数字电路绪论概要课件

主讲：薛建安主讲：薛建安

数字电路与数字电子技术课程：是无线电技术、电子工程、计算机、自动控制等专业的主要技术基础课之一。数字电子技术广泛应用于广播、电视、雷达、通信、航空、航天、航海、自动控制、新型武器、交通、电力、计算机及信息技术等各个领域。我们已进入了一个数字化时代。要适应数字化时代,需要我们更好地掌握数字电子技术基本知识．绪论日常生活中的家用电器；音乐：CD、MP3、MP4。电影：MPEG、RM、DVD。数字电视、数字照相机、数字摄影机、手机等等。数字电路与数字电子技术课程：是无线电技术、电子工程数字电路绪论概要课件3绪论

课程的性质和任务性质：在电子技术方面属于入门性质的专业技术基础课，是电类各专业的主干课程。任务：获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下基础。基本知识：半导体器件使用知识基本理论：逻辑电路分析、设计的基本理论和方法。本门课程由脉冲电路和数字逻辑电路两部分组成绪论课程的性质和任务性4什么是脉冲：脉动和短促。狭义：是一种持续时间极短的电压或电流波。广义：一切非正弦波都称为脉冲。常用脉冲：一、脉冲和脉冲电路脉冲波形的特点：

整个脉冲波形由若干个暂态过程段组成。那么要得到暂态过程，电路必须包含两个主要组成部分：一个是开关部分，另一个是惰性电路部分。时钟脉冲方波脉冲锯齿波阶梯波什么是脉冲：脉动和短促。狭义：是一种持续时间极短的电压或电流方波产生电路K闭合时，VO=0K断开时，VO=VCC

TW取决于

K的时间。锯齿波产生电路起始状态，K闭合，VO=0K断开，电路进入暂态过程。初始值：VO(0+)=0趋向值：VO(∞)=VCC

充电时常数:τ=RC脉冲电路由两部分组成：开关：用来破坏电路的稳态，产生暂态过程。惰性元件：用来控制暂态过程的形状，和变化的快慢。RVCCKVO0VCCTW0VCCRVCCKVOC脉冲波形产生电路方波产生电路K闭合时，VO=0K断开时，VO=数字电子技术和模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础区别：处理信号的不同模拟电子技术是处理和传输模拟信号的电路。三极管工作在线性放大区。数字电子技术是处理和传输数字信号的电路。三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。在自然界存在两类物理量：★

一类物理量的变化在时间上和数量上都是离散的、不连续的。其值的大小和增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍，且无任何物理意义。这一类物理量叫做数字量，把表示数字量的信号叫做数字信号，把工作在数字信号下的电子电路叫做数字电路。二、数字电路和模拟电路数字电子技术和模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础区别：处★

另一类物理量的变化在时间上和数量上都是连续的。这一类物理量叫做模拟量，把表示模拟量的信号叫做模拟信号，把工作在模拟信号下的电子电路叫做模拟电路。二、数字电路和模拟电路★另一类物理量的变化在时间上和数量上都是连续的。这一类物

（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低电平。（2）晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、精度高。（3）通用性强。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。

（4）具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。三、数字电路特点（与模拟电路相比）（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字按电路结构分为：分立元件电路和集成电路按完成逻辑功能分为：

组合逻辑电路：电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。

时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。按工艺分为：双极型(TTL)和单极型(MOS)四、数字电路的分类按电路结构分为：四、数字电路的分类五、数字电路的发展趋势20世纪70年代：分立元件集成电路（集成度为数千晶体管）20世纪80年代：功能电路和模块集成时代（集成度为数十万晶体管）20世纪90年代：进入以片上系统的SOC（system-on-chip)为代表的包括软件和硬件许多功能全部集成在一个芯片内的系统芯片时代（集成度为数百万晶体管）。发展趋势：集成技术发展继续遵循摩尔定律：即每18个月，集成度提高一倍，而成本降低一半。五、数字电路的发展趋势20世纪70年代：

