第章数字电路概述

1数字电子技术基础北京理工大学自动化学院肖烜2013.2.252数字电子技术基础授课教师：肖烜授课单位：北京理工大学自动化学院电子学教研室联系电话：68914382（办公室）

68912462（教研室）E－mail：bitxxuan@

3相关信息电子技术基础：《数字电子技术基础》和《模拟电子技术基础》，属于电子课群中专业基础课。特点：硬件知识紧密相关；

强调的是逻辑思维和动手能力。4相关信息

先修课程：《电路分析基础》后续课程：《微机原理》、《计算机控制技术》、《测试技术》、《传感与检测技术》、《单片机》、《信号与系统》等等。5本课程体系数字电子技术基础（48学时）（良乡）模拟电子技术基础（48学时）（中关村）各有16学时随课实验（独立1.5学分）电子工艺实习（小学期1周）自控类电子技术课程设计（小学期1周）自控类6实验室良乡：三电中心电子学实验室及EDA实验室中关村：电子学实验室及EDA实验室北京理工大学和美国美信公司：

“单总线技术联合实验室”北京理工大学和德国控创（北京）科技有限公司

“嵌入式联合实验室”7开放实验大二上：音频功率放大器大二下：电子设计能力训练——单片机系统设计制作训练大三上：电子设计能力训练——可编程逻辑器件系统设计制作训练大三下：电子设计能力训练——传感器信息采集与处理大三暑假：大学生电子竞赛集中培训8创新机会全国大学生电子竞赛飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛”挑战杯“全国大学生课外学术科技作品竞赛“博创杯”全国大学生嵌入式系统应用设计竞赛等等9课程安排参考教材：数字电子技术基础

（李庆常主编，第3版，机械工业出版社）总课时：48学时实验(1.5学分）：单独开设实验教材：电子技术实验

（张玉平主编，北理出版社）10课程成绩的评定分为两大部分：1、平时成绩30分（1）课堂测试及点名：15分（2）作业：15分2、期末考试成绩70分11数字电子技术基础

全书共分为十章。第一章和第二章是全书的基础知识，要求理解和掌握。第三章是难点，是电路的内特性和外接口特性。不要求掌握电路的内部特性，但要求对电路的外特性有所了解。第四、五、六章是本书的重点，内容相互联系，要求同学们理解掌握。12数字电子技术基础

第七章的内容是另外一个基础知识，要求你们理解。第八章的介绍了几种数字电路中常用的器件，要求你们了解基本的概念。第九章是模拟和数字电路的接口，要求了解为主。第十章是本书内容的综合，还将介绍VHDL（一种硬件描述语言）。13

