《數(shù)字電子技術(shù)》知識點第1章數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1．?dāng)?shù)字信號、模擬信號的定義2．?dāng)?shù)字電路的分類3．?dāng)?shù)制、編碼其及轉(zhuǎn)換要求：能熟練在10進制、2進制、8進制、16進制、8421BCD之間進行相互轉(zhuǎn)換。舉例1：（37.25）10=()2=()16=()8421BCD解：（37.25）10=(100101.01)2=(25.4)16=(00110111.00100101)8421BCD4．基本邏輯運算的特點與運算：見零為零，全1為1；或運算：見1為1，全零為零；與非運算：見零為1，全1為零；或非運算：見1為零，全零為1；異或運算：相異為1，相同為零；同或運算：相同為1，相異為零；非運算：零變1，1變零；要求：熟練應(yīng)用上述邏輯運算。5．?dāng)?shù)字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉(zhuǎn)換。①真值表（組合邏輯電路）或狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表（時序邏輯電路）：是由變量的所有可能取值組合及其對應(yīng)的函數(shù)值所構(gòu)成的表格。②邏輯表達式：是由邏輯變量和與、或、非3種運算符連接起來所構(gòu)成的式子。③卡諾圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構(gòu)成的圖形。④邏輯圖：是由表示邏輯運算的邏輯符號所構(gòu)成的圖形。⑤波形圖或時序圖：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對應(yīng)的輸出函數(shù)值的高、低電平所構(gòu)成的圖形。⑥狀態(tài)圖（只有時序電路才有）：描述時序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖。要求：掌握這五種（對組合邏輯電路）或六種（對時序邏輯電路）方法之間的相互轉(zhuǎn)換。6．邏輯代數(shù)運算的基本規(guī)則①反演規(guī)則：對于任何一個邏輯表達式Y(jié)，如果將表達式中的所有“·”換成“＋”，“＋”換成“·”，“0”換成“1”，“1”換成“0”，原變量換成反變量，反變量換成原變量，那么所得到的表達式就是函數(shù)Y的反函數(shù)Y（或稱補函數(shù)）。這個規(guī)則稱為反演規(guī)則。②對偶規(guī)則：對于任何一個邏輯表達式Y(jié)，如果將表達式中的所有“·”換成“＋”，“＋”換成“·”，“0”換成“1”，“1”換成“0”，而變量保持不變，則可得到的一個新的函數(shù)表達式Y(jié)＇，Y＇稱為函Y的對偶函數(shù)。這個規(guī)則稱為對偶規(guī)則。要求：熟練應(yīng)用反演規(guī)則和對偶規(guī)則求邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)。舉例3：求下列邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)：解：反函數(shù)：對偶函數(shù)：7．邏輯函數(shù)化簡（1）最小項的定義及應(yīng)用；（2）二、三、四變量的卡諾圖。要求：熟練掌握邏輯函數(shù)的兩種化簡方法。①公式法化簡：邏輯函數(shù)的公式化簡法就是運用邏輯代數(shù)的基本公式、定理和規(guī)則來化簡邏輯函數(shù)。舉例4：用公式化簡邏輯函數(shù)：解：舉例5：用公式法化簡邏輯函數(shù)為最簡與或式：解：舉例6：用公式法化簡邏輯函數(shù)為最簡與或式：解：====0②圖形化簡：邏輯函數(shù)的圖形化簡法是將邏輯函數(shù)用卡諾圖來表示，利用卡諾圖來化簡邏輯函數(shù)。（主要適合于3個或4個變量的化簡）舉例7：用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)：解：畫出卡諾圖為則舉例8：已知邏輯函數(shù)，約束條件為。用卡諾圖化簡。000特點：①電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。②在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。③暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。要求：熟練掌握555定時器構(gòu)成的上述電路，并會求有關(guān)參數(shù)（脈寬、周期、頻率）和畫輸出波形。舉例7：已知施密特電路具有逆時針的滯回特性，試畫出輸出波形。解：第8章A/D和D/A轉(zhuǎn)換器1）A/D和D/A轉(zhuǎn)換器概念：模數(shù)轉(zhuǎn)換器：能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。由采樣、保持、量化、編碼四部分構(gòu)成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器：能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。由基準(zhǔn)電壓、變換網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)、反向求和構(gòu)成。ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。2）D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率分辨率用輸入二進制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為n位的D/A轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能區(qū)分2n個不同的輸入二進制代碼狀態(tài)，能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。分辨率也可以用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。舉例8：10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：3）A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。舉例9：輸入模擬電壓的變化范圍為0～5V，輸出8位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V×2－8＝20mV；而輸出12位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V×2－12≈1.22mV。典型題型總結(jié)及要求（一）分析題型1．組合邏輯電路分析：分析思路：①由邏輯圖寫出輸出邏輯表達式；將邏輯表達式化簡為最簡與或表達式；③由最簡與或表達式列出真值表；④分析真值表，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握由門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151構(gòu)成的各種組合邏輯電路的分析。舉例11：分析如圖邏輯電路的邏輯功能。解：①由邏輯圖寫出輸出邏輯表達式②將邏輯表達式化簡為最簡與或表達式③由最簡與或表達式列出真值表④分析真值表，說明電路邏輯功能當(dāng)輸入A、B、C中有2個或3個為1時，輸出Y為1，否則輸出Y為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合邏輯電路：只要有2票或3票同意，表決就通過。2．