1、數字電子技術數字電子技術1. 本課程的性質本課程的性質 是一門技術基礎課是一門技術基礎課2. 特點特點 非純理論性課程非純理論性課程 實踐性很強實踐性很強 以工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題以工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題3. 研究內容研究內容研討數字電路（系統）的分析與設計方法，研究已有數字電路的工作研討數字電路（系統）的分析與設計方法，研究已有數字電路的工作原理與邏輯功能，原理與邏輯功能， 根據邏輯功能要求設計合理的電路根據邏輯功能要求設計合理的電路4. 教學目標教學目標 能夠對一般性的、常用的數字電路進行分析，同時對較簡單的單能夠對一般性的、常用的數字電路進行分析，同時對較簡單

2、的單元電路進行設計。元電路進行設計。5. 學習方法學習方法 重點掌握基本概念、基本電路、基本方法。重點掌握基本概念、基本電路、基本方法。6. 成績評定成績評定 平時：平時： 30 % 考試：考試： 70 %7. 參考書參考書 康華光主編，康華光主編，電子技術基礎電子技術基礎 數字部分數字部分 高教出版社高教出版社 閆石主編，閆石主編，數字電子技術基礎數字電子技術基礎 高教出版社高教出版社 數字電子技術實用教程數字電子技術實用教程( (機電類機電類) )數字電路慨述數字電路慨述 1、電子電路中的信號、電子電路中的信號模擬信號模擬信號數字信號數字信號幅度隨時間連續變化的信號幅度隨時間連續變化的信號

3、幅度不隨時間連續變幅度不隨時間連續變化化,而是跳躍變化而是跳躍變化一、模擬信號與數字信號一、模擬信號與數字信號tV(t)tV(t)高電平高電平低電平低電平上升沿上升沿下降沿下降沿二、數字電路及特點二、數字電路及特點1、數字電路、數字電路2、數字電路中的電子器件工作在開關狀態。數字電、數字電路中的電子器件工作在開關狀態。數字電路中使用的信號是只用高、低電平兩種形式出現的路中使用的信號是只用高、低電平兩種形式出現的信號，晶體管工作于飽和區和截止區，放大區只是信號，晶體管工作于飽和區和截止區，放大區只是過渡狀態。過渡狀態。3、數字電路的類型：組合邏輯電路和時序邏輯電路。、數字電路的類型：組合邏輯電路

4、和時序邏輯電路。4、數字電路研究的主要任務有兩個：分析和設計。、數字電路研究的主要任務有兩個：分析和設計。分析是對給定的電路的輸入和輸出之間的邏輯關系分析是對給定的電路的輸入和輸出之間的邏輯關系進行分析。設計是按照要求設計一個性能合適的電進行分析。設計是按照要求設計一個性能合適的電路。其應用的主要工具是邏輯代數。表達電路的功路。其應用的主要工具是邏輯代數。表達電路的功能主要是真值表、邏輯函數表達式、波形圖等。另能主要是真值表、邏輯函數表達式、波形圖等。另一方面，電路的電器性能如基本數字電路的工作原一方面，電路的電器性能如基本數字電路的工作原理、靜態特性和動態特性，也是數字電路的研究對理、靜態特

5、性和動態特性，也是數字電路的研究對象。象。處理數字信號的電路處理數字信號的電路數字電路數字電路5、在電路功能上，數字電路除了可以對信號進行算、在電路功能上，數字電路除了可以對信號進行算術運算外，還能夠進行邏輯判斷。即具有一定的邏術運算外，還能夠進行邏輯判斷。即具有一定的邏輯思維能力。輯思維能力。6、數字電路也是一種脈沖電路。但數字電路研究的、數字電路也是一種脈沖電路。但數字電路研究的重點是單元電路之間的邏輯關系，而脈沖電路研究重點是單元電路之間的邏輯關系，而脈沖電路研究的重點是脈沖波形的產生和變換。的重點是脈沖波形的產生和變換。7、數字電路的舉例、數字電路的舉例數字頻率計：數字頻率計：脈沖放大

