1、數(shù)字電子技術(shù)概述，第1章，模擬量：在時間和價值上不斷變化的物理量。數(shù)字量：時間和數(shù)值上的離散量稱為數(shù)字量。u，u，模擬信號波形，數(shù)字信號波形，t，t，1.1數(shù)字電路和模擬電路的區(qū)別，1.1.1模擬量和數(shù)字量，傳輸和處理模擬(量)信號的電子電路稱為模擬電路。傳輸和處理數(shù)字信號(量)的電子電路稱為數(shù)字電路。1.1.2數(shù)字信號和數(shù)字系統(tǒng)，以及具有用于信號處理和處理的數(shù)字電路的工程系統(tǒng)被稱為數(shù)字系統(tǒng)。u，數(shù)字信號波形，t，數(shù)字信息表示，1.1.2數(shù)字信號和數(shù)字系統(tǒng)，1。數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點，標準化，數(shù)字信息傳輸和處理速度快，通用性強，靈活性強，邏輯運算功能強。數(shù)字電路的分類，按半導(dǎo)體器件和集成單極電路(NM

2、OS，PMOS，CMOS)，分為存儲功能，組合邏輯電路，時序邏輯電路，(2-6)，1.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，1.2.1二極管開關(guān)特性，二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，(2-7)，1.2。1二極管開關(guān)特性，當(dāng)直流電壓施加到PN結(jié)時，外部電場起作用。PN結(jié)變成導(dǎo)電狀態(tài)。(2-8)，1.2。1二極管開關(guān)特性，當(dāng)對PN結(jié)施加反向電壓時，外部電場與內(nèi)部電場一致，PN結(jié)的耗盡層寬度大大增加，擴散電流大大減小，PN結(jié)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。1.2 .1二極管開關(guān)特性，1 .二極管伏安特性，導(dǎo)通：Ui死區(qū)電壓(0 .5V)，UD是二極管正向壓降(0.7V)(硅二極管)，二極管相當(dāng)于開關(guān)閉合。關(guān)斷：當(dāng)用戶界面死區(qū)電壓(0 .5V)，

3、標識=0時，二極管相當(dāng)于關(guān)斷。反向擊穿：當(dāng)一個大的反向電壓加到二極管上時，反向電流急劇增加。1.2。2三極管開關(guān)特性，1。三極管原理和符號，NPN三極管，PNP三極管，1.2。2三極管開關(guān)特性，B，E，2。關(guān)斷工作狀態(tài)，(a)NPN硅三極管共發(fā)射極電路，(b)關(guān)斷狀態(tài)等效電路，如果Ui箝位電壓(折疊后的死區(qū)電壓，0.7V)，VBE，iE，ic，iB，Ui，1.2。2三極管開關(guān)特性，B，E，2。放大狀態(tài)，(a)NPN硅三極管共發(fā)射極電路，如果ui為Ui0.7V，發(fā)射極正向偏置，三極管處于放大狀態(tài)。VBE，iE，ic，iB，Ui，iC=iB，iE=iC iB，如果VBE=0.7V，三極管處于截止和

4、放大狀態(tài)的邊緣，這稱為臨界導(dǎo)通點。1.2。2三極管開關(guān)特性，B，E，3。飽和工作狀態(tài)，(a)NPN硅三極管共發(fā)射極電路，(c)導(dǎo)通狀態(tài)等效電路，三極管導(dǎo)通后，隨著ui、IB、ic和IE的增加，VCEUCCicRc不斷減小，當(dāng)VCE電壓降至0.7V以下，三極管集電極結(jié)由反向偏轉(zhuǎn)變?yōu)檎蚱D(zhuǎn)，即VBE、iE、IC、iB、UI，1.2.3金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的開關(guān)特性，1。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)。NMOS晶體管開關(guān)功能，NMOS晶體管符號，當(dāng)G端子為高電平時等效電路，當(dāng)G端子為低電平時等效電路，G柵極D漏極S源極BN襯底，柵極高電平，漏極和源極之間導(dǎo)通，D-，關(guān)斷漏極和源極之間，D-S相

5、當(dāng)于關(guān)斷開關(guān)，3。PMOS開關(guān)功能，PMOS管的符號，當(dāng)G端為低電平時等效電路，當(dāng)G端為高電平時等效電路，G柵極D漏極S源極BP襯底，柵極為低電平，漏極和源極導(dǎo)通，D-S相當(dāng)于on開關(guān)，柵極為高電平，漏極和源極關(guān)斷，D。在我們的日常生活中有許多不同的數(shù)字。例如，十進制系統(tǒng)是“每十進制一”，時鐘使用60進制系統(tǒng)，即60秒是一分鐘，60分為一小時，12英寸是一英尺，所以它使用十進制系統(tǒng)，等等。(1-18)，1。數(shù)字系統(tǒng)，1。十進制是最早的主要計數(shù)系統(tǒng)。它遵循每十進制一的規(guī)則。十個代表數(shù)字的數(shù)字是：1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，(1-19)。十進制數(shù)n可以表示為：如果在數(shù)字電路中使用十進制

