模拟电路与数字电路

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模拟电路与数字电路(北京航空航天大学课堂PPT)

《数字电路》

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第8章数字规律基础数字技术——进入数字化世界的基础知识计算机硬件系列课第一门计算机组成的物理实现

数字电路——研究数值的规律加工和运算的电路

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数字技术与系统现实世界中两大系统：模拟系统与数字系统电子数字计算机是最典型的数字系统模拟量经采样、量化可转换为数字量在数字系统中进行处理数字系统的特点：便于加工、处理、传输、存储等，可靠，抗干扰能力强。

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―数字技术〞在硬件系列课程中的位置

计算机系统结构计算机组成原理数字电子技术

计算机系统的软硬件功能分派计算机组成的物理实现

计算机系统的规律实现

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学习数字规律电路的设计、分析和实现学习数字规律电路的设计、分析，要借助于逻

辑代数这一数字工具。我们讲授规律代数中有关二值运算的公式、运算及定律及其在数字逻辑电路的应用实现规律电路，目前可用：

1、中小规模规律集成电路2、可编程规律器件(PLD)3、现场可编程门阵列(FPGA)

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学习数字规律电路的设计、分析和实现通过学习在计算机系统中用到的典型规律电路的设计分析，达到：1、把握在规律设计中设计和分析的基本方法。2、把握在规律设计中应当注意的问题3、把握在计算机系统中常用IC器件的性能及设计方法。

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数字电路的特点(1)数字电路中的信号在时间上是离散的脉冲信号，而模拟电路中的信号是随时间连续变化的信号。(2)数字电路所研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系，而模拟电路则是研究电路的输入输出之间的大小相位等问题。

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数字电路的特点(3)在两种电路中，晶体管的工作状态不同。数字电路中晶体管工作在开关状态，也就是交替地工作在饱和与截止两种状态，而

在模拟电路中晶体管多工作在放大状态。(4)数字电路采用二进制，主要分析工具是逻辑代数，而模拟电路采用十进制，主要分析工具是普通代数。

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数字电路的分类按电路组成结构分立元件

集成电路小规模集成电路集成电路中规模集成电路大规模集成电路

超大规模集成电路

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数字电路的分类双极型电路(TTL)

按电路所用器件单极型电路(CMOS)

组合规律电路按电路规律功能{时序规律电路

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8—1一、数制1.十进制

数制与码制

在十进制数中，每一位有0—9十个数码。计数规律：逢十进一。任意一个十进制数(S)10可以表示为(S)10=kn-110n-1+kn-210n-2+...+k0100+k-110-1+...+k-m10-m=Ki10ii=n–1–m

其中，ki:0~9十个数码中的任意一个m、n:正整数，n为

整数位数，m为小数位数10:十进制的基数10i:称为第i位的权(2023.9)10=2103十0102十0101十1100十910-1

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2.二进制在二进制数中，每一位仅有0、1两个数码。计数规律：逢二进一。任意一个二进制数可以表示为(S)2=kn-12n-1+kn-22n-2+...+k020+k-12-1+k-22-2+...+k-m2-m=Ki2ii=n–1–m

其中，ki:只能取0或1m、n:正整数，n为整数位数，m为小数位数2:二进制的基数2i:称为第i位的权(101.101)2=122十021十120十12-1十02-2十12-3

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3.八进制

在八进制数中，每一位有0~7八个数码。计数规律：逢八进一。任意一个八进制数可以表示为(S)8=kn-18n-1+kn-28n-2+...+k080+k-18-1+k-28-2+...+k-m8-m=Ki8ii=n–1–m

其中，ki:0~7八个数码中的任意一个m、n:正整数，n为整数位数，m为小数位数8:八进制的基数8i:称为第i位的权

(67.73)8=681十780十78-1十38-2

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4.十六进制在十六进制数中，每一位有0~9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)十六个数码。计数规律：逢十六进一。任意一个十六进制数可以表示为(S)16=kn-116n-1+kn-216n-2+...+k0160+k-116-1+k-216-2+...+k-m16-m=Ki16ii=n–1–m

其中，ki:0~9、A、B、C、D、E、F十六个数码中的任意一个。m、n:正整数，n为整数位数，m为小数位数。16:十六进制的基数；16i:称为第i位的权(8AE6)16=8163十A162十E161十6160

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5、不同数制之间的转换①十进制二进制、八进制、十六进制十进制整数转化成二进制数时，按除2取余方法进行十进制整数转化成八进制数时，按除8取余方法进行十进制整数转化成十六进制数时，按除16取余方法进十进制小数转换成二进制数时，按乘2取整的方法进行。十进制小数转换成八进制数时，按乘8取整的方法进行。十进制小数转换成十六进制小数时，按乘16取整的方法进行。(0.8125)10=(0.1101)2(725)10=(1011010101)2(0.8125)10=(0.64)8(725)10=(1325)8(0.8125)10=(0.CF)16(725)10=(2D5)16

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②二进制、八进制、十六进制转换成十进制二进制、八进制或十六进制转换成等值的十进制数时，可按权相加的方法进行。(1011.01)2=123十022十121十120十02-1十12-2=8+0+2+1+0+0.25=(11.25)10(167)8=182十681+780=64+48+7=(119)10

(2A.7F)16=2161十10160十716-1十1516-2=(42.4960937)10

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③八进制、十六进制与二进制数的转换一位八进制数表示的数值恰好相当于三位二进制数表示的数值。一位十六进制数表示的数值恰好相当于四位二进制数表示的数值。因此彼此之间的转换极为便利：只要从小数点开始，分别向左右展开。

(67.731)8=(110111.111011001)2(3AB4)16=(0011101010110100)2

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二、

编码X1=0.1101011(机器数)符号位X2=1.1011011(机器数)二进制数的编码

(一)、带符号的二进制数的编码

X1=+0.1101011(真值)X2=–0.1011011(真值)二进制数

在数字系统中，表示机器数的方法好多，常用的有原码、反码和补码。

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1、原码当X