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1、1,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),主講人： 王 波 辦公室： 理學(xué)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(shù)基礎(chǔ),參考教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第3版 李慶常主編，機(jī)械工業(yè)出版社 總學(xué)時：48學(xué)時,數(shù)字電子技術(shù)實驗：單獨(dú)設(shè)課 實驗學(xué)時：16學(xué)時，1學(xué)分 實驗教材：電子技術(shù)實驗 張玉平主編，北京理工大學(xué)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(yīng)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(shè)計,第1章數(shù)字電路概述,4,綜 述,電
2、子技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，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(chǎn)品，如計算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)/攝像機(jī)、手機(jī)、DVD、MP3/MP4以及數(shù)字電視等。 因此，分析和設(shè)計數(shù)字電路已成為現(xiàn)代工程設(shè)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(chǎn)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(yīng)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2
3、5C，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(dú)立，而是相互滲透的，因此在進(jìn)行信號處理時需要將兩者通過接口電路進(jìn)行轉(zhuǎn)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(diǎn)： 一般采用
4、二進(jìn)制，易實現(xiàn)，易復(fù)制 抗干擾能力強(qiáng)，精度高 可編程性強(qiáng) 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(jìn)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(dāng)表示邏輯狀態(tài)時，如：是與否、真與偽、有與無、開與關(guān)、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(guān)系稱為 二值邏輯。 用0和1表示邏輯關(guān)系時，二進(jìn)制數(shù)可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算。,第1章數(shù)字電路概述,
5、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(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)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(yīng)的邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(yīng)
6、特別注意輸出與輸入之間的對應(yīng)關(guān)系 。第3章學(xué)習(xí)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(yīng)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(yīng)用,某空調(diào)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(shù)。,在進(jìn)行故障排除時，需對電路進(jìn)行測試，并進(jìn)行故障診斷。故障診斷是一種了解和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)的技術(shù)，以確定其整體或局部是否正常，早期發(fā)現(xiàn)故
7、障及其原因?qū)⒛茴A(yù)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(jīng)常用到的儀器設(shè)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(shè)計,隨著現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復(fù)雜化，計算機(jī)和相應(yīng)的工程仿真軟件已經(jīng)成為現(xiàn)代電子技術(shù)的基本分析設(shè)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(jīng)具有舉足輕重的作用。,所謂仿真分析，是指使用計算機(jī)對所設(shè)計電
8、路的結(jié)構(gòu)和行為進(jìn)行預(yù)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(shè)計者分析系統(tǒng)，修改系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)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(wǎng)絡(luò)分析儀等，從而使電路仿真分析操作更符合電子工程技術(shù)人員的實驗工作習(xí)慣。,第1章數(shù)字電路概述,24,本章小結(jié),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。,
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