6、系統(tǒng)，則必須有十個電路狀態(tài)對應(yīng)十個記數(shù)數(shù)字。這將帶來許多技術(shù)困難，而且非常不經(jīng)濟。(1-20)，通常，對于任意N位整數(shù)，m位十進制數(shù)的十進制數(shù)(N)10可以表示為：(112)、(111)、=、或(1-21)，ai表示相應(yīng)的位數(shù)，可以是0，19這十個數(shù)中的任何一個，并被記錄為0ai9。所謂的“基數(shù)”是指可以在數(shù)字系統(tǒng)中使用的位數(shù)。例如，二進制的基數(shù)是“二”，而R系統(tǒng)的基數(shù)是R。N和M是正整數(shù)，分別表示整數(shù)和十進制數(shù)；10(或d)的下標10代表十進制數(shù)。十六進制：十六進制：十進制：二進制，(1-22)，公式(111)稱為十進制數(shù)的位置計數(shù)或并行表示，公式(112)稱為十進制數(shù)的多項式表示或加權(quán)展開

7、。10i被稱為數(shù)字人工智能的“權(quán)利”。例如；代碼a3的權(quán)重為103=1000，代碼a0的權(quán)重為100=1。顯然，不同數(shù)字上的數(shù)字有不同的“權(quán)重”。(1-23)，2。二進制：二進制計數(shù)系統(tǒng)，表示數(shù)字的兩個數(shù)字：0，1，遵循每一個二進制數(shù)的規(guī)則，(1-24)，二進制數(shù)的表示方法與十進制數(shù)相同，也有兩種表示二進制數(shù)的方法：位置計數(shù)法和多項式表示法。例如，等式的左側(cè)是位置計數(shù)方法，等式的右側(cè)是多項式表示。(1-25)，通常，對于N位的任意整數(shù)和m位的十進制數(shù)，二進制數(shù)(N)2可以表示為：(113)，或者，=,(114)，(N)2下標2表示二進制數(shù)。在公式中，bi代表對應(yīng)的位數(shù)，n和m是正整數(shù)，n代表整

8、數(shù)，m代表十進制數(shù)。2i被稱為數(shù)字bi的權(quán)利。(1-26)，優(yōu)點和缺點，用電路開關(guān)的兩種狀態(tài)來表示二進制數(shù)，數(shù)字的存儲和傳輸簡單可靠。數(shù)字多，使用不方便；人們在輸入時不習(xí)慣將十進制轉(zhuǎn)換成二進制，然后在輸出時將運算結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。(1-27)，3。任何十進制數(shù)的表示。對于一個N位整數(shù)，M位小數(shù)的任意十進制數(shù)可以表示為：(115)或(116)，其中(N)R的下標R代表R基，ci可以是0，1，(R-1)，(1-28)，4。八進制和十六進制數(shù)的表示。八進制數(shù)由八個數(shù)字表示：0、1、2、3、4、5、6和7，基數(shù)為8。計數(shù)規(guī)則是“每八分之一”，即7 1=10(代表八進制數(shù)的8)，每個數(shù)字的權(quán)重是8n-

9、1，82，81，80，8-1，8-m。它可以寫成：=，(117)，如(368.25) 8=382 681 880 28-1 58-2，(1-29)。同樣，十六進制數(shù)是0，1，2，3，9，A，B，C，D，E。其中，A，B，C，D，E和F分別代表10，11，12，13，14和15。它的計數(shù)規(guī)則是“每十六進制一”，即F 1=10(即16個十六進制數(shù))。按重量展開可寫成：=，如(257.36)16=2162 5161 7160 316-1 616-2。第二，我們習(xí)慣于使用十進制數(shù)，但是在計算機和數(shù)字電路中，它們根據(jù)二進制數(shù)工作。因此，在數(shù)字系統(tǒng)中，我們必須首先將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機和數(shù)字電路進行處理。

10、這就要求我們掌握不同數(shù)字系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)換。1.二進制數(shù)被轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)，只要采用公式(114)，就可以通過將轉(zhuǎn)換后的二進制數(shù)根據(jù)權(quán)重相加來獲得與二進制數(shù)對應(yīng)的十進制數(shù)。(1-31)，示例1.5將(11001.101)2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解：根據(jù)公式(134)，有：=16 8 0 0 1 0.5 0.125=(25.625)10，即，(11001.101) 2=(25.625)102。有許多方法可以把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制十進制數(shù)。下面只介紹基數(shù)乘法和除法?；鶖?shù)乘除法包括兩個內(nèi)容，即基數(shù)除法和基數(shù)乘法。前者用于整數(shù)轉(zhuǎn)換，而后者用于十進制轉(zhuǎn)換。如果一個數(shù)字包含整數(shù)和小數(shù)部分，它們必須分別轉(zhuǎn)換，然后組

