数字电路基础总结

概述

物理量可以分为两种，模拟量、数字量。模拟量是指在时间上连续取值，而且大小变化也连续的物理量，例如正弦函数；而数字量值得是一系列离散的时刻取值，而且数值的大小都是量化单位的整数倍，即它们是一系列时间，数值都离散的物理量。表示模拟量的信号称为模拟信号，表示数字量的信号称之为数字量。处理数字信号的电路称为数字电路。

数字信号的应用十分广泛，例如数字电视如今已逐步代替了接收模拟信号的电视，因为数字信号有许多优良的特点：

数字信号比模拟信号处理起来更简单。显然，一段连续的正弦函数，比1,0,-1,0,1这样的数字序列复杂的多。

数字信号传输更为准确。信号在传输中都会有干扰，模拟信号在传输中往往容易失真，一段光滑的曲线在传输中即使只出现了一些毛刺，就会让信号的质量大打折扣，然而数字信号的0,1是由高电平和低电平来表示的（例如，0.3V的电平表示为0，3.6V的电平表示为1）即使受到些许干扰，信号的质量仍可以保持的比较好（例如，3.6V变为了3.5V，但传输后仍然代表1）。

数字信号更利于机器的处理。计算机在处理数据时都是根据开关的闭合状态（0打开，1闭合）来运行的，处理数字信号会比处理模拟信号更加方便。

数制与编码

由于数字电路处理都是通过0,1这样的编码进行，与人们习惯的十进制不同。所以必须有一种转化方式来实现它们之间的转换。

二进制和十进制之间的转换

用若干位二进制数码按一定规律排列起来表示给定信息的过程称为编码。

常见的编码方式：原码 反码 补码（带符号的二进制编码），8421码 余三码 BCDGray码（二-十进制编码）Gray码（可靠性编码）

逻辑函数与组合逻辑电路

为了实现数字电路的功能，逻辑代数运算是基础。首先需要了解三种最基本的逻辑运算：与，或，非。以下是真值表（即列出所有输入取值并相应对出输出的表格）一般的逻辑函数便是由这三种基本的运算组成的。

我们知道，有了逻辑函数，根据他们的运算关系可以写出真值表，但由真值表可不可以确定逻辑函数呢，也许会有很多个，又如何去求最简的逻辑函数呢？答案是三个字，卡诺图。有了卡诺图，我们就好像手握一把利器，从理论上来讲，已经可以解决所有组合逻辑电路的问题：电路为了实现某个特定功能，无非就是能把特定的输入转化成特定的输出，天下电路仿佛都不过如此，然后我就可以通过卡诺图求出每一个输出的逻辑函数，然后用基本逻辑门实现。但是其实这样做会有许多问题，例如，实际工程中输出量多，电路功能复杂，全部由底层这样算显然不现实，于是我们需要一些拥有特定功能的集成电路，这样工程设计工作量会大大减少（当然最底层原理是那样），以下是关于中规模集成电路的介绍： 编码器

译码器

数据选择器

数据分配器

数值比较器

加法器

竞争与冒险

 