6、與整形脈沖放大與整形門電路門電路秒脈沖發生器秒脈沖發生器計數和顯示計數和顯示1 1、工作任務不同：、工作任務不同： 模擬電路研究的是輸出與輸入信號之間的大小、相模擬電路研究的是輸出與輸入信號之間的大小、相位、失真等方面的關系；位、失真等方面的關系；數字電路主要研究的是輸出數字電路主要研究的是輸出與輸入間的邏輯關系與輸入間的邏輯關系（因果關系）。（因果關系）。 模擬電路中的三極管工作在線性放大區模擬電路中的三極管工作在線性放大區, ,是一個放是一個放大元件；大元件；數字電路中的三極管工作在飽和或截止狀態數字電路中的三極管工作在飽和或截止狀態, ,起開關作用起開關作用。 因此，基本單元電路、分析方

7、法及研究的范圍均不同。因此，基本單元電路、分析方法及研究的范圍均不同。2 2、三極管的工作狀態不同：、三極管的工作狀態不同：三、模擬電路與數字電路的區別三、模擬電路與數字電路的區別四、模擬電路研究的問題四、模擬電路研究的問題基本電路元件基本電路元件: :基本模擬電路基本模擬電路: :晶體三極管晶體三極管場效應管場效應管集成運算放大器集成運算放大器 信號放大及運算信號放大及運算 ( (信號放大、功率放大）信號放大、功率放大） 信號處理（采樣保持、電壓比較、有源濾波）信號處理（采樣保持、電壓比較、有源濾波） 信號發生（正弦波發生器、三角波發生器、信號發生（正弦波發生器、三角波發生器、）五、數字電路

8、研究的問題五、數字電路研究的問題基本電路元件基本電路元件基本數字電路基本數字電路邏輯門電路邏輯門電路觸發器觸發器 組合邏輯電路組合邏輯電路 時序電路（寄存器、計數器、脈沖發生器、脈沖整形電路）時序電路（寄存器、計數器、脈沖發生器、脈沖整形電路） A/DA/D轉換器、轉換器、D/AD/A轉換器轉換器六數字脈沖電路的特點六數字脈沖電路的特點1抗干擾的能力強；抗干擾的能力強；2精確度高；精確度高；3功耗小，便于控制；功耗小，便于控制；4允許脈沖功率大。允許脈沖功率大。第第1講講 邏輯代數基礎邏輯代數基礎1-1邏輯變量與邏輯函數邏輯變量與邏輯函數1-2基本邏輯運算基本邏輯運算1-3、邏輯代數基本運算規

9、則、邏輯代數基本運算規則1-1、邏輯變量與邏輯函數、邏輯變量與邏輯函數所謂所謂“邏輯邏輯”是指是指“條件條件”與與“結果結果”的關系，利用的關系，利用電路的輸入信號反映電路的輸入信號反映“條件條件”，而用電路的輸出反映，而用電路的輸出反映“結結果果”。從而使電路的輸入和輸出之間代表了一定的邏輯關系。從而使電路的輸入和輸出之間代表了一定的邏輯關系。1 1、邏輯變量、邏輯變量邏輯代數中的變量（邏輯變量）只能取兩個值邏輯代數中的變量（邏輯變量）只能取兩個值0和和1，而沒有中間值。，而沒有中間值。0和和1并不表示數值的大小，而是表示兩種并不表示數值的大小，而是表示兩種對立的邏輯狀態。稱為邏輯對立的邏輯

