應(yīng)用電子技術(shù)導論 第06講 數(shù)字電子技術(shù)

<運用電子技術(shù)導論>第6篇數(shù)字電子技術(shù)主講教師：王震宇聯(lián)絡(luò)方式：wzy2000@hotmail教學單位：信息學院電子工程系第六篇數(shù)字電子技術(shù)二、課程內(nèi)容概要●——主要內(nèi)容課程在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的位置課程性質(zhì)、位置、作用數(shù)字信號的特點數(shù)字電子技術(shù)特點數(shù)字電子技術(shù)課程學習方法一、課程引見邏輯代數(shù)根底、集成門電路組合邏輯電路★時序邏輯電路★電子技術(shù)與方法綜合運用實驗數(shù)字電子技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中占有重要位置。一、課程引見隨著半導體技術(shù)、微電子技術(shù)飛速開展，集成電路制造技術(shù)在現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域中已占有越來越重要的位置，從工業(yè)到民用無不浸透著現(xiàn)代電子技術(shù)的運用，如工農(nóng)業(yè)消費中用到的數(shù)控機床、溫度控制、氣體檢測、空調(diào)的溫度控制、數(shù)字電視、數(shù)字通訊、宇宙通訊和遙控遙測等，由此也導致電子學是知識更新最快的學科之一。數(shù)字電子技術(shù)課程性質(zhì)、位置、作用數(shù)字電子技術(shù)是電子信息工程專業(yè)、通訊工程專業(yè)的一門專業(yè)根底課。電子技術(shù)領(lǐng)域的兩大支柱是模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，它們是電類學生知識構(gòu)造的重要組成部分，在人才培育中起著非常重要的作用。數(shù)字電子技術(shù)課程的根本實際和實際技藝是許多其他后續(xù)課程的根底。數(shù)字電子技術(shù)課程目的、義務(wù)比較系統(tǒng)地掌握數(shù)字電路的根本知識、根本原理，為進一步學習后續(xù)課程打下良好根底。能深化了解數(shù)字電路的根本分析方法和設(shè)計方法，并能比較靈敏地加以運用?！锬芰私獯笠?guī)模以及超大規(guī)模數(shù)字集成電路的根本原理以及簡單運用。數(shù)字電子技術(shù)課程義務(wù)是既要使學生掌握數(shù)字電子技術(shù)課程知識為后續(xù)課程學習打下根底，又要使學生掌握足夠的新知識、新技術(shù)，為今后的技術(shù)更新打下根底。經(jīng)過本課程的學習應(yīng)到達：數(shù)字電子技術(shù)的特點：幅度和相位都延續(xù)的信號，或著說是幅度和時間方面都延續(xù)的信號；：幅度和相位都離散的信號，或著說是幅度和時間方面都離散的信號；：任務(wù)在模擬信號下的電子電路。：任務(wù)在數(shù)字信號下的電子電路。數(shù)字電子技術(shù)的特點〔1〕在數(shù)碼技術(shù)中普通都采用二進制：0和1；數(shù)字信號通常是非延續(xù)變化的，通常只需兩種形狀，我們用符號“0〞和“1〞來表示這兩種形狀。例如電位的高與低、三極管的飽和與截止等?！?〕數(shù)字電路易于集成化；〔3〕抗干擾才干強，精度高，邏輯關(guān)系確定，電路調(diào)試方便；〔4〕易保管,嚴密性好?！?〕通用性好，可采用規(guī)范化的邏輯部件來構(gòu)成各種各樣的數(shù)字系統(tǒng)，而且是很多電子系統(tǒng)的改良和晉級的方向。簡單地說，數(shù)字電子技術(shù)是一門研討數(shù)字信號的編碼、運算、記憶、計數(shù)、存儲、丈量和傳輸?shù)目茖W技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)有以下特點：數(shù)字電路在研討的對象和方法上都跟模擬電路有很大的不同，表6.1把它們作了一個簡單的對比。表6.1模擬電路與數(shù)字電路的比較內(nèi)

容模擬電路數(shù)字電路工作信號模擬信號數(shù)字信號管子工作狀態(tài)放大飽和導通或截至基本單元電路放大器邏輯門、觸發(fā)器研究對象放大性能邏輯功能分析工具圖解法、微變等效電路法真值表、卡諾圖、邏輯表達式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、布爾代數(shù)數(shù)字電路的學習方法初學者該當在學習方法上順應(yīng)數(shù)字電路的特點，才干獲得良好的效果。

