第9章 数字集成电路及应用
数字电路(复习)
②C＝1、C＝0，即C端为高电平（+VDD）、C端为低电平（0V） 时，TN和TP都具备了导通条件，输入和输出之间相当于开关接通 一样，uO＝uI 。
2．三态门电路的输出有高阻态、高电平和低电平3种状态
• 三态门逻辑符号控制端电平的约定
A
1
Y
EN
EN
（a）控制端低电平有效
控制端加低电平信号时，三 态门处于工作状态，Y＝A， 加高电平信号时禁止，Y＝Z
加法器
能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电 路称为半加器。 能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即 相当于3个1位二进制数的相加，求得和及进位的逻辑电路称 为全加器。 实现多位二进制数相加的电路称为加法器。按照进位方 式的不同，加法器分为串行进位加法器和超前进位加法器两 种。串行进位加法器电路简单、但速度较慢，超前进位加法 器速度较快、但电路复杂。 加法器除用来实现两个二进制数相加外，还可用来设计 代码转换电路、二进制减法器和十进制加法器等。
数据分配器
数据分配器的逻辑功能是将1个输入数据传送到 多个输出端中的1个输出端，具体传送到哪一个输出 端，也是由一组选择控制（地址）信号确定。 数据分配器就是带选通控制端即使能端的二进 制译码器。只要在使用中，把二进制译码器的选通 控制端当作数据输入端，二进制代码输入端当作选 择控制端就可以了。 数据分配器经常和数据选择器一起构成数据传 送系统。其主要特点是可以用很少几根线实现多路 数字信息的分时传送。
八进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
十六进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
门电路 国标符号 曾用符号 美国符号 表达式
集成电路
1．2 集成运放的基本构成和表示符号1．2．1集成运放的基本构成集成运放是以双端为输入，单端对地为输出的直接耦合型高增益放大器，是一种模拟集成电子器件。
集成运放内部电路包括四个基本组成环节，分别是：输入级、中间级、输出级和各级的偏置电路。
对于高性能、高精度等特殊集成运放，还要增加有关部分的单元电路。
例如：温度控制电路、温度补偿电路、内部补偿电路、过流或过热保护电路、限流电路、稳压电路等。
图1—2—l所示为集成运放内部电路方框图。
由于三极管容易制造，且它在硅片上占的面积小，所以集成运放内部电路大量采用三极管代替其他元件，如用三极管代替二极管，用有源负载代替电阻负载等。
由于三极管是在相同的工艺条件下同时制造的，同一硅片上的对管特性比较相近，易获得良好的对称特性，且在同一温度场，易获得良好的温度补偿，具有很好的温度稳定性。
在集成电路中，各元件易于集成的顺序是：三极管、二极管、小的电阻、小的电容等，对于大的电阻或大的电容、电感等难以集成，可采用外接的方法。
在集成电路中，不能直接集成电感元件，如在集成电路内部需要电感时，可用其他元件(如：三极管、电阻、电容等)模拟出电感元件1，输入级为了提高集成运放的输入电阻、减小失调电压和偏置电流、提高差模和共模输入电压范围等性能，集成运放的输入级的差动输入放大电路，常采用超揖管、达林顿复合管、串联互补复合管、场效应管等。
为了获得较高的增益，减少内部电路的补偿要求，在差动输入放大级中，还采用有源负载或恒流源负载。
输入级的保护电路也是不可缺少的。
2，中间级集成运放的中间级常采用电平位移电路，将电平移动到地电平，其电路多采用恒流源、横向PNP管、稳压管、正向二极管链、电阻降压电路等。
从双端变单端的变换，常采用并联电压负反馈、有源负载、电流负反馈、PNP管等方法。
为了提高共模抑制能力、提高差模增益和提供稳定的内部工作电流，实际电路中广泛采用各种恒流源电路，如稳压管恒流源、镜像恒流源、多集电极恒流源、场效应管恒流源等。
电子技术基础教程第9章光电子器件及其应用优选全文
光敏电阻将光的强弱变化转变为电阻值的差异，从而
可以由流过电流表的不同电流直接显示亮度。其中R1、 R2用于调节表面刻度，RW用于控制表头的灵敏度。
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（2）红外测温仪的前置放大电路
调制光入射光敏电阻后转化为电信号，然后送放大
器进行放大。输出uO的大小即可反映温度的高低。
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光电耦合器件：光电器件与电光器件的组合。
