一数字电路设计概述

,*,组合电路设计,南京邮电大学电工电子实验教学中心,一、数字电路设计概述,1.两种设计目的：,纯逻辑设计 科学研究，追求逻辑表述的最简化,工程逻辑设计 物理实现，追求易于实现性和经济性,2.,工程逻辑设计的特点：,以可以制造出电子设备为出发点，考虑现有元器件、设,计人员水平、可利用的设计工具、设计的便利性、可靠,性、经济性等诸多因素。,3.,数字电路设计层次,系统级设计（大型数字系统 小型数字系统）,电路级设计,1,4.电路级的设计方法,试凑设计法,用现有各种成熟的电路拼凑出整体电路,综合设计法,先写出整体逻辑表达式，再推导出各个,局部电路（电子设计自动化技术采用的,就是综合法）,5.,电路级逻辑关系的描述方法,电路图描述,硬件描述语言描述,有限状态机的流程图描述,2,6.当前数字电路设计的先进理念：,自顶向下，由粗到细,模块划分合理，功能单一,便于设计,高可靠性,高可测性,高速度，低功耗,逻辑简化,设计自动化,3,7.数字电路的技术性和工程性,技术性是指，数字电路可以直接用于解决生产和生活中,的 实际问题，是一门实用学科。,工程性是指，在非理想条件下，充分了解和利用现有的,条件，在整体上权衡弊利，寻求可性的最佳方案，最终,到达制出电子设备的目的。,数字电路的非理想,教材上的数字电路模型没有考虑器件的延迟,数字电路可测试性差的特点,数字器件本身延迟、速度、成本等方面的限制,测试用仪表功能和精度的限制,4,8.数字电路设计与实验学习指导：,认识电路级设计和实验的重要性,认识数字电路设计的灵活性、创造性和实用性,体会数字电路设计、测试的工程性和技术性特点,认真学习和体会,电子电路设计与实验技术,书中所有的设计举例，这些例子较全面地汇集、体,现了工程逻辑设计中常用的典型电路的设计思路和,技巧，同时可直接作为实验中的题目的设计提示。,(,详见例,3-1,例,3-35,）,5,数字电路设计和实验的难点,如何正确地将生产需求抽象为逻辑表达式,(,例,3-6,）,如何在设计中克服数字器件的延迟影响,如何解决数字电路的测试问题,6,二、基于标准数字器件的组合逻辑电路设计原则,1.正确将实践需求抽象为逻辑关系（ 例3-6）,2.根据电气要求选用合理元器件（例3-1例3-5）,速度或延迟,系列,74XX,74SXX,74LSXX,74HCXX,74AFXX,等,54XX 4000,系列,3.,认真分析算法（例,3-20,）,考虑逻辑需求、设计的便利、器件选用、现有器件功能的扩展、成本、可测试性、可靠性等,4.,根据制图标准，正确绘制逻辑电路图,7,三、数字电路的原理图绘制要求（P145),1.布局要求 (P153),2.电路符号绘制要求：,符号方向,内含多个单元电路的小规模集成电路符号画法,中、大规模集成电路符号的画法,管脚标号方法及其重要性,元件的编号和型号的标注,8,3.导线的画法：,方向,交点,端点,4.,电路图绘制注意事项：,不可画成连线图，否则无法表述逻辑关系，无可读性,电源和地线管脚和连线可以略去,必须注明管脚号、元件编号和元件型号否则无法装配,9,电路原理图的正确画法原理图,10,电路原理图的错误画法连线图,11,四、装配方法,1.元件的正确插入和拨出方法,* 必须用镊子起出元件，绝不可直接用手拔出,* 元件缺口必须朝左，在插座够用情况下,* 集成电路的管脚数与插座管脚数一致,2.元件装配布局,3.导线的连接,4.引出测试点,* 除万用表外，避免测试仪表的连线直接与元件管脚连接，,应该用导线将元件被测管脚信号引到实验箱的“外接仪表,”接线柱上，仪表与接线柱连接。,12,13,五、数字电路的测试,1.数字电路测试的特点：,以状态量测试为主,“毛刺”测试是测试难点,多变量、多状态测试使得测试工作量极大,测试目的不同测试方法不同,*遍历测试 *最小测试集测试 *功能测试,本实验课采用功能测试法,2.,数字电路测试注意事项,不能只注意电平的高低，还必须注意电压数值和电位值,模拟示波器测试两个波形时，有时会出现测试错误,14,2.组合电路的静态测试方法,测试思路,输入变量的提供,输出变量的测量,测试工具（实验箱）功能和使用方法（,P375,）,功能测试法,静态测试的缺点,15,16,17,3.组合电路的动态测试方法,测试思路,18,19,六、预习报告和实验报告要求 （P137）,1.预习报告,实验名称,根据实验任务设计的电路图,原始测试记录,数据表格,波形图,20,21,2.实验报告（正式报告）格式写作要求,实验名称,实验目的,测试用仪表及型号,技术指标（实验任务）,设计过程,电路图,测试数据,含进行处理后的数据,数据分析,实验小结,22,3.实验报告的格式要求,三个实验报告本,本次实验时交上次实验报告,取回教师批改好的实验报告,在另一本上写好预习报告，下次实验时交。,23,