1、學習數(shù)字電子技術(shù)，首先要培育對該門課程的興趣。2、數(shù)字電子技術(shù)是一門實際性很強的學科，只需經(jīng)過多做實驗、課上仔細聽講，仔細看演示，課下多練習，多看電子刊物，自動分析設(shè)計常用數(shù)字電路系統(tǒng)，才干不斷提高不斷提高實際才干。3、數(shù)字電子技術(shù)是一門運用性很強的學科，在學習過程中應(yīng)重電子器件功能及運用，輕內(nèi)部構(gòu)造分析。掌握各種電子器件的符號、特性和運用方法；學會查閱手冊、選擇元器件參數(shù)；重集成電路芯片的外特性，而內(nèi)部電路可當一黑盒子處置等。4、由于數(shù)字集成電路技術(shù)的高度開展，數(shù)字電路更鮮明地表達了管路合一的特點。初學者應(yīng)充分留意這一特點。普通來說，學習電路構(gòu)造不是我們的目的，目的是掌握電路功能。數(shù)字電路的分類〔1〕按照邏輯功能的不同特點，邏輯電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。組合邏輯電路是指電路在任一時辰的輸出形狀只與同一時辰的各輸入形狀的組合有關(guān)，而與電路在前一時辰的輸出形狀無關(guān)。圖6.1組合邏輯電路模型圖中X1、X2、X3…Xn表示n個輸入信號，Y1、Y2、Y3…Ym表示m個輸出信號。那么輸出表達式為：時序邏輯電路是指電路在任一時辰的輸出形狀不僅與該時辰的輸入形狀有關(guān)，還與電路在前一時辰的輸出形狀有關(guān)。圖6.2時序邏輯電路模型記憶元件即存儲器件的種類很多，如觸發(fā)器、延遲線、磁性器件等，但最常用的是觸發(fā)器?！?〕按照數(shù)字電路集成度的不同，邏輯電路通常分為SSI、MSI、LSI、VLSI。集成度：普通把一塊芯片中含有等效邏輯門的個數(shù)或元器件的個數(shù)稱為集成度。表6.2數(shù)字集成電路按集成度分類二、課程內(nèi)容概要數(shù)字電子技術(shù)課程內(nèi)容體系可以概括為：第一單元：數(shù)字電子技術(shù)的根底知識。數(shù)制與編碼；邏輯代數(shù)根底；集成邏輯門電路。第二單元：組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設(shè)計。組合邏輯電路；觸發(fā)器；時序邏輯電路；脈沖產(chǎn)生與整形電路。第三單元：電子技術(shù)和方法綜合運用。第四單元：實驗。數(shù)制與編碼的概念及相互轉(zhuǎn)換方法；十進制--二進制--八進制--十六進制；8421BCD碼。邏輯代數(shù)根底；邏輯代數(shù)是一門運用數(shù)學，是用于邏輯分析與設(shè)計的數(shù)學工具。邏輯函數(shù)的四種表示方法：邏輯函數(shù)表達式、真值表、卡諾圖、邏輯圖。如：F=AB〔與邏輯〕。第一單元：數(shù)字電子技術(shù)的根底知識表6.2與邏輯運算真值表圖6.3F卡諾圖與邏輯圖〔1〕組合邏輯電路的分析與設(shè)計；根本邏輯單元是門電路；

第二單元：組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設(shè)計圖6.4與、或、非門圖6.5與非、或非、異或門組合邏輯電路根本分析方法；

舉例1組合邏輯電路根本設(shè)計方法；

舉例2典型模塊：常見的組合邏輯電路有加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)值比較器等。舉例3〔2〕時序邏輯電路的分析與設(shè)計；根本邏輯單元觸發(fā)器；觸發(fā)器的共性：觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定的形狀，分別用二進制數(shù)碼0和1表示；由一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)態(tài)需求有外界信號的觸發(fā)；具有兩個輸出端，原碼輸出和反碼輸出。根本RS觸發(fā)器：鐘控RS觸發(fā)器：圖6.6根本RS觸發(fā)器邏輯圖與符號圖6.7鐘控RS觸發(fā)器邏輯圖與符號D觸發(fā)器：T觸發(fā)器：圖6.8D觸發(fā)器邏輯圖與符號圖6.9T觸發(fā)器邏輯圖與符號JK觸發(fā)器：圖6.10JK觸發(fā)器邏輯圖與符號時序邏輯電路分類：同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路。時序邏輯電路根本分析方法；舉例1時序邏輯電路根本設(shè)計方法；舉例2典型模塊：常見的時序邏輯電路有計數(shù)器、存放器、移位存放器等。舉例3實際教學模塊旨在提高學生的實踐操作動手才干和技術(shù)運用才干。實際教學以工程為主線，培育學生分析問題、處理問題的才干，分三部分展開，如圖6.11所示。

實驗工程根底性實驗提高性實驗綜合性實驗→→→圖6.11以工程為主線的實驗教學第三單元：實驗根底型實驗：諸如門電路、觸發(fā)器的功能測試及常用的中規(guī)模集成組合電路、集成時序電路的功能測試等根底實驗內(nèi)容，旨在強調(diào)根本實驗技藝、根本實驗知識與根本實驗方法的重要性。提高型實驗：例如一些較為簡單的課題，這些課題的電路規(guī)模相對較小，設(shè)計比較容易，學生力所能及，如智力競賽搶答器、交通燈控制器等。綜合性實驗：例如電路規(guī)模相對較大的課題，如具有報時和時、分、秒顯示的數(shù)字鐘、數(shù)字電壓表等。假設(shè)這類電路完全由學生獨立設(shè)計，那么有難度。因此，教師將參考電路提供應(yīng)學生。因此類工程任務(wù)量較大，可模擬科研任務(wù)中的課題擔任人制度，實行團隊做業(yè)，充分發(fā)揚學生的團隊精神。課程設(shè)計課程