通过以往的讲述看，数字电子技术基础难度不大，同学们上手比较快，主要注意的是要掌握数字电路的规律。数字电子技术基础14数字电子技术基础授课课时分配：第一章：2学时第二章：4学时第三章：6学时第四章：6学时第五章:4学时第六章：12学时第七章：4学时第八章：4学时第九章：2学时第十章：4学时(含VHDL)共计：48学时15第1章数字电路概述16目诸录1.戏1数字品信号难与模劝拟信哪号1.泳2数字珠信号毛的表荒示方氧法1.增3数字内电路财的基饮本功细能及梳其应表用1.倚4电路甲测试昌和故棉障排霞除1.钞5数字绪电路ED榨A仿真材分析才与设劲计17综述电子英技术秃是20世纪滑发展干最迅弓速、夏应用拼最广所泛的莲技术啦，已舞使人坊们的回日常漂生活辈发生舒了根狸本的工变革泼。在我脊们的饥日常凶生活烂中有法很多为数字冠电子绣产品好，如勾计算镜机、帜数码午相机/摄像抹机、地手机怜、DV属D、MP万3/扶MP粒4以及摧数字调电视因等。因此乓，分疼析和挡设计缘瑞数字烘电路哗已成并为现该代工泡程设馆计不京可缺将少的奸部分爪。181.胖1数字饼信号逆与模谨拟信灵号在电剂子电穴路中柄，产勾生、辞传递卵、加贸工和线处理驰的信厦号可垒以分除为模拟肾信号水和数均字信免号两大测类。模拟妥信号在时靠间和军数值什上都摄是连续的，希即对历应于广任意模时间雀均有沿确定剂的幅辉值，纳并且下其幅称值是评连续启的，匀如正弦汇波信漠号就是比典型库的模纷拟信盛号。191.刚1数字慎信号涉与模裙拟信起号某天宽最低叙气温信是15C，最慕高气港温是25C，则岩一天崖的气剂温变阀化是会连续祥的。201.蕉1数字殖信号芳与模热拟信抛号与模障拟信浴号不屋同，数字淋信号在时禾间和汁数值艳上是咱离散亩的，峰或者甘说是不连秃续的，注且其扮数值夸的变胳化都剥是某宾个最小咽量值井的整小数倍。211.讽1数字帐信号退与模炸拟信知号处理垃模拟落信号招的电懒路称唱为模拟仁电路。处理捉数字揭信号剑的电猫路称问为数字产电路。自然漂界存垂在大寇量的测模拟乐信号替和数肠字信冰号以都及模用拟系线统和慨数字轰系统阅，并碧且这优些系蚀统往轮往并读非独党立，咽而是像相互挤渗透移的，伙因此勒在进室行信秀号处部理时酸需要删将两预者通键过接口葡电路进行摔转换逐。（暴详见抖第九菌章）221.遍1数字惹信号巷与模下拟信拘号与模浊拟电初路相掠比较感，数凝字电引路具旅有以殃下特累点：1、一鼠般采年用二巴进制糟，易叮实现每，易喊复制饰；2、抗鼻干扰职能力跑强，粪精度离高猎；3、可继编程面性强闸；4、便氏于长寒期存抢储，亡使用耍方便甘；5、保歌密性芦好。231.斜2数字岁信号闻的表辩示方缴法数字项信号敲的表论示通爪常采斥用二值摩逻辑。1.二值确逻辑在数崭字电府路中热，既喂可以晚用0和1组成载二进到制数租，表怨示数幸量的麻大小雕，也如可以相用其泡表示认一个捉事物白的两族种不丽同的桑逻辑测状态焦。当表倾示逻吓辑状鉴态时赛，如观：是咐与否塞、真祥与伪糕、有音与无较、开神与关之、高德与低嫂、通播与断莲、亮冻与灭资等，香这里设的0和1不是框数值竟，而授是逻雪辑0和逻兔辑1。241.谱2数字膜信号婚的表甜示方困法这种派只有捷两种狮对立振逻辑乱状态渴的逻悦辑关阴系称见为二值帖逻辑。用0和1表示粉逻辑俗关系工时，亿二进蹲制数霸可以浸进行妄逻辑埋运算川。251.据2数字记信号咐的表雹示方拔法2.逻辑砌电平在数烘字电太路中面，用节电平往的高兔低来蜂表示蔑逻辑1和逻隔辑0。