數(shù)字電子技術(shù)PowerPoint演示文稿課件

數(shù)字電子技術(shù)

1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1.2數(shù)制1.3二進制數(shù)的算術(shù)運算1.4二進制代碼1.5二值邏輯變量與基本邏輯運算1.6邏輯函數(shù)及其表示方法1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1.2數(shù)字集成電路的分類及特點1.1.3模擬信號與數(shù)字信號1.1.4數(shù)字信號的描述方法1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號80年代后-ULSI，10億個晶體管/片、ASIC制作技術(shù)成熟目前--芯片內(nèi)部的布線細微到亞微米(0.13~0.09m)量級微處理器的時鐘頻率高達3GHz（109Hz）90年代后-97年一片集成電路上有40億個晶體管。60~70代-IC技術(shù)迅速發(fā)展：SSI、MSI、LSI、VLSI。10萬個晶體管/片。將來-高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路發(fā)展特點:以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)電子管時代1906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用。電壓控制器件電真空技術(shù)晶體管時代電流控制器件半導(dǎo)體技術(shù)半導(dǎo)體二極管、三極管器件半導(dǎo)體集成電路電路設(shè)計方法伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代a)傳統(tǒng)的設(shè)計方法：b)現(xiàn)代的設(shè)計方法：采用自下而上的設(shè)計方法；由人工組裝,經(jīng)反復(fù)調(diào)試、驗證、修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差,設(shè)計周期長?，F(xiàn)代EDA技術(shù)實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化。采用從上到下設(shè)計方法，電路設(shè)計、分析、仿真、修訂全通過計算機完成。EDA技術(shù)以計算機為基本工具、借助于軟件設(shè)計平臺，自動完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計軟件化。1、設(shè)計：在計算機上利用軟件平臺進行設(shè)計原理圖設(shè)計VerlogHDL語言設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計設(shè)計方法EDA（ElectronicsDesignAutomation)技術(shù)3、下載2、仿真4、驗證結(jié)果實驗板下載線數(shù)碼相機智能儀器計算機數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點及其對輸入信號的響應(yīng)規(guī)則的不同，--數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。從集成度不同--數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。從電路的形式不同，--數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路從器件不同--數(shù)字電路可分為TTL和CMOS電路1、數(shù)字集成電路的分類1.1.2、數(shù)字集成電路的分類及特點可編程邏輯器件、多功能專用集成電路106以上甚大規(guī)模大型存儲器、微處理器10,000~99,999超大規(guī)模小型存儲器、門陣列100~9999大規(guī)模計數(shù)器、加法器12~99中規(guī)模邏輯門、觸發(fā)器最多12個小規(guī)模典型集成電路門的個數(shù)分類集成度:每一芯片所包含的門個數(shù)2、數(shù)字集成電路的特點1)電路簡單,便于大規(guī)模集成,批量生產(chǎn)2)可靠性、穩(wěn)定性和精度高,抗干擾能力強3)體積小,通用性好,成本低.4)具可編程性,可實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化5)高速度低功耗6)加密性好3、數(shù)字電路的分析、設(shè)計與測試(1)數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析:根據(jù)電路確定電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。(2)數(shù)字電路的設(shè)計方法數(shù)字電路的設(shè)計:從給定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當?shù)倪壿嬈骷?，設(shè)計出符合要求的邏輯電路。設(shè)計方式:分為傳統(tǒng)的設(shè)計方式和基于EDA軟件的設(shè)計方式。分析工具：邏輯代數(shù)。電路邏輯功能主要用真值表、功能表、邏輯表達式和波形圖。---時間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號，如正弦波、三角波等uOt

Otu1.模擬信號1.1.3數(shù)字信號與數(shù)字信號數(shù)字信號波形2、數(shù)字信號---在時間上和數(shù)值上均是離散的信號。數(shù)字電路和模擬電路：工作信號，研究的對象不同，分析、設(shè)計方法以及所用的數(shù)學(xué)工具也相應(yīng)不同3、模擬信號的數(shù)字表示由于數(shù)字信號便于存儲、分析和傳輸，通常都將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號.

0

0

模擬信號

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

3V

數(shù)字輸出

0

0

0

0

1

1

模數(shù)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)電壓(V)二值邏輯電平+51H(高電平)00L(低電平)邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）1.1.4數(shù)字信號的描述方法1、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平a、在電路中用低、高電平表示0、1兩種邏輯狀態(tài)

0、1數(shù)碼---表示數(shù)量時稱二進制數(shù)表示方式二值數(shù)字邏輯---表示事物狀態(tài)時稱二值邏輯(a)用邏輯電平描述的數(shù)字波形(b)16位數(shù)據(jù)的圖形表示2、數(shù)字波形數(shù)字波形------是信號邏輯電平對時間的圖形表示.高電平低電平有脈沖*非歸零型*歸零型比特率--------每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)無脈沖(1)數(shù)字波形的兩種類型:(2)周期性和非周期性

非周期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形

例1.1.1某通信系統(tǒng)每秒鐘傳輸1544000位(1.544兆位)數(shù)據(jù)，求每位數(shù)據(jù)的時間。解：按題意，每位數(shù)據(jù)的時間為例1.1.2設(shè)周期性數(shù)字波形的高電平持續(xù)6ms，低電平持續(xù)10ms，求占空比q。解：因數(shù)字波形的脈沖寬度tw=6ms，周期T=6ms+10ms=16ms。非理想脈沖波形(3)實際脈沖波形及主要參數(shù)幾個主要參數(shù):占空比Q-----表示脈沖寬度占整個周期的百分比上升時間tr和下降時間tf----從脈沖幅值的10%到90%上升

下降所經(jīng)歷的時間(典型值ns)脈沖寬度(tw)----脈沖幅值的50%的兩個時間所跨越的時間周期(T)----表示兩個相鄰脈沖之間的時間間隔

tr脈沖寬度

tw

0.5V

4.5V

2.5V

幅值=5.0V

0.0V

5.0V

tf0.5V

2.5V

4.5V

(4)時序圖----表明各個數(shù)字信號時序關(guān)系的多重波形圖。由于各信號的路徑不同，這些信號之間不可能嚴格保持同步關(guān)系。為了保證可靠工作，各信號之間通常允許一定的時差，但這些時差必須限定在規(guī)定范圍內(nèi)，各個信號的時序關(guān)系用時序圖表達。9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。6月-236月-23Wednesday,June7,202310、人的志向通常和他們的能力成正比例。22:41:4422:41:4422:416/7/202310:41:44PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。6月-2322:41:4422:41Jun-2307-Jun-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。22:41:4422:41:4422:41Wednesday,June7,202313、志不立，天下無可成之事。6月-236月-2322:41:4422:41:44June7,202314、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。07六月202310:41:44下午22:41:446月-2315、會當凌絕頂，一覽眾山小。六月2310:41下午6月-2