（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。（3）掌握基本的分析方法。（4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。（5）注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。六、数字电路的学习方法（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌数字信号通常用0、1表示。①、可对数字信号进行算术（＋、-、×、÷)运算和逻辑运算。②、输入、输出都是数字信号。③、输入、输出间的关系为逻辑关系。七、数字信号数字信号电位型脉冲型1111111000电位的高低、脉冲的有无。开关的通断、数字信号的表示方法：数字电路的特点：数字信号通常用0、1表示。①、可对数字信号进行算术（＋、

任何一个电子产品，都由若干相互连接，相互作用的基本单元电路组成。目前，单个集成电路芯片，集成了许多不同类型的单元电路。自成一个体系。如：可编程放大器，功率放大器，运算放大器，比较器、门电路，触发器，计数器，译码器，A/D,D/A转换器等专用或通用集成电路。

对工程设计来讲：这些集成电路都可以从厂商给出的产品手册中了解其内部特性及外部特性。通过对外部特性即：输入、输出特性了解，然后，再根据产品的总体要求，选用合适集成电路，通过相应连接，就能组成一个功能完善的电子产品。设计举例任何一个电子产品，都由若干相互连接，相互作用的本例说明：

要成为一个合格设计师，必须有扎实的电路基础。熟练掌握基本单元电路工作原理及分析、设计方法。例：设计一个电机测速电路。（转/秒）放大整形光电转换门电路秒脉冲计数器译码显示SS单片机显示本例说明：要成为一个合格设计师，必须有扎实的电电路原理图电路原理图电路原理图电路原理图印刷电路板图印刷电路板图数据采集板数据采集板

掌握教材基本内容，学会分析问题的基本方法，培养灵活解决实际问题的能力。要求：提前预习教材内容按时完成作业

本门课是一门实践性很强的课程。除了掌握基本原理、基本方法外，更重要的是灵活运用。因此除课堂教学之外，还要完成一定数量的习题和电路实验。有利于提高工程实践能力和动手能力。做好课堂笔记学习目的和要求：注意：按照有关规定，三次不交作业、三次抽查不上课者，取消考试资格。掌握教材基本内容，学会分析问题的基本方法，培养灵作业题（思考题）1、什么是数字信号？与模拟信号有何区别？2、什么是数字电路？数字电路有哪些特点？3、数字电路在生活中有哪些广泛应用？4、怎样才能学好数字电路？作业题（思考题）1、什么是数字信号？与模拟信号有何区别？在计算机和数字设备中存在两种不同类型的运算。逻辑运算：实现某种功能控制算术运算：对数据进行加工处理

数字设备中，采用的是二进制数，其中数、字母、符号都以特定二进制码表示。第三章数制与编码

在数字电路中，1位二进制数码可以用0和1来表示。这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。

二值逻辑所表示的是一对互为相反的状态，所表示的变量与函数值仅有两个特征值0和1，具有排中性。

当两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之间可以进行数值运算，这种运算称为算术运算。

二进制和十进制算术运算的规则基本相同，唯一区别在于二进制数是逢二进一而不是逢十进一。第一节：进位计数制一、十进制数二、二进制数三、任意R进制数第二节：数制转换一、将R进制数转换为十进制数二、将十进制数转换为R进制数三、任意两种进位制数之间的转换四、基数为进位制数之间的转换在计算机和数字设备中存在两种不同类型的运算。逻辑运算：实现某第三节：编码什么是编码：一位二进制数有0、1两种状态组合。两位二进制数有00、01、10、11四种状态组合。三位二进制数有000、001--111八种状态组合。

