數(shù)字電路與數(shù)字邏輯課程介紹

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1、課程簡介?課程性質(zhì)：《數(shù)字電路與數(shù)字邏輯》為電氣類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。?課程任務(wù)：?掌握數(shù)字電路的工作原理和分析方法，能對主要的邏輯部件進(jìn)行分析和設(shè)計；?學(xué)會使用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路；?掌握數(shù)字系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)各種超大規(guī)模數(shù)字集成電路的系統(tǒng)設(shè)計打下基礎(chǔ)。?先修課程包括:電路原理、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)后續(xù)課程包括:微機原理等1第一章數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識§1.1數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識§1.2邏輯代數(shù)及運算規(guī)則§1.3邏輯函數(shù)的表示法§1.4邏輯函數(shù)的化簡2數(shù)字量和模擬量模擬量：可以在一定范圍內(nèi)取任

2、意實數(shù)值的物理量，如：溫度、壓力、距離和時間等。數(shù)字量：在時間上和數(shù)量上都是離散的物理量，如：自動生產(chǎn)線上的零件記錄量，臺階的階數(shù)數(shù)字信號和模擬信號模擬信號：表示模擬量的電信號，如：熱電偶的電壓信號，溫度變化時，電壓隨之改變數(shù)字信號：表示數(shù)字量的電信號§1.1數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識31.1.1數(shù)字量和模擬量模擬量時間上、數(shù)量變化上都是連續(xù)的物理量；表示模擬量的信號叫做模擬信號；工作在模擬信號下的電子電路稱為模擬電路。數(shù)字量時間上、數(shù)量變化上都是離散的物理量；表示數(shù)字量的信號叫做數(shù)字信號；工作在數(shù)字信

3、號下的電子電路稱為數(shù)字電路?！?.1數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識41.1.2數(shù)字信號和模擬信號電子電路中的信號模擬信號數(shù)字信號隨時間連續(xù)變化的信號時間和幅度都是離散的5模擬信號：tu正弦波信號t鋸齒波信號u6研究模擬信號時，我們注重電路輸入、輸出信號間的大小、相位關(guān)系。相應(yīng)的電子電路就是模擬電路，包括交直流放大器、濾波器、信號發(fā)生器等。模擬電路：處理模擬信號的電路，如：運算放大器在模擬電路中，晶體管一般工作在放大狀態(tài)。7數(shù)字信號：數(shù)字信號產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計。數(shù)字表盤的讀數(shù)。數(shù)字電路信號：tu8模擬電路與數(shù)字電

4、路的區(qū)別1.工作任務(wù)不同：模擬電路研究的是輸出與輸入信號之間的大小、相位、失真等方面的關(guān)系；數(shù)字電路主要研究的是輸出與輸入間的邏輯關(guān)系（因果關(guān)系）。模擬電路中的三極管工作在線性放大區(qū),是一個放大元件；數(shù)字電路中的三極管工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài),起開關(guān)作用。因此，基本單元電路、分析方法及研究的范圍均不同。2.三極管的工作狀態(tài)不同：93.數(shù)字電路研究的問題基本電路元件基本數(shù)字電路邏輯門電路觸發(fā)器組合邏輯電路時序電路（寄存器、計數(shù)器、脈沖發(fā)生器、脈沖整形電路）A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字電子技術(shù)是一門研

5、究用數(shù)字電信號來實現(xiàn)運算、控制和測量的技術(shù)。104.數(shù)字電路的特點：1.工作信號——不連續(xù)變化的離散（數(shù)字）信號2.主要研究對象——電路輸入/輸出之間的邏輯關(guān)系3.主要分析工具——邏輯代數(shù)4.主要描述工具——邏輯表達(dá)式、真值表、卡諾圖、邏輯圖、時序波形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖等。111906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。世界上第一臺計算機用了1.8萬只電子管，占地170平方米，重30噸，耗電150KW。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用。電子管數(shù)字電路的發(fā)展過程12世界上第

6、一臺電子計算機數(shù)字電路的發(fā)展過程13晶體管（分立元件）1948年，美國貝爾實驗室發(fā)明了晶體管，其性能在體積、重量方面明顯優(yōu)于電子管，但器件較多時由分立元件組成的分立電路體積大、焊點多、電路的可靠性差。數(shù)字電路的發(fā)展過程14集成電路1960年集成電路出現(xiàn)，成千上萬個器件集成在一塊芯片，大大促進(jìn)了電子學(xué)的發(fā)展，尤其促進(jìn)數(shù)字電路和微型計算機的飛速發(fā)展。數(shù)字電路的發(fā)展過程15SOCVLSI設(shè)計發(fā)展史——進(jìn)入SOC時代16在“十五”期間，計算所在863計劃的支持下，繼2002年研制成功龍芯1號處理器芯片后

7、，在2003年、2004年、2005年分別研制成功龍芯2號的不同型號龍芯2B、龍芯2C、以及龍芯2E，每個芯片的性能都是前一個芯片的3倍。龍芯2E通用64位處理器是祖國大陸地區(qū)第一個采用90納米設(shè)計技術(shù)的處理器。該處理器最高主頻達(dá)到1.0GHz，峰值運算速度達(dá)到每秒40億次雙精度浮點運算。讓中國人自豪的芯172.2003年2月上海交通大學(xué)完成了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的0.18微米“漢芯一號”DSP芯片的研制。3.2003年3月東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所研究成功我國最高速的光收發(fā)器件,速率達(dá)到

8、10~40Gb/s的國際先進(jìn)水平。讓中國人自豪的芯18計算機通信（DSP應(yīng)用）電視（高清晰度）將來通信的發(fā)展趨勢：軟件無線電單片機+DSP+FPGA數(shù)字電路的典型應(yīng)用19數(shù)字電路的典型應(yīng)用復(fù)雜數(shù)字電子產(chǎn)品已經(jīng)大眾化201.1.2數(shù)制和碼制所謂數(shù)制是進(jìn)位計數(shù)制度的簡稱。我們?nèi)粘Ｉ钪杏性S多不同的數(shù)制。例如，十進(jìn)制是“逢十進(jìn)一”，鐘表計時采用60進(jìn)制、即六十秒為一分，六十分為一小時，十二英寸為一英尺，則采用的是十二進(jìn)制等等。21一、數(shù)制表示1.十進(jìn)制的表示十進(jìn)制是使用最早的一種主要的計數(shù)制度。遵循逢