1.数字电路基础教程.ppt
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1、(1-1),电子技术,第一章 数字电路基础,数字电路部分,(1-2),第一章 数字电路基础,1.1 数字电路的基础知识 1.2 基本逻辑关系 1.3 逻辑代数及运算规则 1.4 逻辑函数的表示法 1.5 逻辑函数的化简,(1-3),1.1 数字电路的基础知识,1.1.1 数字信号和模拟信号,电子电路中的信号,模拟信号,数字信号,时间连续的信号,时间和幅度都是离散的,例:正弦波信号、锯齿波信号等。,例:产品数量的统计、数字表盘的读数、数字电路信号等。,(1-4),模拟信号,数字信号,(1-5),模拟电路主要研究:输入、输出信号间的大小、相位、失真等方面的关系。主要采用电路分析方法,动态性能用微变
2、等效电路分析。,在模拟电路中,晶体管一般工作在线性放大区;在数字电路中,三极管工作在开关状态,即工作在饱和区和截止区。,数字电路主要研究:电路输出、输入间的逻辑关系。主要的工具是逻辑代数,电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。,模拟电路与数字电路比较,1.电路的特点,2.研究的内容,(1-6),模拟电路研究的问题,基本电路元件:,基本模拟电路:,晶体三极管,场效应管,集成运算放大器,信号放大及运算 (信号放大、功率放大) 信号处理(采样保持、电压比较、有源滤波) 信号发生(正弦波发生器、三角波发生器、),(1-7),数字电路研究的问题,基本电路元件,基本数字电路,逻辑门电路,触发器,组合
3、逻辑电路 时序电路(寄存器、计数器、脉冲发生器、 脉冲整形电路) A/D转换器、D/A转换器,(1-8),1.1.2 数制,一、十进制:,以十为基数的记数体制。,表示数的十个数码:,1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,遵循逢十进一的规律。,157,=,一个十进制数数 N 可以表示成:,若在数字电路中采用十进制,必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难,而且很不经济。,(1-9),二、二进制:,以二为基数的记数体制 。,表示数的两个数码:,0、1,遵循逢二进一的规律。,(1001)B =,= (9)D,二进制的优点:用电路的两个状态-开关来表示二进制数,数码的存储和
4、传输简单、可靠。,二进制的缺点:位数较多,使用不便;不合人们的习惯,输入时将十进制转换成二进制,运算结果输出时再转换成十进制数。,(1-10),三、十六进制和八进制,十六进制记数码:,0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15),(4E6)H=,4162+14 161+6 160,= (1254)D,说明:十六进制的一位对应二进制的四位。,1. 十六进制与二进制之间的转换。,Hexadecimal:十六进制的 Decimal:十进制的 Binary:二进制的,(1-11),(0101 1001)B=,027+1 26+0 25+
5、1 24 +1 23+0 22+0 21+1 20D,=,(023+1 22+0 21+1 20) 161 +(1 23+0 22+0 21+1 20) 160D,= (59)H,每四位2进制数对应一位16进制数,(10011100101101001000)B=,从末位开始四位一组,(1001 1100 1011 0100 1000)B,= (9CB48)H,(1-12),2. 八进制与二进制之间的转换。,(10011100101101001000)O=,从末位开始三位一组,(10 011 100 101 101 001 000)B,=(2345510)O,八进制记数码:,0、1、2、3、4、
6、5、6、7,说明:八进制的一位对应二进制的三位。,(1-13),四、十进制与二进制之间的转换,两边除2,余第0位K0,商两边除2,余第1位K1,十进制与二进制之间的转换方法:可以用二除十进制数,余数是二进制数的第0位K0,然后依次用二除所得的商,余数依次是第1位K1 、第2位K2 、。,(1-14),例:十进制数25转换成二进制数的转换过程:,(25)D=(11001)B,(1-15),1.1.3 二进制码,数字系统的信息,数值,文字符号,二进制代码,编码,为了分别表示N个字符,所需的二进制数的最小位数:,编码可以有多种,数字电路中所用的主要是二十进制码(BCD -Binary-Coded-D
7、ecimal码)。,(1-16),BCD码用四位二进制数表示09十个数码。四位二进制数最多可以表示16个字符,因此,从16种表示中选十个来表示09十个字符,可以有多种情况。不同的表示法便形成了一种编码。这里主要介绍:,8421码,5421码,余3码,2421码,首先以十进制数为例,介绍权重的概念。,(3256)D=3103+ 2102+ 5101+ 6100,个位(D0)的权重为100 ,十位(D1)的权重为101 , 百位(D2)的权重为102 ,千位(D3)的权重为103,(1-17),十进制数 (N)D,二进制编码 (K3K2K1K0)B,(N)D= W3K3 +W2K2+W1K1+W0
8、K0,W3W0为二进制各位的权重,8421码,就是指W3=8、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,用四位二进制数表示09十个数码,该四位二进制数的每一位也有权重。,2421码,就是指W3=2、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,5421码,就是指W3=5、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,(1-18),二进制数,自然码,8421码,2421码,5421码,余三码,(1-19),基本逻辑关系:与 ( and )、或 (or ) 非 ( not )。,1.2 基本逻辑关系,一、“与”逻辑,与逻辑:决定事件发生的各条件中,所有条件都具备,事件才会发生(成立)。,规定: 开关
9、合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-20),逻辑符号:,逻辑式:F=ABC,逻辑乘法 逻辑与,真值表,真值表特点: 任0 则0, 全1则1,与逻辑运算规则:,0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1,(1-21),二、 “或”逻辑,或逻辑:决定事件发生的各条件中,有一个或一个以上的条件具备,事件就会发生(成立)。,规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-22),真值表,逻辑符号:,逻辑式:F=A+B+C,逻辑加法 逻辑或,真值表特点: 任1 则1, 全0则0。,或逻辑运算规则:,0+0=0 0+1
10、=1 1+0=1 1+1=1,(1-23),三、 “非”逻辑,“非”逻辑:决定事件发生的条件只有一个,条件不具备时事件发生(成立),条件具备时事件不发生。,规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-24),逻辑符号:,逻辑非 逻辑反,真值表特点: 1则0, 0则1。,逻辑式:,运算规则:,(1-25),四、几种常用的逻辑关系逻辑,“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑关系,任何其它的逻辑关系都可以以它们为基础表示。,与非:条件A、B、C都具备,则F 不发生。,其他几种常用的逻辑关系如下表:,(1-26),或非:条件A、B、C任一具备,则F 不发生
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