《电工与电子技术》第10章数字电路的基本知识.pptVIP

第10章

数字电路的

基本知识第10章数字电路的基本知识10.1概述10.2逻辑门电路10.3逻辑函数的化简10.1概述10.1.1数字信号10.1.2数制和码制10.1.3数字电路10.1.1数字信号在时间和数值上都是连续变化的信号称为模拟信号。在时间和数值上都是离散的信号称为数字信号。数字信号常用二值量信息来表示，即高电平和低电平，这可以用最简单的数字“1”和“0”表示。1．数字信号2．实例——光电计数器当传送带上有啤酒瓶时，光源发出的光线被啤酒瓶阻挡而不能到达光敏元件，使光电转换电路输出一个高电平。由于该高电平是随啤酒瓶的出现而存在，因而是短暂的，这种信号称为脉冲信号。该脉冲的个数即是啤酒瓶的只数。然后先对脉冲信号进行放大，使它的幅度增大；再对这一信号整形，使它成为规则的矩形脉冲，以便于计数器计数，并通过译码显示电路即能在显示屏上显示出啤酒瓶的个数。3．矩形脉冲波形——Um表示脉冲电压的最大变化幅度；tW称为脉冲宽度；T表示在周期性重复的脉冲系列中两相邻脉冲之间的时间间隔，称为脉冲周期；单位时间内脉冲重复的次数，称为脉冲频率，可见f=1/T。1.十进制数—用0，1，2，3，……，9十个数码按照一定的规律排列起来表示数值的大小。十进制数是以10为基数的计数体制，其计数规律是“逢十进一”。例如129可写成129=1×102+2×101+9×100（100、101、102……称为各位的权）10.1.2数制和码制2.二进制数—用0和1两个数码按照一定的规律排列起来表示数值的大小。二进制数是以2为基数的计数体制，其计数规律是“逢二进一”。例如4位二进制数1001可表示为（1001）2=（1×23+1×22+0×21+1×20）10=（13）10这里20、21、22……，分别称为各位的权。3.二-十进制码（BCD码）（1）编码—用二进制代码表示文字、符号等特定的信息的过程，称为编码。（2）二－十进制码，又称BCD码——它是用四位二进制数组成一组代码，表示一位十进制数。十进制数的基数是10，四位二进制数共有24=16种不同组合。因此，选取哪十种组合的编码方案有多种。8421BCD码是采用自然二进制数0000~1001十个数码，是一种有权码，8421就是指各位的权分别为8、4、2、1。十进制数转换成8421BCD码只要把每一位十进制数用自然二进制代码表示即可，例如(219)10=(001000011001)8421BCD10.1.3数字电路1.数字电路——处理数字信号的电子电路称为数字电路，如计数器、译码显示器等都是数字电路。2.数字电路的特点——由于数字电路处理的信号不是高电平就是低电平，因此在数字电路中的晶体管多数工作在开关状态，即要么饱和导通，要么截止，这就对电路的精度要求不高、功耗小、便于集成化。除此之外，数字电路还有许多特殊的优点，如抗干扰能力强、工作速度高、可靠性好。3.数字集成电路（1）从集成度来看，有小规模集成电路（SSI）（每个芯片含有10—100个元件）、中规模集成电路（MSI）（每个芯片含有100—1000个元件）、大规模集成电路（LSI）（每个芯片含有1000—10000个元件）、超大规模集成电路（VLSI）（每个芯片含有10000—100000个元件）、超超大规模集成电路（VVLSI）（每个芯片含有1000000个以上元件）。（2）从工作速度来看，有低速集成电路（工作速度大于40ns）、高速集成电路（工作速度小于6ns）。从电路结构来看，有TTL电路、CMOS电路。TTL电路，即晶体管—晶体管逻辑电路，它发展早、工艺成熟、工作速度高、价格低；CMOS电路，即互补金属—氧化物—半导体集成电路，它集成度高、功耗低、电源电压范围宽（3—18V）、抗干扰能力强。10.2逻辑门电路10.2.1与逻辑、与门电路10.2.2或逻辑、或门电路10.2.3非逻辑、非门电路10.2.4复合门电路10.2.5数字集成门电路的使用10.2.6逻辑门电路应用实例10.2.1与逻辑、与门电路2．集成与门电路与门电平关系真值表3．与逻辑表达式由与门的真值表可知，与逻辑的基本运算规则如下：0·0=00·1=01·