10、狀態。稱為邏輯0或邏輯或邏輯1，這種表示方法叫狀態，這種表示方法叫狀態賦值。賦值。2 2、邏輯函數、邏輯函數（1）概念：如果）概念：如果A、B、C 、 的取值確定之后，的取值確定之后，Z的值也的值也被唯一確定了，則稱被唯一確定了，則稱Z是是A、B、C 、 的邏輯函數，并寫成的邏輯函數，并寫成 Z=F（A、B、C、）（2）特點：）特點：邏輯函數與自變量的關系由有限個基本邏輯運算（與、或、邏輯函數與自變量的關系由有限個基本邏輯運算（與、或、非）決定。非）決定。自變量和函數的值都只能取自變量和函數的值都只能取0或或1。UABY 2、真值表、真值表 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1

11、1 1規定規定: 開關合為邏輯開關合為邏輯“1” 開關斷為邏輯開關斷為邏輯“0” 燈亮為邏輯燈亮為邏輯“1” 燈滅為邏輯燈滅為邏輯“0” 真值表特點真值表特點: 有有0 則則0, 全全1為為1。一、一、“與與”邏輯運算和與門邏輯運算和與門決定事件發生的各條件中，所有條件都具備，事決定事件發生的各條件中，所有條件都具備，事件才會發生（成立）。件才會發生（成立）。1、概念、概念1-21-2、基本邏輯運算、基本邏輯運算三種三種& &A AB BY Y4、與邏輯運算規則、與邏輯運算規則 邏輯乘邏輯乘3、與邏輯關系表達式、與邏輯關系表達式Y= AY= AB = ABB = AB 5、與門邏輯符號、與門邏

12、輯符號: :0 0=0 0 1=01 0=0 1 1=16、波形：、波形：YAB001011010001國家標準符號國家標準符號國際常用符號國際常用符號二、二、“或或”邏輯運算和或門邏輯運算和或門決定事件發生的各條件中，有一個或一個以上的條決定事件發生的各條件中，有一個或一個以上的條件具備，事件就會發生（成立）。件具備，事件就會發生（成立）。1、概念、概念UABY0 0 00 0 00 1 10 1 11 0 11 0 11 1 11 1 1A B YA B Y開關合為邏輯開關合為邏輯“1 1”，開關，開關斷為邏輯斷為邏輯“0 0”；燈亮為邏；燈亮為邏輯輯“1 1”， 燈滅為邏輯燈滅為邏輯“0

13、 0” 。設：設：特點特點: :有有1 1 則則1, 1, 全全0 0為為0 02、真值表、真值表A AB BY Y114、運算規則、運算規則 邏輯加邏輯加3. .或邏輯關系表達式或邏輯關系表達式 Y=A B 5、或門邏輯符號、或門邏輯符號: :0+0=0 0+1=11+0=1 1+1=16、波形：、波形：ABY001011010 111國家標準符號國家標準符號國際常用符號國際常用符號三、三、“非非”邏輯運算和非門邏輯運算和非門決定事件發生的條件只有一個，條件不具備時事件決定事件發生的條件只有一個，條件不具備時事件發生（成立），條件具備時事件不發生。發生（成立），條件具備時事件不發生。特點特點

14、: 1: 1則則0, 00, 0則則1 12 2、真值表、真值表0 10 11 01 0A YA YYRAU1、概念、概念非邏輯非邏輯 邏輯反邏輯反 0 1 1 0 3、非邏輯、非邏輯關系表達式關系表達式: : 1 1A AY Y5、非門邏輯符號：、非門邏輯符號：4、運算規則：運算規則：6、波形：、波形：AY0101國家標準符號國家標準符號國際常用符號國際常用符號AY 四、基本邏輯運算的復合運算四、基本邏輯運算的復合運算1 1、與非運算和與非門、與非運算和與非門表示式表示式：Y = AB 真值表真值表 A B AB Y 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0Y=AB C

15、多個邏輯變量時多個邏輯變量時: :& &A AB BY Y邏輯邏輯符號：符號：2 2、或非運算和或非門、或非運算和或非門表示式表示式： Y= A+B 真值表真值表 A B A+B Y 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0多個邏輯變量時多個邏輯變量時: :Y= A+B+CA AB BY Y11邏輯邏輯符號：符號：3 3、與或非運算和與或非門、與或非運算和與或非門表示式表示式： Y= AB +CD邏輯符號：邏輯符號：C CD DY Y11A AB B& & &ABCDY0000000100100011010001010110011110001001101010111100

