1、 9/9數字電子技術知識點 數字電子技術知識點 第1章數字邏輯基礎 1數字信號、模擬信號的定義 2數字電路的分類 3數制、編碼其及轉換 要求：能熟練在10進制、2進制、8進制、16進制、8421BCD之間進行相互轉換。 舉例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4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

2、零； 同或運算：相同為1，相異為零； 非運算：零變1，1變零； 要求：熟練應用上述邏輯運算。 5數字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉換。 真值表（組合邏輯電路）或狀態轉換真值表（時序邏輯電路）：是由變量的所有可能取值組合及其對應的函數值所構成的表格。 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成的式子。 卡諾圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構成的圖形。 邏輯圖：是由表示邏輯運算的邏輯符號所構成的圖形。 波形圖或時序圖：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對應的輸出函數值的高、低電平所構成的圖形。 狀態圖（只有時序電路才有）：描述時序邏輯電路的狀態轉換關系

3、及轉換條件的圖形稱為狀態圖。 要求：掌握這五種（對組合邏輯電路）或六種（對時序邏輯電路）方法之間的相互轉換。 6邏輯代數運算的基本規則 反演規則：對于任何一個邏輯表達式Y ，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Y 的反函數Y （或稱補函數）。這個規則稱為反演規則。 對偶規則：對于任何一個邏輯表達式Y ，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表達式Y ，Y 稱為函Y 的對偶函數。這個規則稱為對偶規則。要求

4、：熟練應用反演規則和對偶規則求邏輯函數的反函數和對偶函數。 舉例3：求下列邏輯函數的反函數和對偶函數：E D C B A Y += 解：反函數：)(E D C B A Y += 對偶函數：)(E D C B A Y D += 7邏輯函數化簡 （1）最小項的定義及應用； （2）二、三、四變量的卡諾圖。 要求：熟練掌握邏輯函數的兩種化簡方法。 公式法化簡：邏輯函數的公式化簡法就是運用邏輯代數的基本公式、定理和規則來化簡邏輯函數。 舉例4：用公式化簡邏輯函數：C B BC A ABC Y +=1 解：B C B BC C B BC A A C B BC A ABC Y =+=+=+=)(1 舉例5：

5、用公式法化簡邏輯函數為最簡與或式：BC B C A B C A F +?= 解：BC B B C A BC B C A B C A BC B C A B C A F +=+=+=)( C A BC C A BC C A +=+=+= 舉例6：用公式法化簡邏輯函數為最簡與或式：)(A B A ABC A F += 解：)(A B A ABC B A F += )()(A B A ABC B A +?+= =)()(A B A ABC B A +?+=)()(B A A ABC B A +?+ =A ABC B A ?+)(=0 圖形化簡：邏輯函數的圖形化簡法是將邏輯函數用卡諾圖來表示，利用卡諾圖

6、來化簡邏輯函數。（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：)6,4()7,3,2,0(),(d m C B A Y += 解：畫出卡諾圖為 則B C Y += 舉例8：已知邏輯函數C B A C B A B A Z +=，約束條件為0=BC 。用卡諾圖化簡。 最簡邏輯表達式為? ?=+=0BC C B A B A Z 第2章 邏輯門電路 (1)基本概念 1）數字電路中晶體管作為開關使用時，是指它的工作狀態處于飽和狀態和截止狀態。 2）TTL 門電路典型高電平為3.6 V ，典型低電平為0.3 V 。 3）OC 門和OD 門具有線與功能。 4）三態門電路的特點、邏輯功能和

7、應用。高阻態、高電平、低電平。 5）門電路參數：噪聲容限V NH 或V NL 、扇出系數N o 、平均傳輸時間t pd 。 6）OC 門（集電極開路門）的主要應用。 7）三態門的主要應用。 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，三態門電路的邏輯功能；能根據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：由邏輯圖寫出表達式為：C B A C B A Y +=+=，則輸出Y 見上。 舉例10：P91，作業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 2會用組合邏輯部件設計邏輯函數 要求：掌握