時序邏輯電路分析：分析思路：由電路圖寫出時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程；將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特征方程，確定電路狀態(tài)方程；③分析計算狀態(tài)方程，列出電路狀態(tài)表；④由電路狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖或時序圖；⑤分析狀態(tài)圖或時序圖，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、環(huán)形計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器的分析。舉例12：如圖所示時序邏輯電路，試分析它的邏輯功能，驗證是否能自啟動，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖。解：時鐘方程為：CP0=CP1=CP激勵方程為：將激勵方程代入J-K-FF的特性方程可得狀態(tài)方程為由狀態(tài)方程做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為：0001011010001100則狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖為：可見電路具有自啟動特性，這是一個三進制計數(shù)器。（二）設(shè)計題型1．組合邏輯電路設(shè)計：設(shè)計思路：由電路功能描述列出真值表；由真值表寫出邏輯表達式或卡若圖；③將表達式化簡為最簡與或表達式；④實現(xiàn)邏輯變換，畫出邏輯電路圖。要求：熟練掌握用常用門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151設(shè)計實現(xiàn)各種組合邏輯電路。舉例13：某汽車駕駛員培訓(xùn)班進行結(jié)業(yè)考試，有三名評判員，其中A為主評判員，B和C為副評判員，在評判時按照服從多數(shù)原則通過，但主評判員認為合格也通過，試用與非門實現(xiàn)該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實現(xiàn)）解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為ABCY00000010010001111001101111011111則輸出邏輯表達式為用與非門實現(xiàn)邏輯電路圖為：2．時序邏輯電路設(shè)計：設(shè)計思路：①由設(shè)計要求畫出原始狀態(tài)圖或時序圖；②簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)；③選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅(qū)動方程；④畫出邏輯電路圖；⑤檢查電路能否自啟動。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數(shù)器、減法計數(shù)器的設(shè)計實現(xiàn)。舉例14：設(shè)計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進1，產(chǎn)生一個進位輸出。解：①建立原始狀態(tài)圖：②簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)：已經(jīng)是最簡，已是二進制狀態(tài)；③選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅(qū)動方程：因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：輸出方程：狀態(tài)方程：④畫出電路圖⑤檢查電路能否自啟動：將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。3．集成計數(shù)器和寄存器的應(yīng)用：構(gòu)成N進制計數(shù)器，構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器。要求：熟練掌握74LS160、74LS161、74LS162、74LS163四種集成計數(shù)器應(yīng)用，比如分析或設(shè)計N進制計數(shù)器；熟練掌握74LS194應(yīng)用，比如分析或設(shè)計環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器。1.用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。2.用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。舉例15：用74LS161來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。解：(1)用異步清零端歸零：SN＝S12＝1100則電路為：注：這里D0～D3可隨意處理。(2)用同步置數(shù)端歸零：SN＝S11＝1011則電路為：注：這里D0～D3必須都接0。舉例16：用74LS160來構(gòu)成一個48進制同步加法計數(shù)器。解：因74LS160為同步十進制計數(shù)器，要構(gòu)成48進制同步加法計數(shù)器須用二片74LS160來實現(xiàn)，現(xiàn)采用異步清零實現(xiàn)：S48=01001000，取高位片的QC和低位片的QD作歸零反饋信號。即清零端歸零信號為：，則電路連線圖為：（三）計算和畫圖題型：要求：會分析電路工作原理，說明電路功能；會根據(jù)題意計算電路參數(shù)，或正確畫出電路波形。舉例17：如圖電路，完成下列問題：1)說明這是什么電路？2)求電路的輸出信號頻率f3)畫出VC及VO的波形。解：這是一個由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。其振蕩周期為則其頻率為3)VC及VO的波形的波形為：三、基本概念練習(xí)一、判斷題1．CMOS門電路為雙極型電路，而TTL門電路則為單極型電路。（）2.能夠?qū)崿F(xiàn)“線與”功能的門電路是OC門或OD門。（）3．施密特觸發(fā)器的特點是只有一個穩(wěn)態(tài)，需在外加信號作用下才能由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（）4．在時鐘脈沖的控制下，根據(jù)輸入信號T不同情況，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，稱為T觸發(fā)器。（）5.某電路任意時刻的輸出不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，而且與電路的原狀態(tài)有關(guān)，該電路為時序邏輯電路。()6.若集成555定時器的第4腳接低電平時，不管輸入信號為任意值，定時器始終輸出高電平。()二、填空題：1．（44．375）10=2=8=16=8421BCD。2．Y=AB（C+D），它的反函數(shù)=；對偶函數(shù)=。3．或非邏輯運算特點是，異或邏輯運算特點為。4.n-2n線譯碼器的輸入代碼為個，輸出代碼為個。5.就單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器而言，若要實現(xiàn)延時、定時的功能，應(yīng)選用；若要實現(xiàn)波形變換、整形的功能，應(yīng)選用。6.一位二進制計數(shù)器可實現(xiàn)分頻；n位二進制計數(shù)器，最后一個觸發(fā)器輸出的脈沖頻率是輸入頻率的倍。三、選擇題1.八位二進制數(shù)所能表示的最大十進制數(shù)為()。(a)255(b)88(c)99(d)1282.下圖中能實現(xiàn)邏輯運算的電路是()。3.8421BCD十進制譯碼器，數(shù)字輸入信號端和數(shù)字輸出信號端分別有（）個。(a)4和16(b)3和8(c)3和10(d)4和104．四個觸發(fā)器構(gòu)成十進制加法計數(shù)器，若觸發(fā)器輸出從低位至高位分別為Q0、Q1、Q2、Q3，則輸出進位信號C為()(a)Q3Q1(b)Q3Q2Q1