《數(shù)字電子技術(shù)》知識點(diǎn)《數(shù)字電子技術(shù)》知識點(diǎn)/NUMPAGES22《數(shù)字電子技術(shù)》知識點(diǎn)《數(shù)字電子技術(shù)》知識點(diǎn)《數(shù)字電子技術(shù)》知識點(diǎn)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(jìn)制、2進(jìn)制、8進(jìn)制、16進(jìn)制、8421BCD之間進(jìn)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(yùn)算的特點(diǎn)與運(yùn)算：見零為零，全1為1；或運(yùn)算：見1為1，全零為零；與非運(yùn)算：見零為1，全1為零；或非運(yùn)算：見1為零，全零為1；異或運(yùn)算：相異為1，相同為零；同或運(yùn)算：相同為1，相異為零；非運(yùn)算：零變1，1變零；要求：熟練應(yīng)用上述邏輯運(yùn)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(shí)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(dá)式：是由邏輯變量和與、或、非3種運(yùn)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(yùn)算的邏輯符號所構(gòu)成的圖形。⑤波形圖或時(shí)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(shí)序電路才有）：描述時(shí)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(shí)序邏輯電路）方法之間的相互轉(zhuǎn)換。6．邏輯代數(shù)運(yùn)算的基本規(guī)則①反演規(guī)則：對于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式Y(jié)，如果將表達(dá)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(dá)式就是函數(shù)Y的反函數(shù)Y（或稱補(bǔ)函數(shù)）。這個(gè)規(guī)則稱為反演規(guī)則。②對偶規(guī)則：對于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式Y(jié)，如果將表達(dá)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(gè)新的函數(shù)表達(dá)式Y(jié)＇，Y＇稱為函Y的對偶函數(shù)。這個(gè)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(xiàng)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(yùn)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(gè)或4個(gè)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最簡邏輯表達(dá)式為第2章邏輯門電路(1)基本概念1）數(shù)字電路中晶體管作為開關(guān)使用時(shí)，是指它的工作狀態(tài)處于飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。2）TTL門電路典型高電平為3.6V，典型低電平為0.3V。3）OC門和OD門具有線與功能。4）三態(tài)門電路的特點(diǎn)、邏輯功能和應(yīng)用。高阻態(tài)、高電平、低電平。5）門電路參數(shù)：噪聲容限VNH或VNL、扇出系數(shù)No、平均傳輸時(shí)間tpd。6）OC門（集電極開路門）的主要應(yīng)用。7）三態(tài)門的主要應(yīng)用。8）門電路多余輸入端的處理。要求：掌握八種邏輯門電路的邏輯功能；掌握OC門和OD門，三態(tài)門電路的邏輯功能；能根據(jù)輸入信號畫出各種邏輯門電路的輸出波形。舉例9：畫出下列電路的輸出波形。解：由邏輯圖寫出表達(dá)式為：，則輸出Y見上。舉例10：P91，作業(yè)2.7、2.8.第3章組合邏輯電路1．常用組合邏輯部件的作用和特點(diǎn)2．會用組合邏輯部件設(shè)計(jì)邏輯函數(shù)要求：掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、半加器、全加器的定義，功能和特點(diǎn)，以及應(yīng)用。舉例11：能對兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。第4章觸發(fā)器1）觸發(fā)器的的概念和特點(diǎn)：觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下特點(diǎn)：①它有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；②在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)，即兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換；③當(dāng)輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。具有記憶功能2）不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：RS觸發(fā)器：，約束條件為：RS＝0，具有置0、置1、保持功能。JK觸發(fā)器：，具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)功能。D觸發(fā)器：，具有置0、置1功能。T觸發(fā)器：，具有保持、翻轉(zhuǎn)功能。T′觸發(fā)器：(計(jì)數(shù)工作狀態(tài))，具有翻轉(zhuǎn)功能。要求：能根據(jù)觸發(fā)器（重點(diǎn)是JK-FF和D-FF）的特性方程熟練地畫出輸出波形。舉例12：已知J，K-FF電路和其輸入波形，試畫出第5章時(shí)序邏輯電路1．常用時(shí)序邏輯部件的作用和特點(diǎn)時(shí)序邏輯部件：計(jì)數(shù)器、寄存器。2．同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法3．用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路要求：掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、半加器、全加器的定義，功能和特點(diǎn)，以及應(yīng)用。第6章半導(dǎo)體存儲器與可編程邏輯器件1.半導(dǎo)體存儲器的分類、基本結(jié)構(gòu)、工作原理；2．半導(dǎo)體存儲器的使用方法，半導(dǎo)體存儲器擴(kuò)展存儲容量的方法，可編程邏輯器件PLD、PAL、GAL的分類、基本結(jié)構(gòu)、基本功能和使用方法，可編程邏輯器件的編程方法和在系統(tǒng)可編程技術(shù)。要求：掌握半導(dǎo)體存儲器的分類、基本結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握可編程邏輯器件PLD、PAL、GAL的分類、基本結(jié)構(gòu)、基本功能；掌握半導(dǎo)體存儲器和可編程邏輯器件的編程方法。第7章脈沖波形的產(chǎn)生與整形1)施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。要求：會根據(jù)輸入波形畫輸出波形。特點(diǎn)：具有滯回特性，有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，輸出僅由輸入決定，即在輸入信號達(dá)到對應(yīng)門限電壓時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，沒有記憶功能。2)多諧振蕩器是一種不需要輸入信號控制，就能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路。特點(diǎn)：沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，且兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。3)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入負(fù)脈沖作用下，產(chǎn)生定時(shí)、延時(shí)脈沖信號，或?qū)斎氩ㄐ握?。特點(diǎn)：①電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)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(gè)不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。