16、1101111011111110111011100000Y=A B = AB + AB表示式表示式：真值表特點真值表特點: : 相同則相同則0,0, 不同則不同則1 1 真值表真值表 A B AB AB Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 04、異或運算和異或異或運算和異或門門=1=1A AB BY Y邏輯邏輯符號：符號：“同或” Z=ABBAABAB= =A AB BY Y邏輯邏輯符號：符號：門電路門電路 符號符號 表示式表示式與門與門& &A AB BY YA AB BY Y11或門或門非門非門1 1Y YA AY=ABY=ABY=A+BY=A+

17、BY= AY= A與非門與非門& &A AB BY YY= ABY= AB或非門或非門A AB BY Y11Y= A+BY= A+B異或門異或門=1=1A AB BY YY= AY= A B B五、關于邏輯表達式的書寫五、關于邏輯表達式的書寫&ABY1 1ABY3 1ABY4&ABY2ABY1Y2Y3Y4乘運算規則乘運算規則: :加運算規則加運算規則: :1-31-3、邏輯代數基本運算規則、邏輯代數基本運算規則非運算規則非運算規則: :0+0=0 ，0+1=1 ，1+0=1，1+1=100=0 01=0 10=0 11=1A A A0 =0 A1 =A AA =AAA =00=1 1=0A+0

18、 =A，A+1 =1，A+A =A， A+A =11、基本關系基本關系交換律交換律: : A+B = B+AA+B = B+A AB=BAAB=BA結合律結合律: : A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C) ABC=(AB)C=A(BC)ABC=(AB)C=A(BC)2.2.邏輯代數運算規律邏輯代數運算規律分配律分配律: : A(B+C)=AB+AC A+BC=(A+B)(A+C)A(B+C)=AB+AC A+BC=(A+B)(A+C)證明證明: :右邊右邊 =(A+B)(A+C)=(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC ; =AA+AB+A

19、C+BC ; 分配律分配律=A +A(B+C)+BC ; =A +A(B+C)+BC ; 結合律結合律,AA=A,AA=A=A(1+B+C)+BC ; =A(1+B+C)+BC ; 結合律結合律=A =A 1+BC ; 1+B+C=1 1+BC ; 1+B+C=1=A+BC ; A =A+BC ; A 1=1 1=1= =左邊左邊吸收規則吸收規則原變量吸收規則原變量吸收規則: :反變量吸收規則反變量吸收規則: :A+AB=A+BA+AB=A+B注注: : 紅色變紅色變量被吸收掉！量被吸收掉！A+AB =A+AB+AB =A+(A+A)B =A+ 1B ; A+A=1 =A+BA+AB =A證明

20、證明: :混合變量吸收規則混合變量吸收規則: :AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC =AB+AC+ABC+ABC =AB(1+C) +AC(1+B) =AB +ACAB+AB =AAB+AC+BC =AB+AC證明證明: :反演定理（德摩根定理）反演定理（德摩根定理）AB =A+B A+B = AB用真值表證明用真值表證明A B AB A+B 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 證明證明: :（1）代入規則）代入規則對邏輯等式中的任意變量對邏輯等式中的任意變量A，若將所有出現，若將所有出現A的位置都代的位置都代之以同一個邏輯函數，則等式仍然成立。之以同一個邏輯函數，則等式仍然成立。例：若：例：若：A(B+C)=AB+AC CC+D 則：則：AB+(C+D)=AB+A(C+D)意義：利用這條規則和現有的等式，可以推出更多的等意義：利用這條規則和現有的等式，可以推出更多的等式，而無需證明。式，而無需證明。（2）反演規則）反演規則對于任何一個邏輯函數對于任何一個邏輯函數F，若將，若將F表達式中所有的表達式中所有的“