数字电子技术基础(整理笔记)

数字电子技术基础知识总结一、模拟电路与数字电路的定义及特点:模拟电路（电子电路）模拟信号处理模拟信号的电子电路。

“模拟”二字主要指电压（或电流）对于真实信号成比例的再现。

其主要特点是:1.函数的取值为无限多个；2.当图像信息和声音信息改变时, 信号的波形也改变, 即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上）。

3、初级模拟电路主要解决两个大的方面: 1放大、2信号源。

4.模拟信号具有连续性。

数字电路（进行算术运算和逻辑运算的电路）数字信号用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路, 或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能, 所以又称数字逻辑电路。

其主要特点是:1.同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础, 使用二进制数字信号, 既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等）, 因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。

2.实现简单, 系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路, 可靠性较强。

电源电压的小的波动对其没有影响, 温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。

3.集成度高, 功能实现容易集成度高, 体积小, 功耗低是数字电路突出的优点之一。

电路的设计、维修、维护灵活方便, 随着集成电路技术的高速发展, 数字逻辑电路的集成度越来越高, 集成电路块的功能随着小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。

电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。

对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路, 通过编程的方法实现任意的逻辑功能。

二、模拟电路与数字电路之间的区别模拟电路是处理模拟信号的电路;数字电路是处理数字信号的电路。

20XXKnowledge Points知识点汇编《数字电子技能》知识点第1章数字逻辑根底1．数字信号、模仿信号的界说2．数字电路的分类3．数制、编码其及转化要求：能娴熟在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行彼此转化。

举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD4．根本逻辑运算的特色与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变 1， 1变零；要求：娴熟运用上述逻辑运算。

5．数字电路逻辑功用的几种表明办法及彼此转化。

①真值表（组合逻辑电路）或状况转化真值表（时序逻辑电路）：是由变量的一切或许取值组合及其对应的函数值所构成的表格。

②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。

③卡诺图：是由表明变量的一切或许取值组合的小方格所构成的图形。

④逻辑图：是由表明逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。

⑤波形图或时序图：是由输入变量的一切或许取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。

⑥状况图（只需时序电路才有）：描绘时序逻辑电路的状况转化联系及转化条件的图形称为状况图。

要求：把握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）办法之间的彼此转化。

6．逻辑代数运算的根本规矩①反演规矩：关于任何一个逻辑表达式Y，假如将表达式中的一切“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式便是函数Y的反函数Y（或称补函数）。

这个规矩称为反演规矩。

②对偶规矩：关于任何一个逻辑表达式Y，假如将表达式中的一切“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量坚持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y＇，Y＇称为函Y的对偶函数。

第6章时序逻辑电路6.1复习笔记本章系统地讲述了时序逻辑电路的工作原理和分析方法、设计方法。

首先讲述了时序逻辑电路在逻辑功能和电路结构上的特点以及分析时序逻辑电路的具体方法和步骤。

然后介绍了移位寄存器、计数器、顺序脉冲发生器等各类时序逻辑电路的工作原理和使用方法。

最后介绍了时序逻辑电路的竞争-冒险现象。

一、概述时序电路称为状态机（简称SM）、有限状态机（FSM）或算法状态机（ASM），工作时在电路的有限个状态间按一定的规律转换，关于时序电路的要点总结如表6-1-1所示。

表6-1-1时序电路要点总结二、时序逻辑电路的分析方法1．同步时序逻辑电路的分析方法分析一个时序电路，就是要求找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。

由于同步时序电路中所有触发器都是在同一个时钟信号操作下工作的，因此分析方法比较简单。

分析同步时序电路时一般按如下步骤进行：（1）由逻辑图得到每个触发器的驱动方程；（2）将驱动方程代入相应触发器的特性方程，得到状态方程；（3）得到整个时序电路的状态方程组；（4）根据逻辑图得到电路的输出方程。

2．时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、状态机流程图和时序图（1）状态转换表：①状态方程和输出方程中代入任意一组输入变量及电路初态的取值；②计算出电路的次态和现态下的输出值；③将其再代入状态方程和输出方程；④得到一组新的次态和输出值；⑤将所有计算结果列成真值表的形式，得到状态转换表。

（2）状态转换图：将电路的各个状态用圆圈表示，状态转换方向用箭头表示。

箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。

输入变量取值通常写在斜线以上，输出值写在斜线以下。

（3）状态机流程图（SM图）：SM图表示在一系列时钟脉冲作用下时序电路状态转换的流程以及每个状态下的输入和输出。

SM图常用图形符号见表6-1-2。

表6-1-2SM图常用图形符号（4）时序图：在输入信号和时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化的波形图称为时序图。

数字电子技术基础备课笔记汤洪涛一、课程简介《数字电子技术基础》是电力、计算机工程类各专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及应用的学科。

数字电子技术包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、VHDL 语言、脉冲信号的产生与整形和A/D与D/A转换器等内容。

本课程以小规模集成电路为基础，（门电路）以中规模集成电路为主，着重介绍各种逻辑单元电路，逻辑部件的工作原理，分析逻辑功能，介绍逻辑电路的分析方法和一般数字电路的设计方法。

二、各章节主要内容和基本要求第一章数制与码制：它是整个数字逻辑电路的基本知识，要求能够熟练掌握；第二章逻辑代数基础：它是整个数字逻辑电路的分析工具，要求能够熟练掌握和应用，其中逻辑代数化简法和卡诺图化简法是重点掌握内容。

第三章逻辑门电路：是组成逻辑电路的基本单元，它相当于模电中的二极管、三极管。

基本门电路有DTL（二极管门）、TTL（三极管门）、MOS（场效应管门），要求掌握它们的组成原理。

第四章组合逻辑电路：它是数字电子技术的一大类，要求掌握组合逻辑电路的分析和设计方法，即已知逻辑电路，请分析该电路的所能实现的逻辑功能；或已知该电路的所要实现的逻辑功能，请设计逻辑电路的来实现其逻辑功能。

