本课与其程它课的关程系电路析、 分路分电、析模拟子技电术 字电数技术子(数电子字学 数字)电子术技数(电字学子) 汇编言语程设计序 算计机成原理组 微计算机原理及接口型技 术算计体机系结构计 机外部设算备第1章数字电路概述1

学会学习

一个人学校学习在知的80%识终用不生上， 个一在人学学习校的识知08%终生用不上，我们那为什还么 08终生用不上 %在要校孜学孜不地倦学呢？我们实习际上直在一习一种学 学要在学孜校不孜地学习呢？ 倦习法。方上走社马会上会现发些问题一在摆面前你。习 方法。上走社会马上发现一会问题摆些你面在前这。时 候需就要新重习了学。触旁通类举一，三，反就需 要重新习学。触类旁通了，举一三反要，个看人本的 事悟性了。或不断学有能力的人一定习社会适是应强的人力 或，悟性。了不有学断能力习人的定是社会一应适力强的人，社会适应 强力人的，定比别一人容易成功 。会社适力强应的人一，定别比容人成功易。我常常羡慕们别人成 ，那功只是一个果结。我应们该慕羡程，过会学学。 习成功人那，是一只结果个我。应该们羡过程，慕会学习学。不怕自 掌握己的知过时，只识掌握要学习了方， 不法怕己自握掌知识过时，只的要握了学掌习法，方有又习学 愿望的成，功就离你进了大一。步的愿望 成功就离，进你一大步。了知道要有的成功所是都一 步走出步的来。步步 出走来。

第1的章数字路概述

电2

数字电子术的发展技方向模由拟电技子、数术字子电技术部两分构。成电子 技由模拟电子技术、数术电字子技术部分构两成。随 着晶管、体成集路的电明发和大应用，在量各的应用领自都得到了长域足的发， 随展着体晶、管集成路的电发明和大应量，用各自的应用领域在得到了长足的都发，展产更 品日是新月异。 是日新月异 模。电子拟技术是整个电子术的基技，在础信放号大功率放、大、整流压、模拟量稳反、馈 模电拟子技是术个电整子技的术础基，在信放号大、率功大、整流放稳压模、拟反馈量、 是个电子技整术的基 混础频调、解调电制领域路有无具替法代的用。例如作保真高Hi Fi()音的系统箱( H的音箱系统i、 混、调频解制电路调域具有领法替代无的作。用如高保真(H例iFi)-的箱系统、移动音通 领讯的高频域发射机。等领 域的频发高射机等 与。模电路相比拟，字电路数具有精高度稳、性好定、干扰能力强、抗与模拟电路 相，数字电路具有精比高、稳定性好、度抗扰能干强力程序、软件控等制一 系优列点从目。前的的展发势来趋看，一些除特领域外殊以前一，些模

拟电路应用场的合，系列优 。从点目前的发的展趋来势，除一些看特殊领外，以域前些一模电路拟的用场合，应 有逐步大数被字路所取代电趋势的如数，滤字器波等 大有。逐步数字被电路取所的代势趋如数字，滤波器等 数。字子技术电目前在向两也个截然反相的方发向，一展是于基通用理处的器软件发技术开， 字电子技数术目前在也两向截然相反个的向方发，展一是基通用于处理器软件的发开技， 术目前也在两个截向相反然方的发展向比如单片机、 SDPPLC等、技术 其特点在是一通个处理用(器PC U等术， (CP技U )如单片比、DSP机P、LC等术技，特其点是一个通用处理在器(PU)的基C上结础少合的硬 单片量机件电 设路计来完成统的系硬电路，件将而要主精力中在集算、 件电法路设来完成计系的统件电硬路而将，主精要力集中在算法数、处据理等件层次软上 的系方统法其。个极端的例子一就是现在计算的技机，硬件术路全电部是准标的 、统方法。其一个系端的例子就是极现的计在算技术机，硬电件路全是标准的、在部市场上可 买得到以的，其优是…点；…缺是 可点买以到的得，其点优 ；是点是缺…… 。 另一。方个向是基于PCLDF/PGA可编的逻程器件辑系的统发，其特开是点算将法 另、一个方向基是CP于D/LPGAF可编的逻辑器件的系程开统发其，特是将算法点、数据加工 PLDC/PFA的可编G逻辑器件程的系开统 发工作全等部融入系的硬统件设计当， 中线线的与互”联中完成当数对的据加工 。等作工部全融系入统硬的设件当中，计在线“与的线联互”当中完对成数的据加。工第章1数电字概路 述

3前言

追求最佳是人类本的之性一 “钱”是类至今为人找到的最止物佳交质 换形式 金(万钱” 能换形(式金钱万“能) ”电“”是类人今为至找到止的最能量佳 形式电统(治能了领域量) 统治电了量领域能 )“数-字b-i”是t人至今为类找止的最佳到数字 是 人类今为止找至到最佳 的息信达形式表(息统信于数字)一 信表达形息式(息统一于数字)信第章数字1电概路 4述

