数字电子技术_集成电路知识概述
数字集成电路考试 知识点
数字集成电路考试知识点一、数字逻辑基础。
1. 数制与编码。
- 二进制、十进制、十六进制的相互转换。
例如，将十进制数转换为二进制数可以使用除2取余法；将二进制数转换为十六进制数，可以每4位二进制数转换为1位十六进制数。
- 常用编码，如BCD码（8421码、余3码等）。
BCD码是用4位二进制数来表示1位十进制数，8421码是一种有权码，各位的权值分别为8、4、2、1。
2. 逻辑代数基础。
- 基本逻辑运算（与、或、非）及其符号表示、真值表和逻辑表达式。
例如，与运算只有当所有输入为1时，输出才为1；或运算只要有一个输入为1，输出就为1；非运算则是输入和输出相反。
- 复合逻辑运算（与非、或非、异或、同或）。
异或运算的特点是当两个输入不同时输出为1，相同时输出为0；同或则相反。
- 逻辑代数的基本定理和规则，如代入规则、反演规则、对偶规则。
利用这些规则可以对逻辑表达式进行化简和变换。
- 逻辑函数的化简，包括公式化简法和卡诺图化简法。
卡诺图化简法是将逻辑函数以最小项的形式表示在卡诺图上，通过合并相邻的最小项来化简逻辑函数。
二、门电路。
1. 基本门电路。
- 与门、或门、非门的电路结构（以CMOS和TTL电路为例）、电气特性（如输入输出电平、噪声容限等）。
CMOS门电路具有功耗低、集成度高的优点；TTL门电路速度较快。
- 门电路的传输延迟时间，它反映了门电路的工作速度，从输入信号变化到输出信号稳定所需要的时间。
2. 复合门电路。
- 与非门、或非门、异或门等复合门电路的逻辑功能和实现方式。
这些复合门电路可以由基本门电路组合而成，也有专门的集成电路芯片实现其功能。
三、组合逻辑电路。
1. 组合逻辑电路的分析与设计。
- 组合逻辑电路的分析方法：根据给定的逻辑电路写出逻辑表达式，化简表达式，列出真值表，分析逻辑功能。
- 组合逻辑电路的设计方法：根据逻辑功能要求列出真值表，写出逻辑表达式，化简表达式，画出逻辑电路图。
2. 常用组合逻辑电路。
数电知识点总结
数电知识点总结数电（数位电子）是一门研究数字电子技术的学科，涉及到数字电路、数字信号处理、数字系统等多个方面的知识。
数字电子技术已经成为现代电子工程技术的基础，并且在通信、计算机、控制、显示、测量等领域都有广泛的应用。
本文将从数字电路、数字信号处理和数字系统三个方面对数电的知识点进行总结。
1. 数字电路数字电路是将数字信号作为输入、输出，通过逻辑门、存储器等数字元器件完成逻辑运算和信息处理的电路。
数字电路是实现数字逻辑功能的基本组成单元，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由若干逻辑门进行组合而成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，不受到电路内过去的状态的影响。
组合逻辑电路主要包括门电路（与门、或门、非门等）、编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器等。
常用的集成逻辑门有 TTL、CMOS、ECL、IIL 四种族类。
常见的集成逻辑门有 TTL、 CMOS、 ECL、 IIL 四种。
1.2 时序逻辑电路时序逻辑电路是组合电路与触发器相结合，结构复杂。
时序逻辑电路主要包括触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等。
在传统的 TTL 集成电路中，触发器主要有 RS 触发器、 JK触发器、 D 触发器和 T 触发器四种。
在 CMOS 集成电路中一般用 T 触发器，D 触发器和 JK 触发器等。
2. 数字信号处理数字信号处理（DSP）是利用数字计算机或数字信号处理器对连续时间的信号进行数字化处理，包括信号的采样、量化和编码、数字滤波、谱分析、数字频率合成等基本处理方法。
数字信号处理已广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。
2.1 信号采样和量化信号采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程，采样频率必须高于信号频率的两倍才能保证信号的完全重构。