因斧此，逻辑霞电平抗是指贺电路捏中表甚示逻哥辑1和逻格辑0的电鹿平。不同沈工艺荒的数和字集叙成电找路具扰有不浆同的梯逻辑路电平差标准这。当枕电源斜电压吨为5V时，蛇数字姜集成士电路较的两页大类TT餐L和CM忘OS电路架对应叹的逻矮辑电润平标肉准如巾下表纱所示辩。261.魂2数字胃信号革的表烟示方懒法电路类型输入电平/V输出电平/V低电平VIL高电平VIH低电平VOL高电平VOHTTL0～0.82.0～50～0.42.4～5CMOS0～1.53.6～50～0.54.4～5现代披电子辽技术提中，掠低电丈压逻驰辑电众平很今多，恭如3.炕3V，1.述8V，1.裤2V等等遗，如锄何实技现电知平的呆相互节匹配贼是电察路设墨计中衬需要低重点胀考虑之的问池题。271.庄2数字孙信号臂的表患示方枕法3.波形乳图如果羽将数驻字电贸路的类输入大信号却和输止出信书号的升关系向按时腔间顺亿序依阶次排见列起凭来，扇就得晴到了帆其波防形图剂，又推称为妖时序宗图。281.里2数字侍信号胃的表剩示方已法在画划电路朵的波丘形图业时，己应特别摊注意耳输出碗与输广入之孝间的塌对应叙关系。第3章学穗习的乡丰反相绸器的吩波形渴图如输下图锅所示主：291.拌2数字超信号骄的表烘示方范法实际服脉冲滑波形盗一般健如下盖图所碰示尿：详见江第七委章。301.拿3数字爪电路骨的基寇本功耳能及铅其应陡用典型露的电殊子信等息系今统组泥成框探图31信号档采集侄与处病理电就路完爪成对腾传感漂器的叶信号奸采集楚，并脉根据嫌实际骑需要问对其词进行廊隔离专、放责大、扇滤波营、运应算、淡转换薪等处挠理。倾一般乱而言叠，该拳电路掘通常主为模丹拟电蛛路，奸在模搏拟电煌子技宅术中钞有其浪描述俊。1.信号拼采集甜与处当理321.信号坑采集它与处坑理如温抄度传惑感器PT班10惹0（铂赵电阻怪，其蠢电阻学值和雨温度最基本吨成线幼性关绣系）币，经甩过桥拆式电饰路将逃温度恋信号狗转换睡为电底压信板号，圾放大督电路凉将微步弱的桑电压滔信号羡进行互放大呆，放国大的涝电压贿信号姐可能芹有正污有负捎，所况以应痰该将跑电压挤信号仗进行章运算杏和转士换，绣转化岁成为盟适合AD处理构的信事号。33对于裳多数递系统伞而言扇，传抽感器凶输出邮的信黄号为刷模拟麦信号肉，摔而处脉理系擦统为模数字匪系统乘。通过A/践D转换哨器将供模拟影信号薯转换练为数屿字信闯号。2.接口两电路--挠A/岭D转换念器和D/起A转换剖器34运算埋电路滤用于灯完成惕信息肌的算桨术运哭算和唱逻辑务运算蚀，这罩部分蚁内容梁在第4章组垫合逻公辑电希路中各介绍脚。还可袄以有茧更为卖复杂狡的电钢路，蛇如通坏过微针处理悟器对股电路可进行吴更为炎复杂喇的处聚理。3.运算站电路35数字午系统券都需夏要对久大量嚷的数翁据进传行存深储，溪存储方器在者第8章中搁介绍老。对存杀储器活中的言数据偏进行奇访问斑时，迈需要玻对其论地址红进行落译码畅，即基通过恨地址闷译码铲器寻皂址到林相应缺的单馆元。监译码澡器内练容将岁在第员四章隐中介荒绍，城如果锹需要习对信凶息进末行显哑示，冒也可陈在该妄章了疲解到创七段术译码逆器及问数码泛显示框等内歌容。4.存储科电路-存储传器36CP绞U及很贴多数和字电哥路正若常工臭作时赛，需哑要时杆钟信挣号，扯该信惊号可穿通过依多谐迁振荡央器获洋得，自该部皱分将志在第7章波虽形的美产生庸与整妻形电老路中毕介绍浓。5.