數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)

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1、第一章數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)1.1數(shù)字電路的基本概念1.2數(shù)制和碼制1.3基本邏輯運(yùn)算1.4邏輯函數(shù)的表示方法1.5邏輯代數(shù)運(yùn)算1.6邏輯門電路1.1數(shù)字電路基本概念5V(V)0t(ms)1020304050數(shù)字信號(hào)在電路中常表現(xiàn)為突變的電壓或電流。一、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)——時(shí)間連續(xù)數(shù)值也連續(xù)的信號(hào)。如速度、壓力、溫度等。數(shù)字信號(hào)——在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的。如電子表的秒信號(hào)，生產(chǎn)線上記錄零件個(gè)數(shù)的記數(shù)信號(hào)等。模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)研究對(duì)象大小、相位邏輯電平基本單元放大器門電路、觸發(fā)器分析計(jì)算方法工程計(jì)算法微變

2、等效分析法圖解法真值表、邏輯代數(shù)式、卡諾圖、波形圖晶體管工作狀態(tài)晶體管工作在放大狀態(tài)晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)有時(shí)候可以用數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表示，有時(shí)候完全是隨機(jī)的使用高低電平來(lái)表示信號(hào)。門電路起開(kāi)關(guān)作用。邏輯狀態(tài)只有0，1。易于存儲(chǔ)。抗干擾，對(duì)元件的要求不高。集成度高，通用性強(qiáng)。1、數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)2、用邏輯電平描述的數(shù)字波形：數(shù)字波形邏輯電平對(duì)時(shí)間的圖形表示。脈沖波：當(dāng)某波形僅有兩個(gè)離散值時(shí)。分為：周期波和非周期波矩形波三角波梯形波尖頂波脈沖信號(hào)具有連續(xù)和突變特性的信號(hào)是脈沖信號(hào)脈沖可以分為正脈沖、負(fù)脈沖3、數(shù)字信號(hào)的主

3、要參數(shù)：一個(gè)理想的周期性數(shù)字信號(hào)，可用以下幾個(gè)參數(shù)來(lái)描繪：Vm——信號(hào)幅度。T——信號(hào)的重復(fù)周期。tW——脈沖寬度。q——占空比。其定義為：trtfUm0.9Um0.5Um0.1UmtwT實(shí)際的矩形脈沖脈沖周期脈沖幅度脈沖寬度上升時(shí)間下降時(shí)間4、數(shù)字電路的分類（2）制作工藝的不同：雙極型（TTL型）單極型（MOS型）（3）工作原理的不同：組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路（1）按集成度分類：數(shù)字電路可分為小規(guī)模（SSI，每片數(shù)十器件）、中規(guī)模（MSI，每片數(shù)百器件）、大規(guī)模（LSI，每片數(shù)千器件）超大規(guī)模（VLSI，每

4、片器件數(shù)目大于1萬(wàn)）（1）進(jìn)位制：表示數(shù)時(shí)，僅用一位數(shù)碼往往不夠用，必須用進(jìn)位計(jì)數(shù)的方法組成多位數(shù)碼。多位數(shù)碼每一位的構(gòu)成以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱進(jìn)位制。（2）基數(shù)：進(jìn)位制的基數(shù)，就是在該進(jìn)位制中可能用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)。（3）位權(quán)（位的權(quán)數(shù)）：在某一進(jìn)位制的數(shù)中，每一位的大小都對(duì)應(yīng)著該位上的數(shù)碼乘上一個(gè)固定的數(shù)，這個(gè)固定的數(shù)就是這一位的權(quán)數(shù)。權(quán)數(shù)是一個(gè)冪。1.2數(shù)制和碼制多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方法和低位向高位進(jìn)位的規(guī)則。一、數(shù)制數(shù)碼為：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9；基數(shù)是10。運(yùn)算

5、規(guī)律：逢十進(jìn)一，即：9＋1＝10。十進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開(kāi)式：1、十進(jìn)制12341×１０３＝1０００2×１０２＝2００3×１０１＝3０4×１００＝4＝1234103、102、101、100稱為十進(jìn)制的權(quán)。各數(shù)位的權(quán)是10的冪。同樣的數(shù)碼在不同的數(shù)位上代表的數(shù)值不同。＋任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可以表示為各個(gè)數(shù)位上的數(shù)碼與其對(duì)應(yīng)的權(quán)的乘積之和，稱權(quán)展開(kāi)式。即：(1234)10＝1×103＋2×102＋3×101＋4×100又如：(209.04)10＝2×102＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4×10－22、二進(jìn)制數(shù)碼為

6、：0、1；基數(shù)是2。運(yùn)算規(guī)律：逢二進(jìn)一，即：1＋1＝10。二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開(kāi)式：如：(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝(5.25)10加法規(guī)則：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法規(guī)則：0.0=0，0.1=0，1.0=0，1.1=1運(yùn)算規(guī)則各數(shù)位的權(quán)是２的冪二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，它的每一位都可以用電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，相應(yīng)的運(yùn)算電路也容易實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼為：0～7；基數(shù)是8。運(yùn)算規(guī)律：逢八進(jìn)一，即：7＋1＝10。八進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開(kāi)式：如：(207.

7、04)8＝2×82＋0×81＋7×80＋0×8－1＋4×8－2＝(135.0625)103、八進(jìn)制4、十六進(jìn)制數(shù)碼為：0～9、A～F；基數(shù)是16。運(yùn)算規(guī)律：逢十六進(jìn)一，即：F＋1＝10。十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開(kāi)式：如：(D8.A)16＝13×161＋8×160＋10×16－1＝(216.625)10各數(shù)位的權(quán)是8的冪各數(shù)位的權(quán)是16的冪結(jié)論①一般地，N進(jìn)制需要用到N個(gè)數(shù)碼，基數(shù)是N；運(yùn)算規(guī)律為逢N進(jìn)一。②如果一個(gè)N進(jìn)制數(shù)M包含ｎ位整數(shù)和ｍ位小數(shù)，即(an-1an-2…a1a0·a－1a－2…a－m)2則該數(shù)的權(quán)展開(kāi)

8、式為：(M)2＝an-1×Nn-1＋an-2×Nn-2＋…＋a1×N1＋a0×N0＋a－1×N-1＋a－2×N-2＋…＋a－m×N-m③由權(quán)展開(kāi)式很容易將一個(gè)N進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的波形表示：二、數(shù)制轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)：將二進(jìn)制數(shù)由小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每3位分成一組，不夠3位補(bǔ)零，則每組二進(jìn)制數(shù)便是一位八進(jìn)制數(shù)。將N進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)，即可以轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。2