信号量化是将采样得到的连续幅度信号转换为一个有限数目的离散的幅度值的过程，量化误差会引入信号失真。
2.2 数字滤波数字滤波是利用数字计算机对数字信号进行特定频率成分的增益或者衰减的处理过程。
数字电子技术_集成电路知识概述
F=AB
1
1
0
1
0
1
二极管与门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形
2、二极管或门 最简单的或门电路也是由二极管和电阻组成。
A、B同时为 低电平0v
F为0v
最简单的或门电路也是由二极管和电阻组成。
A、B当中有一 个是高电平 F为高电 平2.3v
则输入、输出逻辑电平列表为：
A(v)
0 0 3 3
F为3.7v
A、B同时为 高电平3v
则输入、输出逻辑电平列表为：
A(v) 0 0 3 3 B(v) 0 3 0 3 F(v) 0.7 0.7 0.7 3.7
如果规定2v以上为高电平，用逻辑1状态表 示；1v以下为低电平，用逻辑0表示。则逻辑 电平列表改写成真值表为：
A 0 0 B 0 1 F 0 0
⑵ A+B分相器
A、B均 为低电平
F2必然为 高电平，F1 为低电平。 输入、输出的逻辑关 系为： F1 A B VT1、VT2 都截止
F2 A B
根据以上分析，不难得到n个变量之(或)的 分相器。
其输出与输入变量的逻辑关系为：
F 1 A B C K F2 A B C K
B(v)
0 3 0 3
F(v)
0 2.3 2.3 2.3
如果规定2v以上为高电平，用逻辑1状态表示； 1v以下为低电平，用逻辑0表示。则逻辑电平列 表改写成真值表为：
A B F
0
0 1 1
0
1 0 1
0
1 1 1
F=A+B
二极管或门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形
3、非门
数字集成电路复习必备知识点总结
1. 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管、MOS管等有源器件和阻、电容、电感等无源器件，按一定电路互连，“集成”在一块半导体晶片（硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。
2.集成电路的规模大小是以它所包含的晶体管数目或等效的逻辑门数目来衡量。
等效逻辑门通常是指两输入与非门，对于CMOS集成电路来说，一个两输入与非门由四个晶体管组成，因此一个CMOS电路的晶体管数除以四，就可以得到该电路的等效逻辑门的数目，以此确定一个集成电路的集成度。
3.摩尔定律”其主要内容如下：集成电路的集成度每18个月翻一番/每三年翻两番。
摩尔分析了集成电路迅速发展的原因，他指出集成度的提高主要是三方面的贡献:（1）特征尺寸不断缩小，大约每3年缩小 1.41倍；（2）芯片面积不断增大，大约每3年增大 1.5倍；（3）器件和电路结构的改进。
4.反标注是指将版图参数提取得到的分布电阻和分布电容迭加到相对应节点的参数上去，实际上是修改了对应节点的参数值。
5.CMOS反相器的直流噪声容限:为了反映逻辑电路的抗干扰能力，引入了直流噪声容限作为电路性能参数。
直流噪声容限反映了电流能承受的实际输入电平与理想逻辑电平的偏离范围。
6. 根据实际工作确定所允许的最低输出高电平，它所对应的输入电平定义为关门电平；给定允许的最高输出低电平，它所对应的输入电平为开门电平7. 单位增益点.在增益为0和增益很大的输入电平的区域之间必然存在单位增益点，即dVout/dVin=1的点8. “闩锁”现象在正常工作状态下，PNPN四层结构之间的电压不会超过Vtg，因此它处于截止状态。
但在一定的外界因素触发下，例如由电源或输出端引入一个大的脉冲干扰，或受r射线的瞬态辐照，使PNPN四层结构之间的电压瞬间超过Vtg，这时，该寄生结构中就会出现很大的导通电流。
只要外部信号源或者Vdd和Vss能够提供大于维持电流Ih的输出，即使外界干扰信号已经消失，在PNPN四层结构之间的导通电流仍然会维持，这就是所谓的“闩锁”现象9. 延迟时间：T pdo ——晶体管本征延迟时间；UL ——最大逻辑摆幅，即最大电源电压；Cg ——扇出栅电容(负载电容)；Cw ——内连线电容；Ip ——晶体管峰值电流。
集成电路的基本知识
集成电路的基本知识集成电路是指由多个电子器件（例如晶体管、二极管等）及其互连电路组成，被集成到单个芯片或晶体片上的电子元件。