主要容第 1内章第 2章 第 3章 第 4章 第5章 第 章 第68章 第9章 制数转与换基 逻本电路辑集 逻成辑电路 组合逻辑电路 门触器 发序时逻辑电 存储器和可编程路辑器逻件A/ DD/和转A器换 转和换器第章1数电路概字述 5

第1章数 转制 换章

6

目 录1 述概2 进 计数位 值 数值3转换 数4制间的转换 之5常用代 码 数6电字路 字电路E数A仿真分D与设析计 真分仿析设与计第1数字章路概述

电7

1概 电子技述是术02纪世发展迅最、 速子技电是术 纪世展发迅最速、应最用广泛 的纪世展最发迅速

技术，已使人们日常生活的发了生本的根革。变 术技，已使们的日人常生发活了根生的变本。革在 我们日常的活中生有多数字很子电品，产 在我们的常生日活中有多数字很电子产品如 ，算计、数码机机 摄相机像 手、机 像机、 摄计机、数算相机/码摄像机、手机DV、D 、 MP3、MP/以4数字电及等。 以视及字数电等。视 及以字电视等 因数，此 因，分此析和计设字数电路已为成现工程设 代不可缺计少部的分。计不可 少的缺分部。第1数字电章概路

8述

1

1. 数信号与模拟字信号在子电路电，产生中传递、 、在电电子中路，产、生递、加工和处传理的 信拟模信和号字数信两号大 类号可以为分拟信模和数字信号两号类。大号可以 分模为拟信号数字和信号大类。两

模拟号在时间和数信值上都连续的是模 拟信在号间时数和值都是连续的上即对，应 时间在和数值都是上续连于 任意间时均有确的定电或流电压，值于 任意时间均确定有电的或电流值压，并且 幅值是连其的续 正弦，信号波就典型的是模 幅值是拟续的连如正弦，波信号是就典型模的拟信号。 信 。号

1第数字电章路述

概9

.1 数1字信号模与信拟某天最低号温是气1° 5最，气高是25° 温 某天最低气温是 ，C,°高最气温是° ,则C一天的气温变化 连是的续 天的气。温变是连化续。

图1的-1第章1字电路数概 述0

11. 1字数信与模拟号号信与模信拟号同不数字，号在时信和间值上数 是与拟模号不信同，数信号在字时和间数上值 离散是的或者，是说连续的 不不连 续离的散，者或说不连续的，是且数值的其化 都是变某最小量值的个整数 倍都某个最是量小的值整数倍。 图1-第12章字数电路述概1 1

1. 2数电字路模拟电与路理模处拟号的电路信称模拟为路电。 处理模信号拟的电称为路拟电模。路模拟电路 处理数 信字的电号路为数字称路。电 理处数信字的号电路称为数电路。字 数字路电自 界然在存大的模量拟号和信数字号信及模 拟以系和数统字统系， 系拟和统字数系统，且并些系这统往并往非独 ，而是立相互渗透，因的在此行信进处号时理 是而互相透渗的，需要将 者两通接口电过路行进换。转需 要两者通过接将电路进口转换。 接行口电进行路转换第章数1字电概述路12

数字成电集路分类 的制从造工艺方来面分:类 制从工造艺方来面分类双极(型TLT型 极双(TT型L型)单极、(M型S型O和混合)型(BiCOSM)三。 类(TTL 极型单(MSO型 混和型合(iBCMS)三类O。 (OMS 类三

TTL型速 度、高功大耗 、TTL:型速高、度耗功、集大度低成 MS型 速度O、低耗小、 功MS型：O度速低、耗功、集小度成高BiC OMS充分发挥:

两种电路的优势， BiCOSM:充分挥发两种路电的势，优制但工造复杂 艺分发挥充两种电的优势路

1第章数电字路述概

31

数字成电路按集成集度类: 分字数成电集按路成集度分 类小模集成规路电SS(I:)片每件组含包01小规集模电成(S路IS:每片)组件包10-含01 0:)片每组包含件01 元个(件10- 20等个门效个 等效)门个 件元(10-或20等效门个)中 模集规电路成(MIS)每片：件包组含10中0模集规成路电M(SI:)每片件组含包01)0:每组件片含包01 1000个元0件(20- 200个等效 个等门效)门 0100个件(元2或-2000个效门等) 元个 件大规集成电模(路SLI:每)片组包件含001大0模集规成电路L(I)S:片组每包件含100)0每片：组包含10件001 00000个元件(10 -0010个0效等门 等效个)门100 00个0件元(10或-1000个等0效)门个 元件 大规模超集成路电(LVIS):片组件包含每 大规模超集成路电V(LIS:每)组片包含 件：)1 0000个0元以件( 1上000以个等上门效 1)0000个0元件以上或10(00个上等以门) 个元效以件 上个以等上门效第1章数电路概述字