波形浑的产忧生与灰整形本电路-多谐淹振荡取器37系统盼通过将多谐垄振荡反器产予生了棚基准卖时钟售以后柿，不随同器谋件需券要的尚时钟顾频率股可能但有所蜡不同季，此饱时可员通过迷分频弱电路-计数扛器获践得所做需要掀的其白他脉迟冲信菠号，顾分频膏器的便设计段与分坝析在伪第6章时定序逻串辑电杠路中浅介绍阶。6.分频拒电路-计数使器38系统墨各组染成部寻分需餐要按知照事结先规娇定的赠顺序齿协调懂工作早，顺巡寿序脉云冲发挑生器埋便可泼产生志此种创信号党以完轰成对婆各部翠分的梢控制宣。此疾部分池内容莲在第6章中出介绍越。7.顺序眯脉冲省发生趟器39驱动献的电舱路通耍常是阳模拟扑电路争，所效以通占过D/旦A电路违将数披字信靠号转举换为劈燕模拟灭信号晃。8.接口解电路蜂和信你号的显驱动艰与执胀行系统伤输出屈的控陡制信算号经冒过功汗率放扑大后米，驱派动执奴行机炒构完鸟成控傲制功怠能。业功放扮电路泰在模享拟电服子技凤术中补有说优明。401.炼3数字候电路食的基习本功持能及忙其应吩用某空秒调显抱示控谁制电悬路框裤图411.计4电路抱测试明和故菊障排睬除故障辛排除是指周系统响的隔斧离、揉辨识塔及定朴位电晋路和吧系统叔故障歼的技国术。在进墨行故掌障排揉除时罚，需冈对电痕路进股行测疯试，鲜并进片行故搜障诊骆断。故障享诊断是一我种了望解和适掌握便设备晚在使泪用过埋程中哗的状盟态的在技术要，以牺确定仇其整半体或绝局部吗是否竭正常管，早与期发鸟现故窑障及很其原雁因将渡能预嚼报故茄障发湿展趋津势。帖在诊屋断过竿程中诊，必疾须利奥用被彩诊断终对象伴表现柴出来烤的各尿种有忧用信结息，底经过耕适当族的处芝理和门分析框，做尊出正洪确的泛诊断迈结论阀。421.烘4电路毛测试尿和故差障排笼除电路抛测试油组成赚框图431.半4.婆1电路堤测试厨及故捎障排胳除的哭仪器巨设备在数绕字电萝路的存故障晓排除欠和测伯试中禁经常惯用到渔的仪获器设兽备有伪：万用摊表、巴示波茎器、怒逻辑抚分析坛仪、犯逻辑项笔和牙信号娃发生博器等。万用泥表是一干种多帽用途辨、多永量程删的便射携式恼仪表校，它贼集电眨压表绘、电轻流表盯和欧熟姆表壮于一鞭体，舅可以和进行黄交、枣直流帽电压厦和电涝流以去及电岁阻等绑多种毕电量四的测决量，深有的漏万用牺表还王可以态测量仔晶体具管的株主要扯参数栽及电森容器绑的电唐容量件等。441.运4.秆1电路朝测试喘及故源障排晕除的窜仪器竹设备示波流器是电稼子测猴量中盐一种识常用为的仪请器，眨它是文观察闸波形很的窗京口，吃可让行设计毙人员氧或维猛修人教员将辉人眼显看不趟到的敌信号绸变化匹转换欣成可利直接估观察规的波共形，剖并显籍示在血荧光钢屏上堡，以锹便人润们进丘行电荐路观袭察、蚕分析右和测增量。逻辑秃分析害仪是一摸种类峡似于乓示波差器的吃波形村测试视设备哗，它狐可以梢监测资硬件漏电路些工作毅时的佛逻辑臣电平希（高阵或低俯），惩存储局后采煤用图脚形的响方式材直观太地表幸达出柏来，桑便于庙用户极检测惊、分木析电坝路设坑计中氏的错刊误。451.近4.撒1电路趁测试骡及故宏障排总除的爹仪器件设备逻辑吹笔是一耽种方鼓便的筛手持架式数章字电按路测果试工掘具。宽它可姻检测织到电椒路的故高电假平、康低电创平、指单脉往冲、肆连续撤脉冲佳以及在开路鸭等逻议辑信湿息，圆并进浇行提疮示，砌其体牧积小登、使问用灵镜活、培携带铜方便诊。信号虏发生丈器又称币为函捐数发起生器尘，是匀一种锅应用鸣非常认广泛研的电秃子设算备，半常作朵为电北子测刷量系披统中异的信眯号源貌。信角号发请生器惩提供宁正弦倦波、夜方波统、三尊角波灭等多泄种信乒号波宽形扒。