它可以完成各种数字、模拟、混合信号处理和存储等功能，成为现代电子产品中至关重要的组成部分之一。
本文将介绍集成电路的基本知识，包括其概念、分类、制造过程以及应用等内容。
一、概念集成电路是将许多电子元器件集成在一块半导体材料表面形成的电路，目的是为了将造价高昂的电子器件尽可能集成在一块半导体芯片上，从而达到功能强大、安全可靠、体积小、重量轻的特点。
二、分类按照功能可以分为数字集成电路和模拟集成电路两类，数字集成电路能够完成的只是数值间的逻辑运算，如与、或、非等运算；而模拟集成电路则能够完成的是模拟信号的输入、放大、滤波等处理。
按照应用可以分为通用集成电路和专用集成电路，通用集成电路是指能够广泛应用于各种电子产品中的电路；而专用集成电路是根据特定的应用而设计制造的电路，如微处理器、显示驱动器、电源管理器等。
按照工艺过程可以分为单片集成电路和厚膜集成电路两类，单片集成电路是将电子器件、电路连线等元件制造在一块单一的半导体晶体片上，常用于高精度和高速应用；而厚膜集成电路是将器件和连线制造在不同的薄膜上，这些薄膜再与基片叠加在一起，由于成本低，适用于一般性的应用。
三、制造过程集成电路的制造基本上可以分为三个步骤，包括晶圆加工、形成电路、并进行测试。
其中晶圆加工阶段通常包含以下步骤：1.生长半导体晶体：半导体制造过程的基础是生长高质量的单晶硅，生长方法包括单晶生长和硅热法等。
2.形成化学氧化硅（SiO2）：对晶圆进行氧化处理，形成化学氧化硅，在以后的生产过程中用来隔离不同区域的器件和电路。
3.形成掩膜：通过光掩膜技术，将需要刻蚀的位置形成覆盖层。
4.刻蚀：将不需要的薄膜和硅片氧化层去除，以形成电路图。
5.掺杂：对硅片表面进行掺杂处理，以改变其电性能。
6.金属沉积：将金属层沉积在硅片表面，用来形成器件的接触和联系。
数字集成电路--电路、系统与设计
数字集成电路是现代电子产品中不可或缺的一部分，它们广泛应用于计算机、手机、汽车、医疗设备等领域。
数字集成电路通过在芯片上集成大量的数字电子元件，实现了电子系统的高度集成和高速运算。
本文将从电路、系统与设计三个方面探讨数字集成电路的相关内容。
一、数字集成电路的电路结构数字集成电路的电路结构主要包括逻辑门、寄存器、计数器等基本元件。
其中，逻辑门是数字集成电路中最基本的构建元件，包括与门、或门、非门等，通过逻辑门的组合可以实现各种复杂的逻辑功能。
寄存器是用于存储数据的元件，通常由触发器构成；而计数器则可以实现计数和计时功能。
这些基本的电路结构构成了数字集成电路的基础，为实现各种数字系统提供了必要的支持。
二、数字集成电路与数字系统数字集成电路是数字系统的核心组成部分，数字系统是以数字信号为处理对象的系统。
数字系统通常包括输入输出接口、控制单元、运算器、存储器等部分，数字集成电路在其中充当着处理和控制信号的角色。
数字系统的设计需要充分考虑数字集成电路的特性，包括时序和逻辑的正确性、面积和功耗的优化等方面。
数字集成电路的发展也推动了数字系统的不断完善和创新，使得数字系统在各个领域得到了广泛的应用。
三、数字集成电路的设计方法数字集成电路的设计过程通常包括需求分析、总体设计、逻辑设计、电路设计、物理设计等阶段。
需求分析阶段需要充分了解数字系统的功能需求，并将其转化为具体的电路规格。
总体设计阶段需要根据需求分析的结果确定电路的整体结构和功能分配。
逻辑设计阶段是将总体设计转化为逻辑电路图，其中需要考虑逻辑函数、时序关系、并行性等问题。
电路设计阶段是将逻辑电路图转化为电路级电路图，包括门电路的选择和优化等。
物理设计阶段则是将电路级电路图转化为实际的版图设计，考虑布线、功耗、散热等问题。
在每个设计阶段都需要充分考虑电路的性能、面积、功耗等指标，以实现设计的最优化。
结语数字集成电路作为现代电子系统的关键组成部分，对于数字系统的功能和性能起着至关重要的作用。
《数字电子技术基础》——集成逻辑门电路
（6）扇入扇出数。
扇入数：
--门电路输入端的个数，用NI表示。 扇出对数于：一个2输入的“或非”门，其扇入数NI＝2。
--门电路在正常工作时，
所能带同类门电路的最大数目， 它表示带负载能力。
&
IOH IIH
拉电流负载：（存在高电平下限值）。
&
N OH
I
（驱动门）
OH
I
（负载门）
IH
IIH &
...
