数字电子技术基础0

1、数字电子技术基础2009-2010第一学期辛化梅随着信息时代的到来，“数字”这两个字正以越来越高的频率出现在各个领域，数字手表、数字电视、数字通信、数字控制数字化已成为当今电子技术的发展潮流。数字电路是数字电子技术的核心，是计算机和数字通信的硬件基础。 绪论学科发展概述典型应用数字电路的特点课程基本内容与要求学习方法绪论学科发展概述典型应用数字电路的特点课程基本内容与要求学习方法数字技术是近年来发展最迅速的学科之一。今天，各种中规模数字集成电路已得到广泛的使用；通用型的大规模可编程逻辑器件(PLD : Programmable Logic Device)也迅速地被实际使用；各种专用集成电路(A

2、SIC :Application Specific Integrated Circuit)也普遍引起各行各业的注意。此外，随着计算机技术的发展，数字电路和数字系统的设计也越来越多的采用计算机辅助设计技术(CAD :Computer Aided Design)。 集成电路CAD技术在其发展过程中，同时还形成了计算机辅助制造(CAM : Computer Aided Manufacture )、计算机辅助测试(CAT :Computer Aided Test)和计算机辅助工程(CAE :Computer Aided Engineering)等概念，经过发展融合，形成了电子设计自动化(EDA :El

3、ectronic Design Automation)。 20世纪90年代出现的第三代工具使用标准化的硬件描述语言(HDL :Hardware Description Language)描述电路的行为，自顶向下地跨越各个层次完成整个设计，特别强调设计的可交流性、可再利用性和对大规模设计的支持。集成电路电子器件的发展电子管晶体管分立元件（SSI（100以下）MSI（103）LSI（104）超大规模VLSI（105以上）1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。世界上第一台计算机用了1.8万只电子管，占地170平方米，重30吨，耗电150W。目前在一些大功率发射装置

4、中使用。1948年，肖克利等发明了晶体管，其性能在体积、重量方面明显优于电子管，但器件较多时由分立元件组成的分立电路体积大、焊点多、电路的可靠性差。1960年集成电路出现，成千上万个器件集成在一块芯片，大大促进了电子学的发展，尤其促进数字电路和微型计算机的飞速发展。芯片中集成上万个等效门，目前高的已达上百万门。设计方法的变化 传统的设计方法： 现代的设计方法：纯硬件电路逻辑设计，采用试凑法；比较适合分立元件及小规模集成电路的设计，所设计电路需反复调试，而且所用的元器件较多，出问题几率较高，电路的可靠性较差从传统的硬件逻辑设计发展为硬件逻辑设计、软件逻辑设计及兼有两者优点的集成电路ASIC设计。

5、采用从上到下设计方法，出现了相应的电子设计自动化技术（EDA）和复杂电路的测试技术。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逻辑综合、布局布线、仿真等工作。最后下载到芯片，实现方案。1、设计：在计算机上利用软件平台进行设计设计方法原理图设计VHDL语言设计状态机设计 EDA技术：2、仿真3、下载4、验证结果实验板下载线计算机通信（DSP应用）电视（高清晰度）典型应用会议电视数字移动蜂窝电话家庭信息中心虚拟教育数字相机自动驾驶汽车视觉感应器数据存储与处理数字电路的特点 * 基本工作信号为二进制的数字信号，0和1两个基本数字反映在电路上就是低电平和高电平两种状态 * 稳

6、态时，三极管一般工作在开关状态 * 对元件精度要求不高，只要在工作时能可靠区分0和1两种状态即可 * 数字电路研究的主要问题是输入信号的状态和输出信号的状态之间的关系，即逻辑关系，亦即电路的逻辑功能 * 数字电路使用的主要方法为逻辑分析和逻辑设计，主要工具为逻辑代数 * 数字电路不仅具有算术运算的能力，还具备一定的“逻辑思维”的能力 模拟电路与数字电路的区别模拟电路：处理的信号是时间上或数值上连续的信号数字电路：处理的信号是时间上和数量上离散的信号数字电路的分类（2）按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（TTL型）和单极型（MOS型）两类。（3）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电

7、路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没有记忆功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能，其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以前的状态有关。（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数目大于1万）数字集成电路。课程基本内容与要求 重点学习基本理论和基本设计方法，包括逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等，为将来从事数字逻辑电路设计和学习后续专业课程打下坚实的基础。 另外，考虑数字技术的近期发展，反映这些发展所需要的基本知识和方法，