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9.1 发光二极管（LED）
9.1.1 发光二极管的工作原理 1.发光二极管的外形、电路符号和伏安特性
外形图：
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电路符号和伏安特性
•LED的正向工作电压UF一般为1.5～3V； •反向击穿电压一般大于5V；
•正向工作电流IF为几毫安到几十毫安，且亮度随IF的增加而
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9.2.1 光电器件及其应用
箭头与
LED符号
1.光电二极管外形、电路符号及工作原理 的区别
外形
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光导模式
电路符号
光伏模式
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2.光电二极管的应用
（1）光电二极管的简单应用电路
光照射，2CU导 通，有电压输出
光照射2CU, VT导通， KA吸合。
简单光控电路
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光控继电器电路
增大；
•发光二极管正向工作电压的大小取决于制作材料；
•不同的半导体材料及工艺使发光二极管的颜色、波长、亮度、
光功率均不相同。
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2EF系列发光二极管的主要参数
型号
工作 电流
IF/mA
正向 发光 电压 强度
本科专业认证《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲
《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲（Digital Circuits and Digital DesignA）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与技术系编写时间：2021年7月《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字电路与逻辑设计A英文名称：Digital Circuits and Digital Design A课程类别：专业教育课程课程性质：必修课课程编码：0809000146学分：4总学时：64 其中，讲授64学时，实验0学时，上机0学时，实训0学时适用专业：计算机科学与技术先修课程与知识储备：高等数学、大学物理后继课程：计算机组成原理、嵌入式系统二、课程简介《数字电路与逻辑设计A》是计算机科学与技术专业学生的一门必修专业基础课程，是该专业学生学习有关“电”的重要工程基础类课程。
本课程首先学习电路的基本规律、定理以及电路的分析方法。
然后学习模拟电子电路的基本原理及分析设计方法，包括半导体器件、放大电路、集成运算放大器等相关知识。
最后学习数字逻辑电路的基本原理、基本分析方法和基本设计方法，掌握数字集成电路的使用，了解可编程逻辑器件原理和数字电路EDA设计概念，为后续专业课程的学习打下基础。
三、教学目标1、课程思政教学目标：集成电路产业的重要性、国内外差距现状、国内优势领域、创新意识培养、家国情怀和责任意识、严肃认真的科学作风。
2、课程教学总目标：通过本课程的教学，使学生掌握电路的基本理论知识和基本分析方法，以及模拟电路和数字电路的相关理论、分析和设计方法，培养学生的科学思维能力和理论联系实际解决问题的能力。
3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标有利于培养学生的爱国意识、专业素养和良好的工作作风；课程教学目标有利于培养学生对计算机科学与技术中涉及到的模拟电路和数字电路问题进行分析和设计的能力。
4、毕业要求—课程目标关系（OBE结果导向）表1 毕业要求-课程目标关系表注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。
数字电路逻辑基本知识
数字逻辑
主 讲：代 媛 电 话：87092338
数字逻辑