要求：熟練掌握555定時(shí)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(shí)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(jìn)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(gè)不同的輸入二進(jìn)制代碼狀態(tài)，能給出2n個(gè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)式；將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；③由最簡與或表達(dá)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(dá)式②將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式③由最簡與或表達(dá)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(gè)或3個(gè)為1時(shí)，輸出Y為1，否則輸出Y為0。所以這個(gè)電路實(shí)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(shí)序邏輯電路分析：分析思路：由電路圖寫出時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程；將驅(qū)動(dòng)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(jì)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(shí)序圖；⑤分析狀態(tài)圖或時(shí)序圖，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握同步時(shí)序電路，比如同步加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的分析。舉例12：如圖所示時(shí)序邏輯電路，試分析它的邏輯功能，驗(yàn)證是否能自啟動(dòng)，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖。解：時(shí)鐘方程為：CP0=CP1=CP激勵(lì)方程為：將激勵(lì)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(shí)序圖為：可見電路具有自啟動(dòng)特性，這是一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（二）設(shè)計(jì)題型1．組合邏輯電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路：由電路功能描述列出真值表；由真值表寫出邏輯表達(dá)式或卡若圖；③將表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；④實(shí)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(jì)實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路。舉例13：某汽車駕駛員培訓(xùn)班進(jìn)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(shí)按照服從多數(shù)原則通過，但主評判員認(rèn)為合格也通過，試用與非門實(shí)現(xiàn)該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實(shí)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(dá)式為用與非門實(shí)現(xiàn)邏輯電路圖為：2．時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路：①由設(shè)計(jì)要求畫出原始狀態(tài)圖或時(shí)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(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程；④畫出邏輯電路圖；⑤檢查電路能否自啟動(dòng)。要求：熟練掌握同步時(shí)序電路，比如同步加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。舉例14：設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)1，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)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(jìn)制狀態(tài)；③選擇觸發(fā)器類型，求時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程：因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)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(shí)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(dòng)：將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。3．集成計(jì)數(shù)器和寄存器的應(yīng)用：構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。要求：熟練掌握74LS160、74LS161、74LS162、74LS163四種集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用，比如分析或設(shè)計(jì)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；熟練掌握74LS194應(yīng)用，比如分析或設(shè)計(jì)環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。1.用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)置計(jì)數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)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(dá)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(jìn)置計(jì)數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN的二進(jìn)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(dá)式。（3）畫連線圖。舉例15：用74LS161來構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)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(gè)48進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。解：因74LS160為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要構(gòu)成48進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器須用二片74LS160來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)采用異步清零實(shí)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(jì)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(jì)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(gè)由555定時(shí)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(diǎn)是只有一個(gè)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(shí)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(shí)刻的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號，而且與電路的原狀態(tài)有關(guān)，該電路為時(shí)序邏輯電路。()6.若集成555定時(shí)器的第4腳接低電平時(shí)，不管輸入信號為任意值，定時(shí)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(yùn)算特點(diǎn)是，異或邏輯運(yùn)算特點(diǎn)為。4.n-2n線譯碼器的輸入代碼為個(gè)，輸出代碼為個(gè)。5.就單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器而言，若要實(shí)現(xiàn)延時(shí)