n

位二进制数有2n

种状态组合。每一组合代表一组信息，2n

种组合代表2n

种信息。编码：指定某一组合代表一个确定的信息。

代码：表示确定的信息的符号叫做代码。21=222=423=82n第三节：编码什么是编码：一位二进制数有0、1两种状态组合。两

每一位十进制数都用四位二进制数示。

四位二进制数中的每一位都有固定的位权值。（1）8421BCD码每一位的位权值从高位到低位分别为：

BCD码具有十进制数的特点、二进制数的形式。是人-机对话的中间表示。23

,22

,21,20

即：8,4,2,1BCD码分为有权BCD码和无权BCD码一、二—十进制编码（BCD码）1、有权BCD码：

每一位十进制数都用四位二进制数示。

四位二进制数中的每一位特点：1、每个十进制数用四位二进制数表示。3、8421码和十进制数之间直接按位转换。2、四位二进制数有16种状态组合，8421码只用了前十种，1010～1111六种没有使用，是禁用码。位权值00000100012001030011401005010160110701118100091001十进制数8421

一、二—十进制编码（BCD码）特点：1、每个十进制数用四位二进3、8421码和十进制数之间例1:(37.86)10=(?)8421BCD=(0011,0111.1000,0110)8421BCD一位十进制数，用四位二进制数表示。例2:(011000101000.10010101)8421BCD=(?)10四位二进制数,可以表示一位十进制数。=(0110，0010，1000.1001，0101)8421BCD=(628.95)10一、二—十进制编码（BCD码）例1:(37.86)10=(?)8421BCD=(0十进制数位权值300114010051000610017101081011911000000010001200105421特点：1、每一位的权值从高位到低位分别为：5，4,2,1

2、前五位与8421码相同。3、直接按权展开求十进制。（1011)5421BCD=1X5+0X4+1X2+1X1=(8)104、5421BCD码和十进制之间可直接按位转换。（645.89)10=(?)5421BCD

=(100101001000.10111100)5421BCD（2）、5421码十进制数位权值30011401005特点：1、每一位的权值从高位到低位分别为：2，4，2，1

。2、前五位与8421码相同。3、直接按权展开求十进制。4、2421BCD码和十进制之间可直接按位转换。5、2421BCD码具有对9的自补特性。000011110001111000101101按位求反（3）、2421码特点：1、每一位的权值从高位到低位分2、前五位与8421码特点：1、无权BCD码，没有确定的位权值。2、不能按位权展开求十进制。3、有自身特点，根据使用条件，按需选用。2、无权BCD码：特点：1、无权BCD码，没有确定的位权值。2、不能按位权展开特点：1、比8421BCD码多出0011所以称为余3码。余3码=8421码+00112、余3码，没有确定的位权值只能理解记忆和十进制之间的关系。3、余3码也是一种对9的自补代码。0011110001001011（1）、余三码特点：1、比8421BCD码多出0011所以余3码=841、编码无规律。2、两个相邻码组之间，只有一个码元不同,是一种高高可靠性编码。

一般在高分辨率设备中采用这种编码形式，以避免计数过程出现误码。（2）、余三码循环码1、编码无规律。2、两个相邻码组之间，只有一般二、奇偶校验码在组合电路一章讲。三、字符代码，不作要求。作业P787（1、2），8（2）

9、10二、奇偶校验码在组合电路一章讲。三、字符代码，不作要求。作业主讲：薛建安主讲：薛建安

数字电路与数字电子技术课程：是无线电技术、电子工程、计算机、自动控制等专业的主要技术基础课之一。数字电子技术广泛应用于广播、电视、雷达、通信、航空、航天、航海、自动控制、新型武器、交通、电力、计算机及信息技术等各个领域。我们已进入了一个数字化时代。要适应数字化时代,需要我们更好地掌握数字电子技术基本知识．绪论日常生活中的家用电器；音乐：CD、MP3、MP4。电影：MPEG、RM、DVD。数字电视、数字照相机、数字摄影机、手机等等。数字电路与数字电子技术课程：是无线电技术、电子工程数字电路绪论概要课件35绪论

课程的性质和任务性质：在电子技术方面属于入门性质的专业技术基础课，是电类各专业的主干课程。任务：获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下基础。基本知识：半导体器件使用知识基本理论：逻辑电路分析、设计的基本理论和方法。本门课程由脉冲电路和数字逻辑电路两部分组成绪论课程的性质和任务性36什么是脉冲：脉动和短促。狭义：是一种持续时间极短的电压或电流波。广义：一切非正弦波都称为脉冲。常用脉冲：一、脉冲和脉冲电路脉冲波形的特点：