2.2 TTL集成逻辑门电路
2.2.1 TTL与非门电路 2.2.2 TTL集电极开路门和三态门电路 2.2.3 TTL集成电路的系列产品
2.2.1 TTL与非门电路
输入级和输出级均采用晶体三极管，称为晶体三极 管-晶体三极管逻辑电路，简称TTL电路。
1.电路结构
R1
R2
R4 +UCC
A B
D1
T1 D2
T3
T2
D3
F
T4 R3
输入级 中间级 输出级
（1）输入级。
对输入变量实现“与”运算，
输入级相当于一个与门。
A
（2）中间级。
B D1
实现放大和倒相功能。向后级
提供两个相位相反的信号，分
别驱动T3、T4管。
（3）输出级。
R1 T1 D2
输入级
R2 T2
R3 中间级
R4 +UCC T3
D3 F
1.二极管的开关特性
（1）静态特性。
iD /mA
阳极
阴极
0.5 0.7 uD/V
(VT)
（a） 电路符号
（b）特性曲线
二极管当作开关来使用正是利用了二极管的单向导电性。
数电知识点总结
数电知识点总结数电，即数字电子技术，是现代电子科学和技术的重要组成部分。
它研究如何使用数字信号来处理和传输信息。
在这篇文章中，我们将对数电的一些基本概念和知识点进行总结和讨论。
一、数电基础理论1. 二进制二进制是计算机中常用的数字表示方式，使用0和1来表示数字。
它是整个数电系统中的基础。
2. 逻辑门逻辑门是数电中常用的基本单元。
有与门、或门、非门等。
通过组合不同的逻辑门可以实现各种电路功能。
3. 真值表真值表是描述逻辑门输入输出关系的表格。
它能够帮助我们清晰地了解逻辑门的工作原理和功能。
4. 布尔代数布尔代数是一种逻辑系统，它基于二进制值和逻辑运算。
它能够简化和优化逻辑电路的设计。
二、数电电路设计1. 加法器加法器是数电中重要的电路，用于实现数字的加法运算。
全加器是最基本的加法器。
2. 编码器编码器用于将一个多位数字编码为一个较小的码。
常见的是4-2编码器和8-3编码器等。
3. 解码器解码器正好与编码器相反，它用于将一个码解码为一个多位数字。
常见的是2-4解码器和3-8解码器等。
4. 翻转器翻转器是一种存储元件，可以存储和改变输入信号的状态。
常见的有RS触发器、D触发器和JK触发器等。
三、数电应用领域1. 计算机计算机是数电应用最广泛的领域之一。
计算机内部的逻辑电路和芯片基于数电原理。
2. 通信数字通信是现代通信技术的基础。
数电提供了快速、准确和可靠的数字信号处理方法。
3. 数字电视机数字电视机通过数电技术将模拟信号转换为数字信号，并在数字领域进行处理。
4. 数字音频设备数字音频设备使用数电技术处理和转换音频信号，提供更高的音频质量和灵活性。
结语数电是现代科技的基石之一，它通过数字信号的处理和传输，推动了科学技术的发展。
本文简要总结了数电的基础理论、电路设计和应用领域等知识点。
深入了解数电原理和应用，不仅能够更好地理解数字技术的工作原理，而且可以为我们进行相关领域的研究和应用提供帮助。
希望本文对读者有所启发和帮助。
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N
P
发射极E
符号
NPN型
C BT
E
返回
发射极E PNP型
C
B
T
E
三极管可以用两个等效的二极 管PN结来表示，它有截止、放 大、饱和3种工作状态；在数字 电路中三极管主要工作在饱和、 截止两种状态，其作用相当于 一个无触点开关。
三极管的三种工作状态 （a）电路 （b）输出特性曲线
(1) 截止状态 条件：发射结，集电结反偏 （Vb<Ve ; Vb< Vc）
3.1 数字集成电路的分类
数字集成电路通常按所用半导体器件的不同或者根据 集成规模的大小进行分类。
一、根据所采用的半导体器件进行分类
根据所采用的半导体器件，数字集成电路可以分为两大类。 1.双极型集成电路：采用双极型半导体器件作为元件。主 要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、 集成度较低。 2.单极型集成电路(又称为MOS集成电路): 采用金属-氧化 物半导体场效应管(Metel Oxide Semiconductor Field Effect Transister)作为元件。主要特点是结构简单、制造方便、集 成度高、功耗低，但速度较慢。
3. 2 半导体器件的开关特性
数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管等器件一般是 以开关方式运用的，其工作状态相当于相当于开关的“接通” 与“断开”。
数子系统中的半导体器件运用在开关频率十分高的电路中 (通常开关状态变化的速度可高达每秒百万次数量级甚至千万次 数量级)，研究这些器件的开关特性时，不仅要研究它们的静止 特性，而且还要分析它们的动态特性。