8、編碼器、譯碼器、數據選擇器、數值比較器、半加器、全加器的定義，功能和特點，以及應用。 舉例11：能對兩個1位二進制數進行相加而求得和及進位的邏輯電路稱為半加器。 第4章 觸發器 1）觸發器的的概念和特點： 觸發器是構成時序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下特點： 它有兩個穩定的狀態：0狀態和1狀態； 在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態或1狀態，即兩個穩態可以相互轉換； 當輸入信號消失后，所置成的狀態能夠保持不變。具有記憶功能 2）不同邏輯功能的觸發器的特性方程為： RS 觸發器：n n Q R S Q +=+1 ，約束條件為：RS 0，具有置0、置1、保持功能。 JK 觸發器：n n n

9、Q K Q J Q +=+1 ，具有置0、置1、保持、翻轉功能。 D 觸發器： D Q n =+1，具有置0、置1功能。 T 觸發器： n n n Q T Q T Q +=+1 ，具有保持、翻轉功能。 T 觸發器： n n Q Q =+1(計數工作狀態)，具有翻轉功能。 要求：能根據觸發器（重點是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 時序邏輯電路 1常用時序邏輯部件的作用和特點 時序邏輯部件：計數器、寄存器。 2同步時序邏輯電路的設計方法 3用中規模集成電路設計時序邏輯電路 要求：掌握編碼器、譯碼器、數據選擇器

10、、數值比較器、半加器、全加器的定義，功能和特點，以及應用。 第6章 半導體存儲器與可編程邏輯器件 1.半導體存儲器的分類、基本結構、工作原理； 2半導體存儲器的使用方法，半導體存儲器擴展存儲容量的方法，可編程邏輯器件PLD 、PAL 、GAL 的分類、基本結構、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可編程技術。 要求：掌握半導體存儲器的分類、基本結構、工作原理，掌握可編程邏輯器件PLD 、PAL 、GAL 的分類、基本結構、基本功能；掌握半導體存儲器和可編程邏輯器件的編程方法。 第7章 脈沖波形的產生與整形 1)施密特觸發器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數字電路需要的矩形脈沖

11、的電路。要求：會根據輸入波形畫輸出波形。 特點：具有滯回特性，有兩個穩態，輸出僅由輸入決定，即在輸入信號達到對應門限電壓時觸發翻轉，沒有記憶功能。 2)多諧振蕩器是一種不需要輸入信號控制，就能自動產生矩形脈沖的自激振蕩電路。 特點：沒有穩態，只有兩個暫穩態，且兩個暫穩態能自動轉換。 3)單穩態觸發器在輸入負脈沖作用下，產生定時、延時脈沖信號，或對輸入波形整形。 特點：電路有一個穩態和一個暫穩態。 在外來觸發脈沖作用下，電路由穩態翻轉到暫穩態。 暫穩態是一個不能長久保持的狀態，經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。 要求：熟練掌握555定時器構成的上述電路，并會求有關參數（脈寬、周期、頻率）和畫

12、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 轉換器 1）A/D 和D/A 轉換器概念： 模數轉換器：能將模擬信號轉換為數字信號的電路稱為模數轉換器，簡稱A/D 轉換器或ADC 。由采樣、保持、量化、編碼四部分構成。 數模轉換器：能將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器，簡稱D/A 轉換器或DAC 。由基準電壓、變換網絡、電子開關、反向求和構成。 ADC 和DAC 是溝通模擬電路和數字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。 2）D/A 轉換器的分辨率 分辨率用輸入二進制數的有效位數表示。在分辨率為n 位的D/A 轉換器中，輸出電

13、壓能區分2n 個不同的輸入二進制代碼狀態，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 轉換器的分辨率為： 3）A/D 轉換器的分辨率A/D 轉換器的分辨率用輸出二進制數的位數表示，位數越多，誤差越小，轉換精度越高。 舉例9：輸入模擬電壓的變化范圍為05V ，輸出8位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5V 2820mV ；而輸出12位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5V 2121.22mV 。 001.01023 1 12110 =- 典型題型總結及要求 （一）分析題型 1組合邏輯電路分析： 分析思路： 由邏

14、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； 由最簡與或表達式列出真值表； 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： 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 由最簡與或表達式列出真值表 分析真值表，說明電路邏輯功能 當輸入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：

15、由電路圖寫出時鐘方程、驅動方程和輸出方程； 將驅動方程代入觸發器的特征方程，確定電路狀態方程； 分析計算狀態方程，列出電路狀態表； 由電路狀態表畫出狀態圖或時序圖； 分析狀態圖或時序圖，說明電路邏輯功能。 要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數器、減法計數器、環形計數器、扭環形計數器的分析。 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，并畫出狀態轉換圖和時序圖。 CA BC AB Y + = 解： 時鐘方程為：CP0=CP1=CP 激勵方程為： ? ?=11 1 01010K Q J K Q J n n 將激勵方程代入J-K-FF 的特性方程可得狀態方程為 ?=

