数字电子技术高职学习资料

书名：数字电子技术ISBN：978-7-111-41204-5作者：刘苏英出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,说课,一、数字电子技术在学科中的重要地位电工基础模拟电子技术数字电子技术电力电子技术二、如何学好这门课理实一体，尤其是实践，学会在实践中学习和巩固理论,说课,三、学习哪些内容通过四个实际项目，学习数字电路基础知识，组合逻辑电路，时序逻辑电路，电子综合电路的分析和设计。四、学习过程中的要求不迟到，不早退，不旷课，上课认真，态度端正，课下要求完成的作业和实践项目要不折不扣的完成。五、考核理论+实操,项目1基本逻辑门功能及静态参数测试,本项目主要是验证基本逻辑门的功能和静态参数。讲述数字电路基础知识，包括数字电路概述、数制与编码、逻辑代数、逻辑函数的化简及基本逻辑门的测试等内容。,一、数字信号和数字电路,1.1概述,二、数字电路的特点,1、数字电路的工作信号是离散的数字信号。2、数字电路中，半导体器件均工作在开关状态，即工作在饱和区和截止区。3、数字电路研究的主要问题是输入、输出之间的逻辑关系。4、数字电路的主要分析工具是逻辑代数。,三、数字电路的分类,只有多数载流子（电子或空穴）参与导电，故称单极型器件。场效应管,空穴和电子均参与导电，故称双极型器件。三极管,图1-1模拟信号和数字信号波形图,图1-2逻辑函数各表示形式转换图,主要要求：,1.2数制与编码,一、数制,1、十进制(Decimal),十进制有如下特点：,（1）它的数码K共有十个，为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。,（2）相邻位的关系：高位为低位的十倍，逢十进一，借一当十，即十进制是以10为基数的计数体制。,（3）任何一个十进制都可以写成以10为底的幂之和的形式。,例如：(11.51)10,11011100510-1110-2,权权权权,10i称十进制的权10称为基数09十个数称数码,数码与权的乘积，称为加权系数,十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式,(246.134)10=2102+4101+6100+110-1+310-2+410-3,2、二进制(Binary),（XXX）2或（XXX）B,例如（1011）2或（1011）B,进位规律：逢二进一，借一当二,数码：0、1权：2i基数：2系数：0、1,例如0+1=11+1=1011+1=100101=1,按权展开式表示,(1011)2=123+022+121+120,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,(1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2,=8+0+2+1+0.5+0.25=11.75,(1011.11)2=(11.75)10,3、八进制(0ctal),(XXX)8或(XXX)O,例如：（46）8或（46）O,进位规律：逢八进一，借一当八。,数码：07权：8i基数：8系数：07,按权展开式表示,（46）8=481+680,（46）8=481+680=（38）10,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,（46）8=（38）10,4、十六进制(Binary),(XXX)16或(XXX)H,例如：（4E6）16或（4E6）H,进位规律：逢十六进一，借一当十六。,数码：09、AF权：16i基数：16系数：09、AF,按权展开式表示,（4E6）16=4162+E161+6160,（4E6）16=4162+14161+6160=（1254）10,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,=（1254）10,（4E6）16=（1254）10,几种进制的优缺点:,以十进制和二进制作比较,十进制在日常生活中应用最多,是人们最熟悉和习惯的计数体制,但其十个数码在数字电路中难于找到十个状态与之对应数字电路的两个状态可用两个数码表示,故采用二进制.二进制计算规则简单,但人们对它不习惯,另外其数位较多,不易读写.利用二进制与十进制和十六进制的对应关系对十进制和十六进制以及二进制编码,用起来就很方便了。,二、几种不同数制间的转换,1、二进制、八进制、十六进制转换成十进制,可以将非十进制写为按权展开式,得出其相加的结果,就是对应的十进制数,例1,(11010)2=124+123+022+121+020,=24+23+21=(26)10,例2,(1001.01)2=123+022+021+120+02-1+12-2,=23+20+2-2=(9.25)10,例3,(174)16=1162+7161+4160,=256+112+4=(372)10,2、十进制转换为二进制、八进制、十六进制,整数和小数分别转换整数部分：除2、8、16取余法小数部分：乘2、8、16取整法,例1将十进制数(26)10转换成二进制数,26余数,13,6,3,1,2,2,2,2,2,0,读数顺序,0.875,2,1.7501,2,1.5001,2,1.0001,整数,读数顺序,一直除到商为0为止,(26)10=(11010)2,0,1,0,1,1,例2将（0.875）10转换为二进制数,（0.875）10=（0.111）2,乘到满足误差要求为止,补充：有效数字和有效数字位定义：从它最左端一位非零数字起，到最末一位所有数字都称为有效数字。,意义：一个n位有效数字前（n-1）位是准确可靠的，而末位一位是欠准的估计数字。一般规定误差不大于末位有效数字单位的一半。它表达了一定的准确度，不能多写，也不能少些。有效数字的位数与小数点无关，尾数的0也要写出。,知识点：1）可以从有效数字的位数估计出测量误差，一般规定误差不超过有效数字末位单位的一半。2）“0”在最左面为非有效数字：3）有效数字不能因选用单位的变化而变化。例：0.1030A表示含有误差：VIH，输入低电平VIL，而如果输入电平在阈值上下，也就是VILVIH这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。,（6）IOH：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。（7）IOL：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。（8）IIH：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。（9）IIL：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。,2、逻辑电平分类逻辑电平有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、GTL、BTL、ETL、GTLP、RS232、RS422、RS485等标准。常用的逻辑电平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL、RS232、RS422、LVDS等。,3、TTL和CMOS集成电路使用规则（1）TTL集成电路使用规则1）接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。2）电源电压使用范围为4.5V5.5V，一般接5V。3）闲置输入端的处理方法：悬空直接接电源电压VCC（也可以串入一只110K的固定电阻）或接至某一固定电压(2.4V4.5V)的电源上。若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。,4）输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。5）输出端不允许并联使用（集电极开路门和三态输出门除外）。6）输出端不允许直接接地或直接接5V电源,（2）CMOS集成电路的使用规则1)VDD接电源正极，VSS接电源负极（通常接地）。CC4000系列的电源电压允许在318V范围内选择，通常接在515V范围内。2)所有输入端一律不准悬空闲置输入端的处理方法：按照逻辑要求，直接接VDD（与非门）或VSS（或非门）。在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。,3)