461.垄4.谢2故障皱排除1.故障所排除狡的方诸法直接沟观察盾法直接堵观察隆法包愚括断肚电观胃察和帽加电夺观察页两种村方法围。断电酱观察检查牵元器盆件有逐无损飞坏、石引脚驼有无贿接错伪、电福路布岸局布势线是损否正佣确等泪。加电旨观察查看巡寿电路挤有无很发烫垮、冒阁烟、立发出娘焦味妈、打歪火、见开路胖及短蒜路等扩现象顿。471.凑4.蓝2故障罗排除参数意测试真法该方忠法借货助于喊仪器涝，测携试电庙路或刘元器甩件的劲参数斜，通滋过理裙论分担析找座出故价障原咳因。信号钥跟踪艇法该方资法是约在电广路输纷入端友接入方合适假信号厚，通愤过示句波器旷，按备信号殃的流携向，竞从前撒级向类后级值逐级仔观察名信号愁波形亩变化泰情况所，以优判定始故障哪。部件朵替换摘法元器骡件替党换法缠将电悼路中袋可能栗存在徐故障宰的元沾器件度采用圣正常扬元器乏件进坊行更尚换，灰观察旋故障挤是否歼排除呀。481.惩4.苗2故障翠排除断路队法使用拖断路迁法时呈，首挠先断尖开可莲能存扎在故细障的现电路养，然闪后观幅察剩叨余电枯路是租否正夫常，产以此拜缩小哥故障占范围俗，加蛙快排事除速样度。短路浴法该方制法采芹用临圈时短泛接部齐分电杯路，买将信能号跳妹过部节分可赏能存挑在故表障的难电路荒，观毫察结形果是昏否正尾确，吸以缩避小故库障范细围。491.幸4.确2故障兴排除2.信号抚跟踪召法故唯障排巡寿除的傅一般盯步骤1）故祝障排旧除前知的准类备工糊作在任鸟何故姓障排素除前局，首居先应液检查地电源辰和地盾是否弟连接撒正确侦，是询否存首在电槽源和械地的胖短路欲现象详，这号一点各对保艘障电无路器翅件的杠完好畅性非商常重满要，遍同时粥也应巡寿保证贫测试麻仪器所与被莫测电持路的辩共地期性。501.博4.俱2故障雾排除2）根鬼据故咽障现唯象判厅定故粱障可输能发倾生的将部位从故宗障部烂位的撇输入苦开始延，一尼个一扎个芯索片地抹进行亲分析鱼，装对于屑每个右芯片撑，对古应其挽输入跃信号粒，采滩用逻此辑笔都、示重波器双或逻惕辑分亲析仪伏，测剃试其距输出隙信号亩，并递与理拔论输扮出结钩果相枣比较啦，判池定芯味片的虏完好掩性。如果摇所测铅试芯笼片正刻常，宇则测宋试下它一芯懒片，迹直至铲故障唇排除筋。511.泛5数字晓电路ED垒A仿真刺分析车与设排计随着张现代锣电子武系统场的复孔杂化在，计绳算机梢和相扭应的叨工程惠仿真懂软件秘已经乳成为棵现代撒电子椒技术羽的基刊本分盏析设散计工钩具。北仿真传分析招可以普大大献地缩心短研勾制周拆期，删节约聪成本颈，它帽已经拒具有倾举足太轻重誉的作徐用。所谓仿真写分析，是兄指使订用计逐算机昏对所洪设计解电路捐的结鬼构和歇行为悦进行收预测塞，仿爷真器蜡以文盗本形遗式或糊波形顷图等法形式止给出俱电路目的输污出，选以便裁设计昆者分乌析系搁统，充修改惰系统初设计政。521.浅5数字团电路ED例A仿真效分析脏与设故计ED岂A（El砍ec芹tr腐on斑ic震D跳es演ig倒n娱Au僚to构ma代ti霸on，电柱子设芹计自猎动化鉴）工否具的喘出现胳实现棒了硬童件设素计软划件化话，使壳电子牢电路俊、电求子系跌统的预设计敞产生师了革酷命性坛的变苦化。ED员A技术芽根据瓶设计绣文件码，自泥动完傲成逻怖辑化疲简、僻分割唯、综欲合、尊优化谈、布扒局布煌线及炒仿真嗽，直奏至完期成对至于特旬定目京标芯快片的怨适配塔编译咬、逻蛙辑映脏射和熟编程敲下载暴等工唉作。531.辛5数字量电路ED杏A