16、+=+=+n n n n n n n n n n Q Q Q K Q J Q Q Q Q K Q J Q 1 0111100001010 則狀態轉換圖和時序圖為： 可見電路具有自啟動特性，這是一個三進制計數器。 （二）設計題型 1組合邏輯電路設計： 設計思路： 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； 將表達式化簡為最簡與或表達式； 實現邏輯變換，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設計實現各種組合邏輯電路。 舉例13：某汽車駕駛員培訓班進行結業考試，有三名評判員，其中A 為主評判員，B 和C 為副評判員，

17、在評判時按照服從多數原則通過，但主評判員認為合格也通過，試用與非門實現該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實現） 解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為 則輸出邏輯表達式為BC A BC A Y =+= 用與非門實現邏輯電路圖為： 2時序邏輯電路設計： 設計思路： 由設計要求畫出原始狀態圖或時序圖； 簡化狀態圖，并分配狀態； 選擇觸發器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅動方程； 畫出邏輯電路圖； 檢查電路能否自啟動。 要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數器、減法計數器的設計實現。 舉例14：設計一個按自然態序變化的7進制同步加法計數器，計數規則為逢七進1，產生一個進位輸出

18、。 解：建立原始狀態圖： 簡化狀態圖，并分配狀態：已經是最簡，已是二進制狀態； 選擇觸發器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅動方程：因需用3位二進制代碼，選用3個CP 下降沿觸發的JK 觸發器，分別用FF 0、FF 1、FF 2表示。 由于要求采用同步方案，故時鐘方程為： 輸出方程： 狀態方程： CP CP CP CP =210 畫出電路圖 檢查電路能否自啟動： 將無效狀態111代入狀態方程計算：可見111的次態為有效狀態000，電路能夠自啟動。 3集成計數器和寄存器的應用：構成N進制計數器，構成環形計數器和扭環形計數器。 要求：熟練掌握74LS160、74LS161、74LS162、74LS16

19、3四種集成計數器應用，比如分析或設計N進制計數器；熟練掌握74LS194應用，比如分析或設計環形計數器和扭環形計數器。 1.用同步清零端或置數端歸零構成N進置計數器 的二進制代碼。 （1）寫出狀態S N-1 （2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數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端歸零構成N進置計數器 （1）寫出狀態S N的二進制代碼。 （2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數控制端信號的邏輯表達式。 （3）畫連線圖。 舉例15：用74LS161來構成一個十二進制計數器。解： (1)用異步清零端CR歸零：S NS121100則電路為： 注：這里D 0D 3可隨意處

20、理。 (2)用同步置數端LD 歸零： S N S 111011 則電路為：注：這里D 0D 3必須都接0。 舉例16：用74LS160來構成一個48進制同步加法計數器。 解：因74LS160為同步十進制計數器，要構成48進制同步加法計數器須用二片74LS160來實現，現采用異步清零實現： S 48=01001000，取高位片的Q C 和低位片的Q D 作歸零反饋信號。即清零端CR 歸零信號為：D 低C 高Q Q CR =，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；會根據題意計算電路參數，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

21、什么電路？ 2)求電路的輸出信號頻率f 3)畫出V C及V O的波形。 解： 1)這是一個由555定時器構成的多諧振蕩器。 2)其振蕩周期為 s C R R T 84.0102010)4020(7.0)2(7.06321=?+=+=- 則其頻率為 Hz T f 2.184 .011= 3)V C 及V O 的波形的波形為： 三、基本概念練習 一、判斷題 1CMOS 門電路為雙極型電路，而TTL 門電路則為單極型電路。（ ） 2.能夠實現“線與”功能的門電路是OC 門或OD 門。（ ） 3施密特觸發器的特點是只有一個穩態，需在外加信號作用下才能由穩態翻轉到暫穩態。（ ） 4在時鐘脈沖的控制下，根據輸入信號T 不同情況，凡是具有保持和翻轉功能的電路，稱為T 觸發器。（ ） 5.某電路任意時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號，而且與電路的原狀態有關，該電路為時序邏輯電路。(