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数字电子技术备课材料 引言：目前数字电路在通信、电视、雷达、计算机、自动控制、电子测量仪器等方面已得到广泛的应用。随着集成电路的发展，特别是中、大规模和超大规模数字集成电路的发展，将对各类电子系统的设计、制造和应用都产生深远的影响。例如：用数字电路构成的数字通信系统，与传统的模拟通信系统相比较，不仅抗干扰能力强，必威体育官网网址性好，适于多路远程传输，而且还能应用计算机进行信息的处理和控制，实现以计算机为中心的自动交换通信网。这种通信与计算机的结合正是工业发达的一种标志。又如，用数字电路构成的测量仪器，与模拟测量仪器相比较，不仅测量精度高、测试功能强，而且还便于进行数据处理，实现测量自动化、智能化。总之，随着数字电子技术领域的发展与扩大，电子技术将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门中去，并产生越来越深远的影响。因此，数字电路的分析与设计，将是现代电子工程人员、现代中学物理教师所必备的专业基础知识。 第一章 数字逻辑基础 模拟信号与数字信号 一、从信号的角度看： （一）、信号：电子电路中的工作信号可分为两种类型即模拟信号和数字信号。 模拟语言的音频信号 模拟信号：模拟图象的视频信号 特点：连续变化 模拟温度、电压等物理量变化的信号 信号： 汽车在运行时速度表上的读数 数字信号：工厂的产品统计表 特点：非连续变化 路灯的开与关 （二）、数字电路包含的内容 数字电路包含的内容是：信号的产生、放大、整形、传送、控制、记忆、计数及运算。 （三）、数字电路的特点： 1．由于数字信号是不随时间连续变化的，所以构成数字电路的二极管、三极管等有源器件都是工作在开关状态。（断开或接通、饱和或截止） 2．研究对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系。因此其分析工具主要是逻辑代数，表达电路功能的主要是真值表、逻辑表达式及波形图等。 3．其电路的状态只有“0”、“1”两种情况。 二、从波形的角度看 模拟波形是连续变化的，而数字波形则是非连续变化的。 如：正弦波 周期性数字波形 非周期性数字波形 三、对数字波形的分析和讨论 与模拟波形不同，数字波形有周期性波形和非周期性波形之分。 周期性数字波形常用周期T或频率f来描述；而非周期性脉冲波形则常用脉冲重复频率来表示。 1．占空比：q ％＝ｔｗ／ｔ×100％ tw表示脉冲波形的脉冲宽度，t表示脉冲波形的周期。 2．上升时间t和下降时间tf。 在理想状态下，上升时间和下降时间均为零。而实际的数字波形却不是理想的，它的上升时间和下降时间均为有限值。 上升时间tτ：脉冲信号的上升沿从10%到90%所经历的时间； 下降时间tf ：脉冲信号的下降沿从90%到10%所经历的时间； 3．脉冲宽度tw：脉冲幅值的50%的两个时间点所跨越的时间。 第二节 数字电路 概述：现代数字电路是用半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成的。逻辑门是其基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类别。 一、数字电路分类 1．数字电路的结构：以二值数字逻辑为基础。 2．数字电路的信号：是离散的数字信号。 3．数字电路中的电子器件：二极管、三极管和场效应管。其工作状态应是开关状态。（两种状态：饱和状态、截止状态） 4．数字集成电路所用的材料：以硅材料为主，以化合物半导体材料如砷化镓为辅。 5．数字集成电路的分类：（从集成度角度）小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模等五类。 6．数字集成电路中的集成度：指每一芯片中所包含的三极管的个数。 二、数字电路的分析方法和测试技术 1．数字电路的分析方法 主要是研究电路的输出与输入之间的逻辑关系。不能采用模拟电路的分析和计算方法。所用的数学工具是逻辑代数，表达电路主要功能的方式为功能表、真值表、逻辑表达式和波形图。 2．数字电路的测试技术 安装完成后，必须经过严格的测试才能使用。常见的测试工具主要有： 数字电压表 电子示波器 第三节 数制 一、数的几种常用进制 常用进制有10进制、2进制、8进制、16进制等。 （一）10进制（D） 1．10进制：常用进制，有10个数符，其特点是逢十进一。其实质是：所谓十进制就是以10为基数的计数体制。 2．10进制的表达式：从理论上讲，任意一10进制数可以表示为 ND =ΣKi×10i i从-∞到∞ 归纳起来，10进制的主要特点是：（1）有10个不同的数码；（2）计数基数为10；（3）可以用多项式表示。 如：10进制数：4362 其表述方法为：4×103+3×102+6×101+2×100 又如：