整个脉冲波形由若干个暂态过程段组成。那么要得到暂态过程，电路必须包含两个主要组成部分：一个是开关部分，另一个是惰性电路部分。时钟脉冲方波脉冲锯齿波阶梯波什么是脉冲：脉动和短促。狭义：是一种持续时间极短的电压或电流方波产生电路K闭合时，VO=0K断开时，VO=VCC

TW取决于

K的时间。锯齿波产生电路起始状态，K闭合，VO=0K断开，电路进入暂态过程。初始值：VO(0+)=0趋向值：VO(∞)=VCC

充电时常数:τ=RC脉冲电路由两部分组成：开关：用来破坏电路的稳态，产生暂态过程。惰性元件：用来控制暂态过程的形状，和变化的快慢。RVCCKVO0VCCTW0VCCRVCCKVOC脉冲波形产生电路方波产生电路K闭合时，VO=0K断开时，VO=数字电子技术和模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础区别：处理信号的不同模拟电子技术是处理和传输模拟信号的电路。三极管工作在线性放大区。数字电子技术是处理和传输数字信号的电路。三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。在自然界存在两类物理量：★

一类物理量的变化在时间上和数量上都是离散的、不连续的。其值的大小和增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍，且无任何物理意义。这一类物理量叫做数字量，把表示数字量的信号叫做数字信号，把工作在数字信号下的电子电路叫做数字电路。二、数字电路和模拟电路数字电子技术和模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础区别：处★

另一类物理量的变化在时间上和数量上都是连续的。这一类物理量叫做模拟量，把表示模拟量的信号叫做模拟信号，把工作在模拟信号下的电子电路叫做模拟电路。二、数字电路和模拟电路★另一类物理量的变化在时间上和数量上都是连续的。这一类物

（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低电平。（2）晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、精度高。（3）通用性强。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。

（4）具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。三、数字电路特点（与模拟电路相比）（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字按电路结构分为：分立元件电路和集成电路按完成逻辑功能分为：

组合逻辑电路：电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。

时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。按工艺分为：双极型(TTL)和单极型(MOS)四、数字电路的分类按电路结构分为：四、数字电路的分类五、数字电路的发展趋势20世纪70年代：分立元件集成电路（集成度为数千晶体管）20世纪80年代：功能电路和模块集成时代（集成度为数十万晶体管）20世纪90年代：进入以片上系统的SOC（system-on-chip)为代表的包括软件和硬件许多功能全部集成在一个芯片内的系统芯片时代（集成度为数百万晶体管）。发展趋势：集成技术发展继续遵循摩尔定律：即每18个月，集成度提高一倍，而成本降低一半。五、数字电路的发展趋势20世纪70年代：

（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。（3）掌握基本的分析方法。（4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。（5）注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。六、数字电路的学习方法（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌数字信号通常用0、1表示。①、可对数字信号进行算术（＋、-、×、÷)运算和逻辑运算。②、输入、输出都是数字信号。③、输入、输出间的关系为逻辑关系。七、数字信号数字信号电位型脉冲型1111111000电位的高低、脉冲的有无。开关的通断、数字信号的表示方法：数字电路的特点：数字信号通常用0、1表示。①、可对数字信号进行算术（＋、

任何一个电子产品，都由若干相互连接，相互作用的基本单元电路组成。目前，单个集成电路芯片，集成了许多不同类型的单元电路。自成一个体系。如：可编程放大器，功率放大器，运算放大器，比较器、门电路，触发器，计数器，译码器，A/D,D/A转换器等专用或通用集成电路。

对工程设计来讲：这些集成电路都可以从厂商给出的产品手册中了解其内部特性及外部特性。通过对外部特性即：输入、输出特性了解，然后，再根据产品的总体要求，选用合适集成电路，通过相应连接，就能组成一个功能完善的电子产品。设计举例任何一个电子产品，都由若干相互连接，相互作用的本例说明：

