1,數(shù)字電子技術基礎,主講人： 王 波 辦公室： 理學樓-B-207 電 話：68912462,81384186,第1章數(shù)字電路概述,2,數(shù)字電子技術基礎,參考教材：數(shù)字電子技術基礎第3版 李慶常主編，機械工業(yè)出版社 總學時：48學時,數(shù)字電子技術實驗：單獨設課 實驗學時：16學時，1學分 實驗教材：電子技術實驗 張玉平主編，北京理工大學出版社,第1章數(shù)字電路概述,3,第1章 數(shù)字電路概述,1.1 數(shù)字信號與模擬信號 1.2 數(shù)字信號的表示方法 1.3 數(shù)字電路的基本功能及其應用 1.4 電路測試和故障排除 1.5 數(shù)字電路EDA仿真分析與設計,第1章數(shù)字電路概述,4,綜 述,電子技術是20世紀發(fā)展最迅速、應用最廣泛的技術，已使人們的日常生活發(fā)生了根本的變革。,在我們的日常生活中有很多數(shù)字電子產品，如計算機、數(shù)碼相機/攝像機、手機、DVD、MP3/MP4以及數(shù)字電視等。 因此，分析和設計數(shù)字電路已成為現(xiàn)代工程設計不可缺少的部分。,第1章數(shù)字電路概述,5,1.1 數(shù)字信號與模擬信號,在電子電路中，產生、傳遞、加工和處理的信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。,模擬信號在時間和數(shù)值上都是連續(xù)的，即對應于任意時間均有確定的電流或電壓值，并且其幅值是連續(xù)的，如正弦波信號就是典型的模擬信號。,第1章數(shù)字電路概述,6,1.1 數(shù)字信號與模擬信號,某天最低氣溫是15C，最高氣溫是25C，則一天的氣溫變化是連續(xù)的。,第1章數(shù)字電路概述,7,1.1 數(shù)字信號與模擬信號,與模擬信號不同，數(shù)字信號在時間和數(shù)值上是離散的，或者說是不連續(xù)的，且其數(shù)值的變化都是某個最小量值的整數(shù)倍 。,第1章數(shù)字電路概述,8,1.1 數(shù)字信號與模擬信號,處理模擬信號的電路稱為模擬電路。 處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路。,自然界存在大量的模擬信號和數(shù)字信號以及模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)，并且這些系統(tǒng)往往并非獨立，而是相互滲透的，因此在進行信號處理時需要將兩者通過接口電路進行轉換。,第1章數(shù)字電路概述,9,1.1 數(shù)字信號與模擬信號,數(shù)字電路與模擬電路相比較，具有以下特點： 一般采用二進制，易實現(xiàn)，易復制 抗干擾能力強，精度高 可編程性強 便于長期存儲，使用方便 保密性好,第1章數(shù)字電路概述,10,1.2 數(shù)字信號的表示方法,數(shù)字信號的表示采用二值邏輯。 1. 二值邏輯 在數(shù)字電路中，既可以用0和1組成二進制數(shù)，表示數(shù)量的大小，也可以用其表示一個事物的兩種不同的邏輯狀態(tài)。,當表示邏輯狀態(tài)時，如：是與否、真與偽、有與無、開與關、高與低、通與斷、亮與滅等，這里的0和1不是數(shù)值，而是邏輯0和邏輯1。,第1章數(shù)字電路概述,11,1.2 數(shù)字信號的表示方法,這種只有兩種對立邏輯狀態(tài)的邏輯關系稱為 二值邏輯。 用0和1表示邏輯關系時，二進制數(shù)可以進行邏輯運算。,第1章數(shù)字電路概述,12,1.2 數(shù)字信號的表示方法,2. 邏輯電平 在數(shù)字電路中，用電平的高低來表示邏輯1和邏輯0。因此，邏輯電平是指電路中表示邏輯1和邏輯0的電平。,不同工藝的數(shù)字集成電路具有不同的邏輯電平標準。當電源電壓為5V時，數(shù)字集成電路的兩大類TTL和CMOS電路對應的邏輯電平標準如下表所示。,第1章數(shù)字電路概述,13,1.2 數(shù)字信號的表示方法,第1章數(shù)字電路概述,14,1.2 數(shù)字信號的表示方法,3. 波形圖 如果將數(shù)字電路的輸入信號和輸出信號的關系按時間順序依次排列起來，就得到了其波形圖，又稱為時序圖。,第1章數(shù)字電路概述,15,1.2 數(shù)字信號的表示方法,在畫電路的波形圖時，應特別注意輸出與輸入之間的對應關系 。第3章學習的反相器的波形圖如下圖所示：,第1章數(shù)字電路概述,16,1.2 數(shù)字信號的表示方法,實際脈沖波形一般如下圖所示 ：,第1章數(shù)字電路概述,17,1.3 數(shù)字電路的基本功能及其應用,典型的電子信息系統(tǒng)組成框圖,第1章數(shù)字電路概述,18,1.3 數(shù)字電路的基本功能及其應用,某空調顯示控制電路框圖,第1章數(shù)字電路概述,19,1.4 電路測試和故障排除,故障排除是指系統(tǒng)地隔離、辨識及定位電路和系統(tǒng)故障的技術。,在進行故障排除時，需對電路進行測試，并進行故障診斷。故障診斷是一種了解和掌握設備在使用過程中的狀態(tài)的技術，以確定其整體或局部是否正常，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因將能預報故障發(fā)展趨勢。,第1章數(shù)字電路概述,20,1.4 電路測試和故障排除,電路測試組成框圖,在數(shù)字電路的故障排除和測試中經常用到的儀器設備有：萬用表、示波器、邏輯分析儀、邏輯筆和信號發(fā)生器等。,第1章數(shù)字電路概述,21,1.4.2 故障排除,故障排除的方法 直接觀察法 參數(shù)測試法 信號跟蹤法 部件替換法 斷路法 短路法,第1章數(shù)字電路概述,22,1.5 數(shù)字電路EDA仿真分析與設計,隨著現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復雜化，計算機和相應的工程仿真軟件已經成為現(xiàn)代電子技術的基本分析設計工具。仿真分析可以大大地縮短研制周期，節(jié)約成本，它已經具有舉足輕重的作用。,所謂仿真分析，是指使用計算機對所設計電路的結構和行為進行預測，仿真器以文本形式或波形圖等形式給出電路的輸出，以便設計者分析系統(tǒng)，修改系統(tǒng)設計。,第1章數(shù)字電路概述,23,1.5 數(shù)字電路EDA仿真分析與設計,EDA仿真軟件已有很多種，常用的有PSpice和Electronics Workbench EDA（EWB）等。 EWB支持模擬和數(shù)字混合電路的分析和設計。,Multisim2001為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，這些虛擬儀表主要包括示波器、萬用表、函數(shù)發(fā)生器、失真度分析儀、頻譜分析儀、邏輯分析儀和網絡分析儀等，從而使電路仿真分析操作更符合電子工程技術人員的實驗工作習慣。,第1章數(shù)字電路概述,24,本章小結,本章作為本書及數(shù)字電路的概述，介紹了數(shù)字信號的基本概念、數(shù)字信號的表示方法、數(shù)字電路的基本功能、數(shù)字電路的測試/故障排除及EDA仿真。,