拟电压的量化和编码
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
i2 Id34 Id28 Id11Id 60 取RF=R
CB7520电路原理图
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
数字电子技术基础全套课件-3
为什么需要OD门？ 普通与非门输出不能 直接连在一起实现“线与”！
1
A B C D
Y 0
产 生 一 个 很 大 的 电 流
Y ( AB) (CD)
需将一个MOS管的漏极开路构成OD门。
A B Y
Y ( A B)
OD输出与非门的逻辑符号及函数式
OD门输出端可直接连接实现线与。
VDD RL A B C D 需加一上 拉电阻
三、MOS管的基本开关电路
当vI=vGS<VGS(th)时，MOS管工作在截止区。D-S间 相当于断开的开关，vO≈vDD.
当vI>VGS(th)且vI继续升高时，MOS管工作在可变 电阻区。MOS管导通内阻RON很小，D-S间相当于闭合 的开关,vO≈0。
四、MOS管的四种基本类型
D G S N沟道增强型
能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或
非门、异或门等。
正逻辑：高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。 负逻辑：高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的
导通、截止（即开、关）两种工作状态。
3.2
§3.2.1
半导体二极管门电路
半导体二极管的开关特性
iD (mA) Ui<0.5V时，二极管 截止，iD=0。 IF
uY
0.7V 0.7V 0.7V 3.7V
3V
D1 A D2 B
Y
0V
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 0 0 1
Y=A· B
A B Y
§3.2.3
二极管或门
uA uB
0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V
1
A B C D
Y 0
产 生 一 个 很 大 的 电 流
Y ( AB) (CD)
需将一个MOS管的漏极开路构成OD门。
A B Y
Y ( A B)
OD输出与非门的逻辑符号及函数式
OD门输出端可直接连接实现线与。
VDD RL A B C D 需加一上 拉电阻
三、MOS管的基本开关电路
当vI=vGS<VGS(th)时，MOS管工作在截止区。D-S间 相当于断开的开关，vO≈vDD.
当vI>VGS(th)且vI继续升高时，MOS管工作在可变 电阻区。MOS管导通内阻RON很小，D-S间相当于闭合 的开关,vO≈0。
四、MOS管的四种基本类型
D G S N沟道增强型
能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或
非门、异或门等。
正逻辑：高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。 负逻辑：高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的
导通、截止（即开、关）两种工作状态。
3.2
§3.2.1
半导体二极管门电路
半导体二极管的开关特性
iD (mA) Ui<0.5V时，二极管 截止，iD=0。 IF
uY
0.7V 0.7V 0.7V 3.7V
3V
D1 A D2 B
Y
0V
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 0 0 1
Y=A· B
A B Y
§3.2.3
二极管或门
uA uB
0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V
中国大学MOOC数字电子技术基础课件详解
数字电子技术综合应用
《数字电子技术基础》
课程导论
◆ 数字电子技术课程实践体系 实践教学模块旨在提高学生的实际动手能力和技术应用
能力，最终培养学生分析问题、解决问题及创新的能力。
实践教学体系
基础实践
基
应
综
课
础 型 实 验
用 型 实 验
合 型 实 验
程 设 计
创新实践
竞
毕
企
赛
业
业
培
设
实
训
计
习
《数字电子技术基础》
10 随堂测试、单元测试、主 观题完成情况，讨论参与
60
100
《数字电子技术基础》
课程导论
◆ “章→讲→节”授课顺序组织示例：
第八章 DAC和ADC
第35讲 数/模转换器(DAC)
本讲主要内容 1 DA转换的基本原理 2 权电阻网络DAC
每讲对应一 个知识模块
3 倒T型电阻网络DAC
每节对应一 个知识点
简单地说，数字电子技术是一门研究数字信号 的编码、运算、记忆、计数、存储、测量和传输 的科学技术。
《数字电子技术基础》
课程导论
·数字电子技术的定义及特点
数字电子技术有以下特点：
◆ 在数码技术中一般都采用二进制：0和1； ◆ 数字电路易于集成化； ◆ 抗干扰能力强，精度高，逻辑关系确定，电路调试方便； ◆ 易保存，保密性好。 ◆ 通用性好，可采用标准化的逻辑部件来构成各种各样的
·课程理论教学体系 ·课程实践教学体系 ·课程总体授课安排 ·课程主要教材 ·课程主要教辅指导书
《数字电子技术基础》
课程导论
■ 课程背景介绍
·数字电子技术在现代科技领域中占有重要地位。
【精品PPT】数字电子技术基础全套课件-2(2024版)
一、逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
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课程特点及学习目的
课程特点
• 专业基础（主干）课、课程实践性强
学习目的
• • • • 掌握数字电路与系统的工作原理和分析设计方法 掌握标准集成电路（74系列、4000系列）的应用 熟悉可编程逻辑器件的结构及工作原理 为进一步学习各种超大规模数字集成电路的系统 设计打下基础
教材与参考书目
教材
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 《数字电子技术》谢芳森 刘祝华 徐林 主编
参考书目
• • • • 数字电子技术基础(第五版) 阎石 高教出版社 电子技术基础（数字部分） 康华光 高教出版社 数字电子技术基础教程 夏路易 电子工业出版社 数字电子技术基础学习与解题指南 陈大钦 华中 科技大学出版社
教学内容
第一章 数字与码制 第二章 逻辑函数及其 化简 第三章 逻辑门电路 第四章 组合逻辑电路 第五章 触发器 第六章 时序逻辑电路 第七章 脉冲波形的产 生与整形 第八章 半导体存储器 第九章 基于可编程逻 辑器件的现代数字系统 设计 第十章 D/A和A/D转换 器及应用 第十一章 数字系统综 合设计
课程特点
• 专业基础（主干）课、课程实践性强
学习目的
• • • • 掌握数字电路与系统的工作原理和分析设计方法 掌握标准集成电路（74系列、4000系列）的应用 熟悉可编程逻辑器件的结构及工作原理 为进一步学习各种超大规模数字集成电路的系统 设计打下基础
教材与参考书目
教材
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 《数字电子技术》谢芳森 刘祝华 徐林 主编
参考书目
• • • • 数字电子技术基础(第五版) 阎石 高教出版社 电子技术基础（数字部分） 康华光 高教出版社 数字电子技术基础教程 夏路易 电子工业出版社 数字电子技术基础学习与解题指南 陈大钦 华中 科技大学出版社
教学内容
第一章 数字与码制 第二章 逻辑函数及其 化简 第三章 逻辑门电路 第四章 组合逻辑电路 第五章 触发器 第六章 时序逻辑电路 第七章 脉冲波形的产 生与整形 第八章 半导体存储器 第九章 基于可编程逻 辑器件的现代数字系统 设计 第十章 D/A和A/D转换 器及应用 第十一章 数字系统综 合设计