要成为一个合格设计师，必须有扎实的电路基础。熟练掌握基本单元电路工作原理及分析、设计方法。例：设计一个电机测速电路。（转/秒）放大整形光电转换门电路秒脉冲计数器译码显示SS单片机显示本例说明：要成为一个合格设计师，必须有扎实的电电路原理图电路原理图电路原理图电路原理图印刷电路板图印刷电路板图数据采集板数据采集板

掌握教材基本内容，学会分析问题的基本方法，培养灵活解决实际问题的能力。要求：提前预习教材内容按时完成作业

本门课是一门实践性很强的课程。除了掌握基本原理、基本方法外，更重要的是灵活运用。因此除课堂教学之外，还要完成一定数量的习题和电路实验。有利于提高工程实践能力和动手能力。做好课堂笔记学习目的和要求：注意：按照有关规定，三次不交作业、三次抽查不上课者，取消考试资格。掌握教材基本内容，学会分析问题的基本方法，培养灵作业题（思考题）1、什么是数字信号？与模拟信号有何区别？2、什么是数字电路？数字电路有哪些特点？3、数字电路在生活中有哪些广泛应用？4、怎样才能学好数字电路？作业题（思考题）1、什么是数字信号？与模拟信号有何区别？在计算机和数字设备中存在两种不同类型的运算。逻辑运算：实现某种功能控制算术运算：对数据进行加工处理

数字设备中，采用的是二进制数，其中数、字母、符号都以特定二进制码表示。第三章数制与编码

在数字电路中，1位二进制数码可以用0和1来表示。这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。

二值逻辑所表示的是一对互为相反的状态，所表示的变量与函数值仅有两个特征值0和1，具有排中性。

当两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之间可以进行数值运算，这种运算称为算术运算。

二进制和十进制算术运算的规则基本相同，唯一区别在于二进制数是逢二进一而不是逢十进一。第一节：进位计数制一、十进制数二、二进制数三、任意R进制数第二节：数制转换一、将R进制数转换为十进制数二、将十进制数转换为R进制数三、任意两种进位制数之间的转换四、基数为进位制数之间的转换在计算机和数字设备中存在两种不同类型的运算。逻辑运算：实现某第三节：编码什么是编码：一位二进制数有0、1两种状态组合。两位二进制数有00、01、10、11四种状态组合。三位二进制数有000、001--111八种状态组合。

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位二进制数有2n

种状态组合。每一组合代表一组信息，2n

种组合代表2n

种信息。编码：指定某一组合代表一个确定的信息。

代码：表示确定的信息的符号叫做代码。21=222=423=82n第三节：编码什么是编码：一位二进制数有0、1两种状态组合。两

每一位十进制数都用四位二进制数示。

四位二进制数中的每一位都有固定的位权值。（1）8421BCD码每一位的位权值从高位到低位分别为：

BCD码具有十进制数的特点、二进制数的形式。是人-机对话的中间表示。23

,22

,21,20

即：8,4,2,1BCD码分为有权BCD码和无权BCD码一、二—十进制编码（BCD码）1、有权BCD码：

每一位十进制数都用四位二进制数示。

四位二进制数中的每一位特点：1、每个十进制数用四位二进制数表示。3、8421码和十进制数之间直接按位转换。2、四位二进制数有16种状态组合，8421码只用了前十种，1010～1111六种没有使用，是禁用码。位权值00000100012001030011401005010160110701118100091001十进制数8421

一、二—十进制编码（BCD码）特点：1、每个十进制数用四位二进3、8421码和十进制数之间例1:(37.86)10=(?)8421BCD=(0011,0111.1000,0110)8421BCD一位十进制数，用四位二进制数表示。例2:(011000101000.10010101)8421BCD=(?)10四位二进制数,可以表示一位十进制数。=(0110，0010，1000.1001，0101)8421BCD=(628.9