1、主講教師： 彭容修教授,E_mail： Tel:數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),序 課程介紹,1. 課程的性質(zhì),3. 課程研究?jī)?nèi)容,5. 教材和參考書(shū),4. 課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,6. 考核,2. 教學(xué)目標(biāo),數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電氣信息類專業(yè)具入門性質(zhì)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。,1.課程性質(zhì),獲得適應(yīng)信息時(shí)代的數(shù)字電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后深入學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科和專業(yè)打好以下兩方面的基礎(chǔ):,2.課程目標(biāo),1、正確分析、設(shè)計(jì)數(shù)字電路，特別是集成電路的基礎(chǔ)；,2、為進(jìn)一步學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC)的基礎(chǔ)。,數(shù)字信號(hào)傳輸、變

2、換、產(chǎn)生等。內(nèi)容涉及相關(guān)器件、功能電路及系統(tǒng)。,硬件 處理數(shù)字信號(hào)的電子電路及其邏輯功能 數(shù)字電路的分析方法 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法 各種典型器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用,軟件 系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的軟件工具ABEL、VHDL、 VerlogHDL、EDA工具軟件QuartusII等,3. 課程研究?jī)?nèi)容,a、發(fā)展快,b、應(yīng)用廣,(2)學(xué)習(xí)方法,打好基礎(chǔ)、,關(guān)注發(fā)展、,主動(dòng)更新、,注重實(shí)踐,(1)課程特點(diǎn),摩爾定律:集成度按10倍/6年的速度發(fā)展。,c、工程實(shí)踐性強(qiáng),4.課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,該發(fā)展速度還將持續(xù)到2015或2020年，此后將達(dá)到飽和。,基本電路：設(shè)計(jì)方法相同，電路形式多樣。,a、掌握基本概念、基本

3、電路和基本分析、設(shè)計(jì)方法,基本概念：以不變應(yīng)萬(wàn)變的基礎(chǔ),基本分析方法：不同類型的電路有不同的結(jié)構(gòu)特征和不同的描述方法，分析方法和設(shè)計(jì)方法。,b、能獨(dú)立的應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)去分析和解決數(shù)字電路的實(shí)際問(wèn)題的能力。,閻 石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版高等教育出版社,5.主要教材及參考書(shū),康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第五版) 高等教育出版社,閻石主編幫你學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 釋疑、解題、考試 高等教育出版社,課程學(xué)習(xí)網(wǎng)址: 211.69.206.98/dzjsjc,秦臻主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分重點(diǎn)難點(diǎn)解題指導(dǎo) 考研指南 高等教育出版社,羅杰主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第五版)習(xí)題全解 高等教育出版社,答疑

4、時(shí)間待定,1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ),1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn),1.1.3 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào),1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,5、掌握基本邏輯運(yùn)算及邏輯函數(shù)的表示方法,教學(xué)基本要求,1、了解數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路的基本概念,2、了解數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及表示方法,3、掌握常用二十、二一十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換,4、了解常用二進(jìn)制碼，熟悉8421 BCD碼,1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ),1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,1906年 美國(guó)李.德福雷斯特發(fā)明了 真空三極管,1958年 美國(guó)基爾比制成第一塊集成電路 6個(gè)月后諾伊斯制成第一塊硅集成電路,1948年 晶體管之父威廉肖克利發(fā)明 了

5、第一只晶體管誕生,1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào),80年代后- ULSI ， 1 0 億個(gè)晶體管/片 、 ASIC 制作技術(shù)成熟,90年代后- 97年一片集成電路上有40億個(gè)晶體管。,6070代-,IC技術(shù)迅速發(fā)展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。 10萬(wàn)個(gè)晶體管/片。,將來(lái)- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路,1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,發(fā)展特點(diǎn):以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ),電子管時(shí)代,1906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用。,電壓控制器件 電真空技術(shù),1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,194

6、6年2月由賓州大學(xué)研制成功ENIAC,電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī),重達(dá)30噸 占地250m2 啟動(dòng)工耗150000瓦 1.8萬(wàn)個(gè)電子管 保存80個(gè)字節(jié),1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,電子管時(shí)代,晶體管時(shí)代,電流控制器件 半導(dǎo)體技術(shù),1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,半導(dǎo)體集成電路,1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,電路設(shè)計(jì)方法伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代,a)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：,b)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法：,1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)為基本工具、借助于軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，自動(dòng)完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計(jì)軟件化。,原理圖設(shè)計(jì),Verl

