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单击此处编辑母版标题样式abcd,单击此处编辑母版文本样式abvd,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字电子技术,1,数字电子技术1,1.1.1,数字技术的发展及其应用,1.1.2,数字集成电路的分类及特点,1.1.3,模拟信号与数字信号,1.1.4,数字信号的描述方法,1.1,数字电路与数字信号,2,1.1.1 数字技术的发展及其应用1.1.2 数字集成电路的,数字技术的发展及其应用,80年代后-ULSI，1 0 亿个晶体管/片,90年代后-,97,年一片集成电路上有,40,亿个晶体管。,6070代-,IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI、VLSI。10万个晶体管/片。,现在-芯片内部的布线细微到 32nm,微处理器 Core i7 四核芯 263平方毫米 7.31亿个晶体管,Core i7,六核心Gulftown芯片 248平方毫米 11.7亿个晶体管,NV G200 显卡GPU芯片 14亿个晶体管,3,数字技术的发展及其应用80年代后-ULSI，1 0,发展特点:,以电子器件的发展为基础,电子管时代,1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在一些大功率发射装置中使用,。,电压控制器件,电真空技术,4,发展特点:以电子器件的发展为基础电子管时代1906年，福雷斯,晶体管时代,电流控制器件,半导体技术,半导体二极管、三极管,器件,5,晶体管时代电流控制器件半导体二极管、三极管器件5,半导体集成电路,6,半导体集成电路6,电路设计方法,伴随器件变化从传统走向现代,a)传统的设计方法：,b)现代的设计方法：,采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。,现代EDA,技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、分析、仿真、修订 全通过计算机完成。,7,电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代a)传统的设计方法：b,EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。,1、设计：,在计算机上利用软件平台进行设计,原理图设计,VerlogHDL语言设计,状态机设计,设计方法,EDA（Elect,ronics Design Automation,),技术,8,EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数,3、下载,2、仿真,4、验证结果,实验板,下载线,9,3、下载2、仿真4、验证结果实验板下载线9,数码相机,智能仪器,计算机,数字技术,的应用,10,数码相机智能仪器计算机数字技术的应用10,根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，,-数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。,从集成度不同,-数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。,从电路的形式不同，,-数字电路可分为集成电路和分立电路,从器件不同,-数字电路可分为,TTL 和 CMOS电路,1、数字集成电路的分类,1.1.2,、数字集成电路的分类及特点,11,根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，从集成度不,可编程逻辑器件多功能专用集成电路,10,6,以上,甚大规模,大型存储器、微处理器,10,00099,999,超大规模,小型存储器、门阵列,1009999,大规模,计数器、加法器,1299,中规模,逻辑门、触发器,最多12个,小规模,典型集成电路,门的个数,分类,集成度:每一芯片所包含的门个数,12,可编程逻辑器件多功能专用集成电路106以上甚大规模大型存储器,2、数字集成电路的,特点,1),电路简单,便于大规模集成,批量生产,2),可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强,3),体积小,通用性好,成本低.,4),具可编程性,可实现硬件设计软件化,5),高速度 低功耗,6),加密性好,13,2、数字集成电路的特点1)电路简单,便于大规模集成,批量生产,3、,数字电路的分析、设计与测试,(1),数字电路的分析方法,数字电路的分析:根据电路确定,电路输出与输入之间的逻辑关系。,(2),数字电路的设计方法,数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路,。,设计方式:分为传统的设计方式和基于,EDA,软件的设计方式。,分析工具：,逻辑代数。,电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。,14,3、数字电路的分析、设计与测试(1)数字电路的分析方法数字电,-时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等,u,O,t,O,t,u,1.模拟信号,1.1.3,数字信号与数字信号,15,-时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 uO,数字信号波形,2、数字信号,-在时间上和数值上均是离散的信号。,数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同，,分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同,16,数字信号波形2、数字信号数字电路和模拟电路：工作信号，研究的,3、模拟信号的数字表示,由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信号.,0,0,模拟信号,模数转换器,3,V,数字输出,0,0,0,0,1,1,模数转换的实现,17,3、模拟信号的数字表示由于数字信号便于存储、分析和传输，通常,电压(V),二值逻辑,电 平,+5,1,H,(高电平),0,0,L,(低电平),逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）,1.1.4,数字信号的描述方法,1、二值数字逻辑和逻辑电平,a、在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态,0、1,数码-,表示数量时称二进制数,表示方式,二值数字逻辑,-,表示事物状态时称二值逻辑,18,电压(V)二值逻辑电 平+51H(高电平)00L(低电平)逻,(a)用逻辑电平描述的数字波形,(b)16位数据的图形表示,2、数字波形,数字波形-是信号逻辑电平对时间的图形表示.,19,(a)用逻辑电平描述的数字波形(b)16位数据的图形表示,高电平,低电平,有脉冲,*非归零型,*归零型,比特率-每秒钟转输数据的位数,无脉冲,(1)数字波形的两种类型:,20,高电平低电平有脉冲*非归零型*归零型 比特率-,(2)周期性和非周期性,非周期性数字波形,周期性数字波形,21,(2)周期性和非周期性 非周期性数字波形周期性数字波形 2,非理想脉冲波形,(3)实际脉冲波形及主要参数,22,非理想脉冲波形(3)实际脉冲波形及主要参数22,几个主要参数:,占空比,Q,-表示脉冲宽度占整个周期的百分比,上升时间,t,r,和下降时间,t,f,-从脉冲幅值的,10%到90%上升,下降所经历的时间(典型值,ns,),脉冲宽度,(t,w,)-,脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间,周期,(T),-表示两个相邻脉冲之间的时间间隔,t,r,脉冲宽度,t,w,0.5V,4.5V,2.5V,幅值,=5.0V,0.0V,5.0V,t,f,0.5V,2.5V,4.5V,23,几个主要参数:占空比 Q-表示脉冲宽度占整个周,(4)时序图-表明各个数字信号时序关系的多重波形图。,由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。,24,(4)时序图-表明各个数字信号时序关系的多重波形图。,
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