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运 算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻 辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现 代的数字电路是由半导体工艺制成的若干数字集成器 件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存 储器是用来存储二值数据的数字电路。
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1.1 进位计数制
可见，数码处于不同的位置，代表的数值是不同的。这 里102、101、100、 10-1、10-2 称为权或位权，即十进制数中 各位的权是基数 10 的幂，各位数码的值等于该数码与权的 乘积。
因此， 435.86 4 102 4 101 5100 8 101 6 102
数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中 ，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。
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数字逻辑
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。
令小数部分 (a2 21 a3 22 am 2m1) F1
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则上式可写成
1.2 数制转换
2( N )10 a1 F1
现代计算机通常都是标准的数字系统，数字系统 内部处理的是离散元素，并且采用称为信号的物理量 表示，一般为电压和电流，因而现实社会中的各种信 息在数字系统内部呈现出不同的形式 。
数电PPT 华中科技大学
EDA技术
EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完 成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯 片，实现系统功能。 1、设计： 在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法 VerlogHDL语言设计 状态机设计
2、仿真
3、下载
下载线
实验板
4、验证结果
1.1.2数字集成电路的分类及其特点
3.程研究内容 ------数字信号传输、变换、产生等。内容涉及信
号处理的器件、功能电路及系统。 电子技术基础(数字部分)第五版 第1章 第3章 第5章 第7章 第8章 第9章 第10章 数字逻辑概论 逻辑门电路 锁存器与触发器 第2章 第4章 第6章 逻辑代数与HDL基础 组合逻辑电路 时序逻辑电路
存储器 复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列 脉冲波形的产生与变换 数模与模数转换器 数字系统设计基础
4.课程特点与学习方法
1、课程特点 1、)发展快 2、)应用广 3、)工程实践性强
摩尔定律:每18个月芯片的集成度提高1倍,而功耗下降一半。 2、学习方法
打好基础、关注发展、 主动更新、 注重实践
1.数字集成电路的分类
1）按集成度不同划分： 数字集成电路按集成度分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模等 所谓集成度，是指每一芯片所包含的门个数 小规模 中规模 大规模 超大规模理器 甚大规模 门的个数 最多12个 10~100 100~9999 10,000~99,999 106以上 典型集成电路 逻辑门 、触发器 计数器、加法器 小型存储器、门阵列 大型存储器、微处理器 可编程逻辑器件等
2）按电路结构和工作特点不同划分： 数字电路又可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
微型计算机接口第9章ADDA转换器接口
描述ADDA转换器输入输出特性曲线的直线性程度。线性 度越好，输入输出关系越接近理想直线，转换误差越小。
转换速率
指ADDA转换器每秒能完成的转换次数，以Hz或SPS（每秒 采样数）表示。转换速率越高，实时性越好，适用于高速信 号处理。
噪声
指ADDA转换器内部产生的随机噪声，通常以LSB（最低有 效位）或满量程的百分比表示。噪声越小，信号质量越高。
音频信号压缩
利用数字信号处理技术，对数字音频信号进行压缩编码，以减小存 储空间和网络传输带宽。
音频信号合成
将多个数字音频信号合成为一个复合音频信号，以满足特定应用场景 的需求。