● 反向电压超过某个极限值时，将使反向电流IR突然猛 增，致使二极管被击穿（通常将该反向电压极限值称为反向击 穿电压VBR），一般不允许反向电压超过此值。
由于二极管的单向导电性，所以在数字电路中经常把它 当作开关使用。
二极管组成的开关电路图如图（a）所示。二极管导通 状态下的等效电路如图(b)所示，截止状态下的等效电路如图 (c)所示，图中忽略了二极管的正向压降。
D
U 0
R
关闭 R
断开 R
(a)
(b)
(c)
二极管开关电路及其等效电路
二、 动态特性 二极管的动态特性是指二极管在导通与截止两种状态转
换过程中的特性，它表现在完成两种状态之间的转换需要一 定的时间。为此，引入了反向恢复时间和开通时间的概念。
1. 反向恢复时间 反向恢复时间：二极管从正向导通到反向截止所需要的
时间称为反向恢复时间。
反向恢复时间tre=存储时间ts+渡越时间tt
2. 开通时间
开通时间：二极管从反向截止到正向导通的时间称为开 通时间。
二极管的开通时间很短，对开关速度影响很小，相 对反向恢复时间而言几乎可以忽略不计。
3.2.2 晶体三极管的开关特性
三极管模型
集电极C
N
基极B
P
基极B
集电极C P N
┊ CMOS电路应用较普遍，因为它不但适用于通用逻电路 的设计，而且综合性能最好 。
二、根据集成电路规模的大小进行分类
通常根据一片集成电路芯片上包含的逻辑门个数或元件 个数，分为 SSI 、MSI 、LSI 、VLSI。
1. SSI (Small Scale Integration ) 小规模集成电路: 逻辑门数小于10 门(或元件数小于100个)；
特点：ib 0, ic 0
vce VCC
开关等效电路
（2）放大状态 条件：发射结正偏，集电结反偏 （Vb>Ve ; Vb< Vc）
特点：Ib控制Ic，
(3)饱和状态 （Vb>Ve ; Vb>Vc） 条件：发射结正偏，集电结正偏 特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅
门槛电压 ( VTH )：使二极管开始导通的正向电压，又称为阈值 电压 (一般锗管约0.1V，硅管约0.5V)。
★正向电压 VD ≤ VTH ：管子截止，电阻很大、正向电流 IF 接近 于 0， 二极管类似于开关的断开状态 ；
★正向电压 VD = VTH ：管子开始导通，正向电流 IF 开始上升； ★正向电压 VD ＞VTH (一般锗管为0.3V，硅管为0.7V) ：管子充 分导通， 电阻很小，正向电流IF 急剧增加，二极管类似于开关的接 通状态。使二极管充分导通的电压为导通电压，用VF表示。
3.2.1 晶体二极管的开关特性
P
N
PN结特性；
+
-
单向导电性
PN结
+ VD -
阳极
阴极
导通；开关开(闭合)
导通压降；锗管0.3V或硅管0.7V
截止；开关关(断开)
返回
一、静态特性 静态特性是指二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。
典型二极管的静态特性曲线 (又称伏安特性曲线) ：
1. 正向特性
双极型集成电路又可进一步可分为： TTL(Transistor Transistor Logic)电路； ECL(Emitter Coupled Logic)电路； I2L(Integrated Injection Logic)电路。
┊ TTL电路的“性能价格比”最佳，应用最广泛。
MOS集成电路又可进一步分为： PMOS( P-channel Metel Oxide Semiconductor)； NMOS(N-channel Metel Oxide Semiconductor)； CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor)。
2. MSI (Medium Scale Integration ) 中规模集成电路: 逻辑门数为10 门～99 门(或元件数100个～999个)；
3. LSI (Large Scale Integration ) 大规模集成电路: 逻辑门数为100 门～9999 门(或元件数1000个～99999个)； 4. VLSI (Very Large Scale Integration) 超大规模集 成电路: 逻辑门数大于10000 门(或元件数大于100000个)。
2． 反向特性
二极管在反向电压VR 作用下，处于截止状态，反向电阻 很大，反向电流 IR 很小（将其称为反向饱和电流，用 IS 表 示，通常可忽略不计 ），二极管的状态类似于开关断开。而 且反向电压在一定范围内变化基本不引起反向电流的变化。
注意事项：
● 正向导通时可能因电流过大而导致二极管烧坏。组成 实际电路时通常要串接一只电阻 R，以限制二极管的正向电 流；