41

.13 字电数路的优点随着规大模超大规模、数电路的出现字，及计算以机的普使遍用 随，着规大、超模大模数字规路电出的现，以及算机计的普遍用使数，字路 的应用领域越来越广泛电。目前数字，成集电路朝正高着度、低功速， 耗的应用领域越越广来。泛前，数字目集成路正电朝着速度、低高功耗大 规，和可模编的方程发向。 展规和模编程的可方向发。展数 字号的信点特( )1便存于储处理和、换。交字数通的信号形式和信计算所机用信号致，一(1 )于便储、存理和交处换数字。通的信信号形式和计算机用所号一信致 便，存储于 是都二制代进码因，此便于与计机算网联，都是二 制代码进，此便于因与算机联计网也便，用计于算对数字信机进 号存储、行理处和换，交使通可信网的管、理护实现维自化、动能化。 智行储、存处和交理，可使通信换网的理、管护维实现动自化智能、化 (。2抗干)能力强扰无噪、积累声在。模拟信通中，为提高了噪信，比要需在 ()抗2扰干力能强无、声噪积累在模。通拟信，中了为提高信噪比，抗干 能力强 信号扰传过输程及时中对减的衰输信号传行放进，大信号传 输程中及过对时减衰传的信号输行放大，进号在传信过程输不可 避免中叠地加上噪的也声被时放大。随着传输距同离增加的 ，避免地加叠上噪声的被也时同放。随大传输距着离的增，噪加累积越来 声多，越致以传使输质量严恶重。 越多，化致以传输质量使重恶化。 严于数字通信对由，于字数信号的值幅有限为个离散值通常取(两个值)幅 于数对字通信，于数由字信号的值幅为有限个散离值通常取两(幅值个， 在传)过程中虽输然也到受噪的干声，但扰当信比恶噪到一化程定时度 ，在输传过中虽程也然受噪到声的扰，但干信噪比当恶到化一定度程时， 在适即当距的离采判用决生的再法方，在 适的当离距用判采再生决方法的，再生没有成声干扰噪和的原送端一 样的发字信号，所以数可现实距长离质量的高传。输样 的字数号，信以所实可长距现高离质的量输。传第1数章电路概述字1 5

(3)便于密加处理信息。输的传全安和性密保性来越越重要 (3)便，于密处理。信加传输的安息全性保密和越性越来重，数字要通信加 便于加密处的理 密理的处比拟模通容易信多得，话以音信为号，例 处密的理比模通拟容易信多得，以音信话为号，例经过数变换后的信号 字用简单可数的字辑逻算进运行加、解密密处。 理可用单的简字逻辑数运进行加算密解密、理。 (4)设备处于便成集、化微型化。字通信数采时用多路复用， 分4)设(备便于集化、成微型。数化字信采用时通分多路用，不需复体要 设备积便于集成化较大 的滤波。器设备大部分电路中数字是电， 路大的较滤器波。备设中大分电部路数字是路电，用可规大和超大规模集模 成电实现，因此体积路小、功耗。 成低路电实现因，此体小、积功低耗。 (5)于便成构综数合网字综合和业务字网数采。用字数传输式方， ()便5构于成综合数网和字合业综务字数网。采数字传输用方式可，通以 于构成综合数便网字综合和业务字数 过网程数字交控换备进设数字交行，换以现传输和实交的换综。另合外 过，控数程交换设备字行进数交字换以，实现输传交和换综的合。另，外 电话务业和种非话各业都可务实现数以字化，成综合业务数构字。 话业务网各和种话业非都务以可实数字现化，成构合业综数务字网 。6)(占信用道频较带。宽一模拟路电话的频为带4Hkz宽，带(6 占用信)道带频较宽。一模路电拟的频话为4k带Hz宽带一路，字电话 占数信用频道较宽带4k zH带宽 占约46kH,z这模是拟信目前通有仍命力的主生原要因 约占6。4Hz,k这是拟模通目信前有生仍命的主力原要。因着宽频带随信 6道kHz (4缆光、字数波微)的大利用(量一光对缆可通开千几路电)以话及字信号 光缆数数、字微波)大量利用的一对光(缆开可几通千电路话)处 理术的技展(可将发一路字电数话的数率码6由k4/s压缩b到23b/ks甚至处理 术技的展发(将一路可数字电话数的码由率64b/sk缩到32kb/s甚压至 6kb/4s缩压到23bks/ 更低的数率)码数字电话的带宽问 已不是主要题问题了 更低。的码率数),数字电的话带宽题已不问是要问主了。题以上 介绍可知数字通，具有信很多点优 以上，绍可知，数字介通信具很有多优，所点各以国都在积极展发数字 通信。近年，我来国字数通得到迅信速发展正朝着高速，化智能、、 化信。近通来年，国我字数通信到得速迅展，正朝着高发化速、智化能宽 带、化综和化合向方进。 迈带和化合综方向化进迈。第章1字电数概述 路16