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项目一 数字电子技术基础 模块 逻辑代数基础 授课 班级 ×××× 时间 ××年×月×日 授课 班级 时 间 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 授课章节 目的 和 要求 1、理解并掌握数制及其转换方法； 2、熟练掌握逻辑变量及逻辑含义； 3、掌握逻辑函数的几种表示方法； 4、了解数字电子技术的理论基础，可联系后续课程和相关领域。 重点 和 难点 重点：逻辑函数的代数公式法化简； 难点：代数化简； 一．数字信号和模拟信号 在我们生活的周围中存在许多物理量，我们分析它们的信号波形可以发现有两种性质不同的物理量。（见图1和图2） 图1 模拟信号 图2 数字信号 模拟信号：在时间上、数值上均连续的信号。即，数值随时间作连续变化的。典型代表是温度、速度、压力、磁场、电场等物理量通过传感器变成的电信号。 数字信号：在时间上和数值上均离散的信号。即，在时间上是断续的，在数值上也是不连续的。典型代表是方波。 二．数字电路和模拟电路 模拟电路：用于传递、处理模拟信号的电子线路。输入信号为模拟信号，输出信号为模拟信号。模拟电路已经渗透到各个领域，如无线电通信、工业自动控制、电子仪器仪表、以及文化生活中的电视、录音、录像等家用电器中（也有采用数字电路的）。 数字电路：用于传递、处理数字信号的电子线路。输入信号为数字信号，或输出信号为数字信号。即，能够实现对数字信号的传输、逻辑运算、控制、记数、寄存、显示及脉冲信号的产生和转换。数字电路被广泛地应用于数字电子计算机、数字通信系统、数字式仪表、数字控制装置及工业逻辑系统等领域。 与模拟电路相比，数字电路的优点是： （1）便于集成生产，通用性强，使用方便。如计算机 （2）抗干扰能力强。如数字通信 （3）易于存储、加密、压缩、传输和再现。如光盘和数字通信 三．数字电路 1．逻辑电路和逻辑电平 数字电路又叫做逻辑电路，研究的主要问题是输出数字信号与输入数字信号的逻辑关系。以图2为例，数字信号在数值上是不连续的，反映在电位上就有高低电平之分，分别用数码0和1表示。 高电平 低电平 正逻辑关系 1 0 负逻辑关系 0 1 此时的数码0和1不再表示两个数字，而是代表了两个相反的逻辑状态。如高电平与低电平，开与关，导通与截止，是与非等等。相应的，此时的数码0和1进行的运算不再是算术运算（加减乘除），而是逻辑代数运算（与或非）。 数字电路研究的是数字信号的逻辑关系，进行逻辑代数运算，所以数字电路又叫做逻辑电路。 2．数字电路的分类 （1）按电路结构不同，可分为分立电路和集成电路两种。 分立电路由二极管、三极管、电阻、电容等元件组成。集成电路则通过半导体制造工艺将这些元件做在一片芯片上。 随着集成电路技术的不断发展，具有体积小、重量轻、功耗小、价格低、可靠性高等特点的集成电路会逐步代替体积大、可靠性不高的分立电路。 集成电路按集成程度的不同可再细分为小、中、大、超大规模集成电路。 每片小规模集成电路含有10—100个元件，如逻辑门、触发器等逻辑单元电路； 每片中规模集成电路含有100—1000个元件，如计数器，译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、数值比较器、转换电路等逻辑部件； 每片大规模集成电路含有1000—1万个元件，如中央控制器、存储器、转换电路等逻辑系统；每片超大规模集成电路含的超过1万个元件，如单片机等高集成度的数字逻辑电路。 （2）按制作工艺不同，可分为双极型和单极型两类。双极型电路即TTL型，是晶体管—晶体管逻辑门电路的简称，主要由双极型三极管组成，TTL集成电路生产工艺成熟，产品参数稳定，工作可靠，开关速度高，因此应用广泛；单极型电路即MOS型，是金属—氧化物—半导体场效应管门电路的简称，主要由场效应管级成，优点是低功耗，抗干扰能力高。 （3）按结构和工作原理不同，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。如果一个逻辑电路在任何时刻的输出状态只取决于当时的输入状态，与电路原来的状态无关，则该电路称为组合逻辑电路；如果在任一时刻，电路的输出状态不仅取决于当时的输入状态，还与前一时刻的状态有关，则该电路称为时序电路。 3．脉冲波形的主要参数 理想的数字信号为矩形波，波形为 实际电路中不可避免存在储能元件（电容、电感），数字信号波形为 有关参数： （1）脉冲幅度 脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏（V） （2）脉冲上升时间 脉冲波形从0.1U上升0.9U所需的时间。 （3）脉冲下降时间 脉冲波形从0.9U上升0.1U所需的时间 脉冲上升时间和脉冲下降时间越短，实际