当然，设计电路就有一个电路的优化设计问题，如何选择最少的基本逻辑单元电路或最廉价的或最方便的基本逻辑单元电路来就可以实现所需要的逻辑功能。

（只考虑输入、输出之间的逻辑关系）第五章触发器：触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元，掌握触发器的基本特点、工作原理和分析方法等。

第六章时序逻辑电路：要求掌握时序逻辑电路的分析、波形的绘制等。

第七章半导体存储器：主要讲述动静态的RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）要求掌握它们的基本概念及其应用。

第八章以后的章节不做讲解好要求，让大家以后如果接触到相关知识时可以查阅。

第一章数制和码制本章要求：掌握十进制、二进制、十六进制、八进制之间的转换1.1 概述一、电子信号的分类：电子电路中的信号可分为两类：1、一类是时间和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，例如音频信号、温度信号等；2、另外一类是在时间或数值上断续变化的信号，即离散信号，称为数字信号，例如工件个数的记数信号，键盘输入的电信号等。

《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1．数字信号、模拟信号的定义2．数字电路的分类3．数制、编码其及转换要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。

举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4．基本逻辑运算的特点与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变 1， 1变零；要求：熟练应用上述逻辑运算。

5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。

①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。

②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。

③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。

④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。

⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。

⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。

要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。

6．逻辑代数运算的基本规则①反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y （或称补函数）。

这个规则称为反演规则。

②对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y ＇，Y ＇称为函Y 的对偶函数。

数字电子技术考研《数字电子技术基础》考研复习笔记第1章数制和码制1.1 复习笔记本章作为《数字电子技术基础》的开篇章节，是数字电路学习的基础。

本章介绍了与数制和码制相关的基本概念和术语，包括常用的数制和码制，最后给出了不同数制之间的转换方法和二进制算术运算的原理和步骤。

本章重点内容为：不同数制之间的转换，原码、反码、补码的定义及相互转换，以及二进制的补码运算。

一、概述1数码的概念及其两种意义（见表1-1-1）表1-1-1 数码的概念及其两种意义2数制和码制基本概念（见表1-1-2）表1-1-2 数制和码制基本概念二、几种常用的数制常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制几种。

任意N进制的展开形式为：D＝∑k i×N i式中，k i是第i位的系数，N为计数的基数，N i为第i位的权。

关于各种数制特征、展开形式、示例总结见表1-1-3。

表1-1-3 各种数制特征、展开式、示例总结三、不同数制间的转换1二进制转换为十进制转换时将二进制数的各项按展开成十进制数，然后相加，即可得到等值的十进制数。

例如：（1011.01）2＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝（11.25）10。

2十进制转换为二进制（1）整数部分的转换：将十进制数除以2，取余数为k0；将其商再除以2，取其余数为k1，……以此类推，直到所得商等于0为止，余数k n…k1k0（从下往上排）即为二进制数。

以273.69为例，如图1-1-1所示。

（2）小数部分的转换：将十进制数乘以2，取乘积的整数部分为k－1；将乘积的小数部分再乘以2，取乘积的整数部分为k－2，……以此类推，直到求出要求的位数为止，k－1k－2k－3…（从上往下排）即为二进制数。

以273.69为例，如图1-1-2所示。

图1-1-1 十-二进制整数部分的转换图1-1-2 十-二进制小数部分的转换所以（273.69）10＝（100010001.1011）2。

第一章数字逻辑基础1.1 数字电路概述1.1.1 数字电路与模拟电路电子电路根据其处理的信号不同可以分为模拟电子电路和数字电子电路。

1.模拟信号和模拟电路模拟信号：在时间上和数值上都是练习变化的信号。

模拟电路：处理模拟信号的电子电路。

2.数字信号和数字电路数字信号：在时间上和数值上都是离散（变化不连续）的信号。

数字电路：处理数字信号的电子电路。

3.数字电路的特点①数字电路内部的晶体管（包括单、双极型）主要工作在饱和导通或截止状态；模拟电路内部的晶体管主要工作在放大状态。

②数字电路的信号只有两种状态：高电平和低电平，分别对应于（或代表）二进制数中的1和0，表示信号的有或无，便于数据处理。

③数字电路结构相对简单，功耗较低，便于集成。

④数字电路抗干扰能力强。

其原因是利用脉冲信号的有无传递1和0的数字信息，高低电平间容差较大，幅度较小的干扰不足以改变信号的有无状态。

⑤数字电路不仅能完成数值运算，而且还能进行逻辑运算和比较判断，从而在计算机系统中得到广泛应用。

4.数字电路的分类①按电路的组成结构可分为分列元件电路和集成电路。

②按数字电路集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。

③按集成电路内部器件可分为双极型和单级型。

④按电路的逻辑功能可分为组合逻辑和时序逻辑电路。

1.1.2脉冲波形参数数字电路信号中，研究的对象是一些不连续的突变的电信号，作用时间很短，所以也称为脉冲信号。

脉冲信号波形形状很多，主要有方波、矩形波、三角波、锯齿波等。

①脉冲幅度Um。

脉冲电压变化的最大值，即脉冲波从波底至波顶之间的电压。

②上升时间t r。

脉冲波前沿从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。

③下降时间t f。

脉冲波后沿从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。

④脉冲宽度t w。

脉冲波从上升沿的0.5Um至下降沿0.5Um所需的时间。

⑤脉冲周期T。

在周期性脉冲信号中，任意两个相邻脉冲上升沿（或下降沿）之间的时间间隔。

⑥重复频率f（单位：Hz）。