数字逻辑与数字电子 绪论

1 数字电路的特点

1.1 数字信号的特点

数字信号与模拟信号的区别：

1. 模拟信号具有连续性，模拟信号在时间和数值上都是连续的，典型的波形为正弦波。
2. 数字信号具有离散性、双值性，典型的波形为方形波，取值为0或1。

1.2 晶体管的工作状态

在数字电路中，晶体管工作在开关状态。

模拟电路中，三极管工作在放大区。数字电路中，三极管工作在饱和区或者截止区，当三极管工作在饱和区时为开态，工作在截止区时为关态。

1.3 抗干扰能力强

数字电路中的高低电平都指的是一定的电压范围，在所受到的干扰不足以改变信号的状态时，不影响电路的正常工作。

1.4 分析方法与模拟电路不同

• 模拟电路，把三极管等效于一个微变等效电路，再做电路分析。
• 数字电路，逻辑分析方法，找出输入与输出之间的逻辑关系，用到的数学工具是布尔代数，描述方法有真值表、表达式、功能表等。

2 数字电路的发展

电子管->晶体管->集成电路。

依据门电路的多少将集成电路分成：小规模->中规模->大规模->超大规模。

比较有代表性的数字电路：

• 微处理器(CPU)
• 可编程逻辑器件(PLD)
• 数字信号处理器(DSP)

3 数字电路的分类

按照工艺来分：TTL、CMOS。

按照功能：组合、时序。

按照规模来分：小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)。

4 数字电路的应用

信号的运算处理，与软件结合可以完成复杂的运算和处理过程，同样功能的电路若用模拟电路实现，其复杂程序将大大增加，甚至无法实现。但数字信号还不能完全代替模拟信号，当信号非常弱的时候，数字信号并不能接受到，因此就需要对信号进行放大，而且数字信号的输出功率并不大，因此需要进行功率放大。

一般测控系统框图

由传感器采集状态模拟信息并放大，再进行模数转换为数字转换，再经过数字电路处理，再进行数模转换为模拟信号，数字信号的输出并不能给出较大的功率，因此需要再将功率放大后输出到执行机构。

5 课程的主要内容

1. 数学基础(布尔代数)
2. 组合电路
3. 时序电路
4. 典型大规模集成电路

课程目的：

• 数字电路的分析设计方法
• 集成电路的功能和使用方法

6 学习方法的建议

• 熟练使用布尔代数工具
• 注重外部特性、注重应用

7 参见

• 数字逻辑与数字电子 视频 王立欣