7、ogHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì),狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì),EDA（Electronics Design Automation)技術(shù),1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,4、驗(yàn)證結(jié)果,實(shí)驗(yàn)板,下載線,1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,3.現(xiàn)場(chǎng)燒寫(xiě)PLD芯片,應(yīng)用：發(fā)展快 、 應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)代技術(shù).,雷達(dá)技術(shù),通信技術(shù),計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制,航空航天,“勇氣”號(hào) 火星探測(cè)器,1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,數(shù)碼相機(jī),計(jì)算機(jī),1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)規(guī)則的不同， -數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。,從集成度不同 -數(shù)字集成電路可分為小規(guī)

8、模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。,從電路的形式不同， -數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路,從器件不同 -數(shù)字電路可分為CMOS 和 TTL電路,1、數(shù)字集成電路的分類,1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn),集成度:每一芯片所包含的門個(gè)數(shù),1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn),2、數(shù)字集成電路的特點(diǎn),1)電路簡(jiǎn)單,便于大規(guī)模集成,批量生產(chǎn),2)可靠性、穩(wěn)定性和精度高,抗干擾能力強(qiáng),3)體積小,通用性好,成本低.,4)具可編程性,可實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化,5)高速度 低功耗,6)加密性好,1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn),3、數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)與測(cè)試,(1)數(shù)字電路的分析方法,1.1

9、.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn),數(shù)字電路的分析:根據(jù)電路確定電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。,(2) 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法,數(shù)字電路的設(shè)計(jì):從給定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬈骷?，設(shè)計(jì)出符合要求的邏輯電路。,設(shè)計(jì)方式:分為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式和基于EDA軟件的設(shè)計(jì)方式。,分析工具：邏輯代數(shù)。 電路邏輯功能主要用真值表、功能表、邏輯表達(dá)式和波形圖。,-時(shí)間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號(hào)，如正弦波、三角波等,1. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào),1.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào)-在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的信號(hào)。,數(shù)字電路和模擬電路：工作信號(hào)，研究的對(duì)象不同， 分析、設(shè)計(jì)方法以及所用的數(shù)學(xué)工具也相應(yīng)不同

10、,1.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào),3、模擬信號(hào)的數(shù)字表示,由于數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、分析和傳輸，通常都將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào).,1.1.3 數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào),1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,1、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平,a 、在電路中用低、高電平表示0、1兩種邏輯狀態(tài),0、1數(shù)碼-表示數(shù)量時(shí)稱二進(jìn)制數(shù),-表示事物狀態(tài)時(shí)稱二值邏輯,(a) 用邏輯電平描述的數(shù)字波形,(b) 16位數(shù)據(jù)的圖形表示,2、數(shù)字波形,數(shù)字波形-是信號(hào)邏輯電平對(duì)時(shí)間的圖形表示.,1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,高電平,低電平,有脈沖,*非歸零型,*歸零型,比特率 - 每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù),無(wú)脈沖,(1)數(shù)字波形的兩種類型:,2、數(shù)字波形,1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,(2)周期性和非周期性,非周期性數(shù)字波形,周期性數(shù)字波形,周期性數(shù)字波形,1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,Q(%),非理想脈沖波形,(3)實(shí)際脈沖波形及主要參數(shù),理想脈沖波形,1.1.4 數(shù)字信號(hào)的描述方法,上升時(shí)間,脈沖寬度,下降時(shí)間,脈沖幅度,脈沖周期,占空比 q = tW / T,占空比 Q - 表示脈沖寬度占整個(gè)周期的百分比,幾個(gè)主要參數(shù):,上升時(shí)間tr 和下降時(shí)間tf -從脈沖幅值的10%到90% 上升 下降所經(jīng)歷的時(shí)間( 典型值ns ),脈沖寬度 (tw )- 脈沖幅值的50%的兩個(gè)時(shí)間所跨越的時(shí)