11、合。(1-32)，整數(shù)轉(zhuǎn)換采用基數(shù)除法，即“除以2取余數(shù)”的方法。也就是說，將十進制整數(shù)除以2，取出余數(shù)1或0作為相應(yīng)二進制數(shù)的最低位，將所得的商除以2，然后將余數(shù)1或0作為二進制數(shù)的第二低位，依此類推，直到商為0，所得的余數(shù)為最高位。1)整數(shù)轉(zhuǎn)換，(1-33)，示例1.6將十進制數(shù)(76)10轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。解決方案：2 | 76余數(shù)2 | 38 0 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

12、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _首先， 將十進制分數(shù)乘以2，取其整數(shù)1或0作為二進制分數(shù)的最高位，然后將乘積的十進制部分乘以2，然后取整數(shù)作為下一個最高位。 以此類推，直到小數(shù)部分為0或達到所需的精度。2)十進制轉(zhuǎn)換，(1-35)，在示例1.7中，嘗試將(0.75)10轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。解決方法是：0。752。50 B- 1=1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，1，

13、1，(1-36)，解決方案：這是一個既有整數(shù)又有小數(shù)的十進制數(shù)，可以單獨轉(zhuǎn)換和相加。整數(shù)部分小數(shù)部分2 | 26余數(shù)0。4 5 2 | 13 0最低位)2 2 | 6 1.90 b-1=0 2 | 3 0)2 2 | 1 1.80 b-2=1 01最高位)2。6 0 b-3=1) 2。2 0 b-4=1) 2。4 0 b-5=0，然后：(26.45) 10=(11010.01110) 2，0，1，1，0，(1-37)，將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)或十六進制數(shù)的方法是：從小數(shù)點開始，分別向左和向右按3位數(shù)()。然后用相應(yīng)的八進制數(shù)或十六進制數(shù)替換各組，得到相應(yīng)的八進制數(shù)或十六進制數(shù)。3。八進制數(shù)、十

14、六進制數(shù)和二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換，(1-38)，示例1.9將二進制數(shù)(10011101)2分別轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)和十六進制數(shù)。解決方法：二進制數(shù)是1 0，0 1 1，1 0 1 0 1 0，0 1 1，1 0 1，最高的數(shù)字由0八進制數(shù)2 3 5補充。結(jié)果是：(1 0 0 11101)2=(235)8，(1-39)，二進制數(shù)是1 0 0 1，1101每4位數(shù)字對應(yīng)一組十六進制數(shù)9 D是：(10011101)2=(9D)16將八進制數(shù)或十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法是用相應(yīng)的3位或4位二進制數(shù)來表示八進制數(shù)或十六進制數(shù)的每一位。(1-40)，示例1.10將八進制數(shù)(327)8和十六進制數(shù)(7A)16分別轉(zhuǎn)換

15、為二進制數(shù)。解決方法：八進制數(shù)(3 2 7 )8二進制數(shù)011 010 111是：(327) 8=(0110111) 2十六進制數(shù)(7 A )16二進制數(shù)0111010是：(7 A) 16=(0111010) 2，一定數(shù)量的二進制數(shù)1.4編碼，可以識別0和1，我們怎樣才能表達更多的數(shù)字、符號和字母？編碼可以解決這個問題。常用的代碼有BCD碼、格雷碼、余數(shù)3碼等。1.4.1二進制代碼，計算機通常使用二進制代碼進行操作。但有時有必要用二進制代碼來表示十進制數(shù)。這種編碼方法被稱為十進制數(shù)的代碼表示，它使用4個二進制數(shù)來表示十進制數(shù)09中的任何一個，即所謂的二進制代碼，縮寫為BCD代碼。，(1-42)，二進制(BCD)碼，因為4位二進制碼可以代表16種不同的組合狀態(tài)，它用來代表1位十進制數(shù)(只有09個十進制數(shù))，只需要選擇其中的10種，其余6種組合是多余的。因此，根據(jù)組合狀態(tài)的不同選擇方法，可以得到不同的二進制碼。如8421碼、2421碼、5421碼、剩余3碼、格雷碼等。見表1.1、(1-43)、(1-44)和表1.1中幾種常見的BCD碼，一般分為授權(quán)碼和非授權(quán)碼。例如，8421BCD碼是最基本和使用最廣泛的BCD碼。這是一個加權(quán)代碼。8421表示該代碼中每個位的權(quán)重分別為8、4、2和1。其他授權(quán)碼有2421BCD碼和5421BCD碼等。剩下的三個代碼是未經(jīng)授權(quán)的代碼，在4位二進制