第二篇：数字电路总结

第一章 数制和编码

1． 能写出任意进制数的按权展开式；

2． 掌握二进制数与十进制数之间的相互转换；

3． 掌握二进制数与八进制、十六进制数之间的相互转换；

4． 掌握二进制数的原码、反码及补码的表示方法；

5． 熟悉自然二进制码、8421BCD码和余3 BCD码

6． 了解循环码的特点。

第二章 逻辑代数基础

1． 掌握逻辑代数的基本运算公式；

2．掌握代入规则，反演规则，对偶规则；

熟悉逻辑表达式类型之间的转换---“与或”表达式转化为“与非”表达式；

3． 熟悉逻辑函数的标准形式---积之和（最小项）表达式及和之积（最大项）式表达式。（最小项与最大项之间的关系，最小项表达式与最大项表达式之间的关系）。

4． 了解正逻辑和负逻辑的概念。

第三章：数字逻辑系统建模

1．熟悉代数法化简函数

（A?AB?A,A?AB?A?B, AB?AC?BC?AB?AC, A+A=A AA=A ）

2．掌握图解法化简函数

3．了解列表法化简函数（Q-M法的步骤）

4．能够解决逻辑函数简化中的几个实际问题。

a. 无关项，任意项，约束项的处理；

b. 卡诺图之间的运算。

5．时序逻辑状态化简

掌握确定状态逻辑系统的状态化简；

了解不完全确定状态逻辑系统的状态化简。

第四章：集成逻辑门

1． 了解TTL“与非”门电路的简单工作原理；

2． 熟悉TTL“与非”门电路的外特性：电压传输特性及几个主要参数，输出高电平，输出低电平、噪声容限、输入短路电流、扇出系数和平均传输延迟时间。

3． 熟悉集电集开路“与非”门（OC门）和三态门逻辑概念，理解“线与”的概念；

4． 掌握CMOS“与非”门、“或非”门、“非”门电路的形式及其工作原理。

5． 熟练掌握与、或、非、异或、同或的逻辑关系。

7．掌握R-S、J-K、D、T触发器的逻辑功能、特征方程、状态转换图、状态转换真值表。不要求深入研究触发器的内部结构，只要求掌握它们的功能，能够正确地使用它们；

8．了解触发器直接置 “0”端RD和直接置“1”端SD的作用。

9．了解边沿触发器的特点；

10．熟悉触发器的功能转换。

11. 了解施密特电路、单稳态电路的功能用途；

212．了解ROM、PROM、EPROM，EPROM有何不同；

13．能用PLD（与或阵列）实现函数

第五章: 组合逻辑电路

1、熟悉组合逻辑电路的定义；

2、掌握组合电路的分析方法：根据电路写出输出函数的逻辑表达式，列出真值表，根

据逻辑表达式和真值表分析出电路的路基功能。

3、掌握逻辑电路的设计方法：根据设计要求，确定输入和输出变量，列出真值表，利

用卡诺图法化简逻辑函数写出表达式，画出电路图。

4、掌握常用组合逻辑部件74LS283）、74LS85）、74LS138）、四选一数据选择器和八选

一数据选择器74151的应用（利用138译码器、八选一数据选择器实现组合逻辑函数等）。

5、了解组合电路的竞争与冒险。

第六章: 同步时序电路

1． 了解时序电路的特点（定义）；

2． 记住时序电路的分析步骤,掌握时序电路的分析方法,能够较熟练地分析同步时序

电路的逻辑功能。

3． 记住时序电路的设计步骤,掌握时序电路的设计方法,会同步时序电路的设计（含状

态化简）。

第七章: 常用时序逻辑部件

4． 了解常用的时序逻辑部件，如各种计数器（74LS161、74LS163、74LS193）、移位寄

存器（74LS194）及寄存器；不要求详尽的去研究其内部电路，但能够应用时序逻辑部件构成给定的逻辑功能。

5． 会看时序逻辑部件及组合逻辑部件的功能表，根据功能表掌握其逻辑功能、典型应

用及功能扩展

6． 掌握掌握连成任意模M同步计数器的三种方法：预置法，清0法，多次预置法；

7． 掌握序列码发生器的设计过程

第八章 了解A/D,D/A转换的基本原理。

思考题

1． BCD码的含义是什么？

2． 数字电路的特点是什么？

3． 三态门的特点是什么，说明其主要用途？

4． OC门的特点是什么，说明其主要用途？

5． TTL集成逻辑门的基本参数有哪几种？

6． 什么是“与”逻辑关系、“或”逻辑关系、“非”逻辑关系？

7． 什么是“同或”逻辑关系、“异或”逻辑关系？

8． 简化逻辑函数的意义是什么？

9． 几种数制如何进行相互转换？

10． 怎样取得二进制数的原码、反码和补码？

11． 将十进制数125编写成8421BCD码和余3BCD 码；

12． 什么是最小项及最小项表达式？

13． 怎样用代数法化简逻辑函数？

14． 怎样用卡诺图法化简逻辑函数？

简化后的逻辑表达式是 。

A. 唯一 B. 不唯一

C. 不确定 D. 任意。

15． 什么是组合电路？什么是时序电路？各自的特点是什么？

16． 组合电路的表示形式有几种，是哪几种？

17． 组合电路的分析步骤是什么？

18． 组合电路的设计步骤是什么？

19． 半加器与全加器的功能有何区别？

20． 译码器、编码器、比较器如何进行级联？

21． 如何用数据选择器实现逻辑函数？

22． 竞争与冒险的起因是什么？

23． D触发器与J-K触发器的特征方程和状态转换图是什么？

24． 如何用J-K触发器实现T触发器？

25． 什么是同步时序电路和异步时序电路？其特点是什么？

26． 同步时序电路的分析步骤是什么？

27． 同步时序电路的设计步骤是什么？

28． 全面描述时序电路的方程有几个？是哪几个？

29． 状态化简的意义是什么？怎样进行状态化简？

30． 怎样用中规模同步集成计数器设计任意模值计数器？

31． 怎样用移位寄存器构成环形计数器？

32． 什么是ROM？什么是RAM？

33． PLD、PLA、GAL、PAL，FPGA、CPLD的含义是什么？

34． 画出ADC工作原理框图，写出三种ADC电路的名称。

35． 计算R-2R网络DAC的输出电压。

36． 欲将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，应用

(a) T’触发器；(b)施密特触发器；(c)A/D转换器 (d)移位寄存器 37．