在通信系统中的应用
模拟信号调制
将模拟信号转换为适合 传输的数字信号，以便 在通信系统中进行传输。
数字信号处理
对接收到的数字信号进 行解调、解码等处理， 以恢复出原始模拟信号。
AD/DA转换器的工作原理：详细阐述AD/DA转换 器的工作原理，包括模拟信号与数字信号之间的 转换过程、采样定理和量化误差等。
AD/DA转换器与微处理器的接口方法：详细讲解 AD/DA转换器与微处理器的接口方法，包括硬件 连接、数据传输和控制信号等方面的内容。同时 ，给出一些典型的接口电路实例。
02 ADDA转换器基本原理
在数据采集系统中的应用
数据采集
将模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的数字信号处理和分 析。
信号调理
对模拟信号进行放大、滤波等处理，以满足AD转换器的输入要 求。
多路复用
通过多路复用技术，实现多个模拟信号的同步采集和转换。
在音频信号处理中的应用
音频信号数字化
将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便进行数字音频处理和分 析。
第9章 CMOS的设置与操作系统的安装
算机带来毁灭性的破坏之后，几乎所有计算 机都对BIOS的功能和其重要性有了很深的认 识。 谈到BIOS，得先说说Firmware（固件） 和ROM（Read Only Memory，只读存储器） 芯片。Firmware是软件，但与普通的软件不 同，它是固化在集成电路内部的程序代码， 集成电路的功能就是由这些程序决定的。 ROM就是Firmware的载体，而BIOS正是固 化了系统主板Firmware的ROM芯片。
第9章 CMOS的设置与操作系统的安装 章 的设置与操作系统的安装
第9章 章 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
CMOS的设置与操作系统的安装 的设置与操作系统的安装 BIOS与CMOS的关系 CMOS的基本设置及升级 BIOS提示信息及自检响铃含义 硬盘分区与格式化 操作系统的安装 操作系统的维护
第9章 CMOS的设置与操作系统的安装 章 的设置与操作系统的安装 表9-1 常见的BIOS设置程序的进入方式 类 型 Award BIOS AMI BIOS COMPAQ BIOS AST BIOS MR Quadte Phoenix Hewlett Packard （HP） 热 键 按Del键或Ctrl＋Alt＋Esc键，屏幕有提示 按Del键或Esc键，屏幕有提示 屏幕右上角出现光标时按F10键，屏幕无提 示 按Ctrl＋Alt＋Esc键，屏幕无提示 按Esc键或Ctrl＋Alt＋Esc键，屏幕无提示 按F2键，屏幕有提示 按Ctrl＋Alt＋S键，屏幕无提示 按F2键，屏幕有提示
功 能 中文解释 标准CMOS设置（包括日期、时间、磁盘类型等） 高级BIOS设置（包括所有特殊特性功能的选项设置） 高级芯片组设置（包括主板芯片特征的选项设置） 外部集成设备设置（串、并口等） 电源管理设置（包括电源与节能等设置） 即插即用和PCI设置（包括ISA、PCI总线等设备） 系统硬件运行状态（包括CPU温度、风扇转速等） 频率和电压控制 载入BIOS默认安全设置 载入BIOS默认优化设置 管理员口令设置 普通用户口令设置 保存设置后退出 不保存设置后退出
集成运算放大电路及其应用
uid = u- － u+=0, u-=u+,i-=i+=0
非线性区
u--u+
非线性区：
-Uo(sat)
u+> u－ 时 uo = +Uo(sat) u+< u－ 时 uo = －Uo(sat)
i-=i+=0
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3、理想运放工作在线性区旳特点
i-
uu+
i+
+
∞
+
∵ uo =- Aod（ u－ － u+ ） u0 ∴① 差模输入电压约等于 0
（3）高精度型。失调电压温度系数在 1μV／℃左右，能 保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如 CF725、 CF7650 等。
（4）高阻型。输入电阻可达 1012Ω，如 F55、F3140 系列 等。
还有宽带型、高压型等等（见表 3-1）。使用时须查阅集 成运放手册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的 依据。
（5）输出电阻ro：开环工作时，输出端对地之间旳 电阻。 Ro愈小，阐明带负载旳能力愈强。 （6）共模克制比KCMR：取决于前置级旳对称性旳 好坏，AC愈小， KCMR愈大，可到达目旳160dB （7）转换速率SR。衡量集成运放对高速变化信号 旳适应能力，一般为几V／μs，
若输（输 出8）入 波最信 形大号 严输变 重入化失差速真模率。电不其体小压现于Ui式此dm为值ax和：，共S模R电压dUdUiCtomamx：ax
学习要点
运算放大器旳性能特点 反馈及反馈极性和类型旳鉴别措施 集成运算放大器在线性和非线性应用 时旳基本概念和分析措施 集成运算放大器经典应用电路旳构成、 工作原理和电路功能 集成运算放大器使用问题
数字电子技术教案
数字电子技术教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述介绍数字电路的定义、特点和应用领域解释数字电路与模拟电路的区别1.2 数字逻辑基础介绍数字逻辑的基本概念和术语解释逻辑运算符和逻辑表达式介绍逻辑门电路的原理和应用1.3 数字电路的特性与参数介绍数字电路的特性和参数解释电压、电流和阻抗的概念介绍逻辑门的开口电压和漏电流第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述介绍组合逻辑电路的定义和特点解释组合逻辑电路的输入输出关系2.2 常用的组合逻辑电路介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常用的组合逻辑电路解释它们的原理和应用2.3 组合逻辑电路的设计方法介绍组合逻辑电路的设计方法和步骤解释利用逻辑门搭建组合逻辑电路的过程第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述介绍时序逻辑电路的定义和特点解释时序逻辑电路的输入输出关系3.2 常用的时序逻辑电路介绍触发器、计数器和寄存器等常用的时序逻辑电路解释它们的原理和应用3.3 时序逻辑电路的设计方法介绍时序逻辑电路的设计方法和步骤解释利用触发器搭建时序逻辑电路的过程第四章：数字电路的设计与仿真4.1 数字电路设计概述介绍数字电路设计的目标和方法解释数字电路设计的步骤和原则4.2 数字电路设计的工具与软件介绍常见的数字电路设计工具和软件解释它们的功能和应用4.3 数字电路的仿真与验证介绍数字电路仿真的目的和方法解释数字电路仿真软件的使用和仿真结果的分析第五章：数字系统的应用5.1 数字系统概述介绍数字系统的定义和特点解释数字系统的组成部分和功能5.2 数字系统的应用领域介绍数字系统在通信、计算机、医疗、交通等领域的应用解释数字系统在这些领域的作用和重要性5.3 数字系统的未来发展探讨数字系统未来的发展趋势和挑战分析数字系统对人类社会的影响和机遇第六章：数字电路与系统的测试与维护6.1 数字电路测试概述介绍数字电路测试的目的和方法解释数字电路测试的基本概念和术语6.2 数字电路的测试方法介绍静态测试和动态测试两种方法解释故障诊断和功能测试的实施步骤6.3 数字电路的维护与优化介绍数字电路在使用过程中的维护注意事项解释数字电路性能优化的方法和技巧第七章：数字集成电路7.1 数字集成电路概述介绍数字集成电路的定义、分类和特点解释集成电路的封装和封装形式7.2 集成电路的制造工艺介绍集成电路的制造工艺和流程解释CMOS和TTL两种常用数字集成电路的制造工艺7.3 集成电路的应用与选择介绍集成电路在数字电路设计中的应用解释如何根据需求选择合适的集成电路第八章：数字系统的可靠性分析8.1 数字系统可靠性概述介绍数字系统可靠性的定义和重要性解释可靠性分析的目标和方法8.2 可靠性指标与模型介绍常见的可靠性指标，如失效率、平均失效间隔时间等解释可靠性模型的建立和应用8.3 提高数字系统可靠性的方法介绍提高数字系统可靠性的技术和方法分析这些方法在实际应用中的效果和优势第九章：数字信号与系统的特点及发展趋势9.1 数字信号与系统的特点介绍数字信号与系统相较于模拟信号与系统的优势解释数字信号与系统的稳定性和抗干扰性等特点9.2 数字信号处理技术的发展介绍数字信号处理技术的发展历程和现状分析未来数字信号处理技术的发展趋势和应用领域9.3 数字系统与社会的互动探讨数字系统对社会发展的影响分析数字系统在人类社会中的作用和地位第十章：数字电子技术的实验与实践10.1 数字电子技术实验概述介绍数字电子技术实验的目的和重要性解释实验内容和实验步骤的安排10.2 常见数字电子实验介绍常见的数字电子实验项目，如逻辑门电路、触发器电路等分析实验原理和实验操作方法解释实验报告的评价标准和评价方法重点和难点解析重点环节1：数字电路的定义、特点和应用领域补充和说明：数字电路是利用数字逻辑进行信息处理和传输的电路系统。