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1、主讲教师：李晓光2011年2月,典型应用,电子器件的发展,设计方法的变化,参考书,绪 论,数字电路的概述,学习方法,考核方法,基本知识,基本知识概述,物理信号,连续信号模拟信号,离散信号数字信号,数模转换 将数字信号转换为模拟信号（简称DA ）,模数转换 将模拟信号转换为数字信号（简称A D 转换）,数字系统-能对数字信号进行加工、传递和存储的实体，这个 实体由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。,模拟系统-能对模拟信号进行加工、传递和存储的实体，这个实体由实现各种功能的电子电路相互连接而成。,一、数字电路的概述,模拟电路：,处理的信号是 模拟信号,数字电路：,处理的信号是数字信号,一、数
2、字电路的概述, 数字逻辑：,用数字方式研究和处理事件的逻辑状态和事件之间逻辑关系的方法，就称为数字逻辑。, 数字电路：数字电路只能处理数字信号，是物理实现数字逻辑关系的重要方法之一，也是现代电子技术的重要组成部分。, 数字逻辑模型及特点：所谓数字逻辑模型，是指用数字逻辑方法对一个实际逻辑系统的描述结果。 。,逻辑模型表征的是逻辑特性，只代表数字逻辑信号之间逻辑状态的相互影响和逻辑运算关系，不代表各逻辑信号之间的数值关系。逻辑关系只有真和假、有和无，不存在连续变化的可能性。也不存在似是而非的可能性。,逻辑模型表现形式多样性，同一个逻辑模型可以有不同的表现形式。对同一逻辑模型可有不同的数学描述形式
3、。例如对同一个逻辑系统，可以使用表格作为逻辑模型，也可以使用状态图形作为逻辑模型。各逻辑模型之间可以相互转换。,1. 工作信号是离散的，因此电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。如二极管工作在导通和截止态、三极管工作在饱和态和截止态,2. 研究对象是输入和输出的逻辑关系，因此主要的分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要是真值表、逻辑表达式及波形图等。,一、数字电路的概述,3. 电路结构简单，功能强，功耗低，集成度高，造价低。4. 工作速度快, 精度高, 可靠性好。5. 数字电路的基本参数采用标准参数，通用性强，应用广泛。,一、数字电路的概述,数字电路,组合逻辑电路,电路中无记忆器件，无反馈。
4、,时序逻辑电路,同步时序逻辑电路,异步时序逻辑电路,脉冲异步时序逻辑电路,电平异步时序逻辑电路,电路中含有记忆器件及反馈,电路状态的转换是在同一时钟的控制下进行,电路状态的转换不是在同一时钟的控制下进行,由组合电路与延时电路组成，电路在电平控制下转换, 数字逻辑与电路的基本内容,基本逻辑门电路,组合逻辑电路,时序逻辑电路,存储器电路,脉冲整形电路,基本门、三态门、,OC,门,编译码器、数据选,择、比较器、启动、,可编程器件,ROM,、,EPROM,、,RAM,触发器、寄存器、计数器,单稳态触发器、振荡器、施,密特触发器,一、数字电路的概述,计算机,通信（DSP应用）,数码像机等家电,返 回,二
5、、典型应用,二、典型应用,数字信号处理(DSP)简介：,数字信号处理是一个较新的学科领域，它是把数字或符号表示的序列，通过计算机或专用处理设备，用数字的方法去处理这些序列，已达到更符合人们要求的信号形式。,数字滤波器和数字频谱分析是数字信号处理的两个分支， 可进行复杂的数学运算，例如数学逼近，傅里叶变换、Z变换、快速傅里叶变换、卷积积分等。所以，数字信号处理应用非常广泛，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等都是数字信号处理的研究对象。,会议电视,数字移动蜂窝电话,家庭信息中心,虚拟教育,数字相机,自动驾驶汽车,视觉感应器,数据存储与处理,返回,绪 论,三、电子器件的发展
6、,电子管,SSI（100以下）,MSI（103）,LSI（104）,（105以上）,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。世界上第一台计算机用了1.8万只电子管，占地170平方米，重30吨，耗电150KW。目前在一些大功率发射装置中使用。,1948年，肖克利等发明了晶体管，其性能在体积、重量方面明显优于电子管，但器件较多时由分立元件组成的分立电路体积大、焊点多、电路的可靠性差。,1960年集成电路出现，成千上万个器件集成在一块芯片，大大促进了电子学的发展，尤其促进数字电路和微型计算机的飞速发展。,芯片中集成上万个等效门，目前高的已达上百万门。,（106以上）
7、,表1-1 集成电路不同发展阶段的特征参数主要特征,06年Pentium 4 643 (3.2GHz)采用65nm工艺, 目前先进工艺为AMD公司的28nm工艺。,集成电路发展历程,不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小 倍，这就是摩尔定律,微电子发展的规律,四、设计方法的变化, 传统的设计方法：, 现代的设计方法：,返 回,四、设计方法的变化,目前比较流行的数字逻辑电路或系统的仿真分析工具都是具有一定智能化的软件平台。对数字电路或系统的物理模型进行描述的计算机语言是SPICE（包括PC机支持的PSPICE），对数字电路或系统的逻辑
8、功能和特性进行描述的语言是VHDL和Verilog。此外，还有一些可以直接输入物理模型或逻辑模型，而不使用语言输入方式的数字逻辑电路与系统的分析、设计和仿真软件工具，例如SystemView、Multisim(Workbench)和OrCAD等。,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逻辑综合、布局布线、仿真等工作。最后下载到芯片，实现方案。, EDA技术：,1、设计：,在计算机上利用软件平台进行设计,设计方法,原理图设计,VHDL语言设计,状态机设计,返 回,2、仿真,3、下载,4、验证结果,实验板,下载线,返 回, EDA工程：,EDA工程广义的定义范围应包括
9、：1、半导体工艺设计自动化；2、可编程器件（PLD、CPLD等)设计自动化；3、电子系统设计自动化；4、印刷电路板设计自动化；5、仿真、测试、故障诊断、形式验证自动化。,6、EDA软件平台的研究与开发。, EDA工程的应用范畴：,用户需求功能定义,波形输入法,VHDL语言输入法,电路图输入法,ASIC设计平台,PLD设计平台,PCB设计平台,半导体厂IC产品,可编程ASIC产品,制版厂PCB产品,电子系统整机设计、制造用户最终产品,学 习 方 法, 保证基础,熟练掌握有关逻辑设计的基础知识、基本概念、分析和设计方法, 注意记笔记、独立完成作业和无旷课。, 结合实验学习(包括虚拟实验和实际的实验
10、)。,学 习 要求,掌握逻辑函数的基本运算规则和表示方法、掌握数字表达式的简化方法、掌握逻辑表达式的基本实现技术、记住所用过逻辑电路的功能和特点、掌握数字电路的一般分析和设计方法。,了解从上到下的现代数字系统的设计方法，学习使用EDA软件设计平台。,考核 方 法,1）平时考核评价学生是否按要求的时间完成了所规定的最基本训练。要求独立完成作业，无旷课。成绩满分为10分。2）闭卷考试评价学生知识体系的完整性、严密性，以及对本课程必要知识的掌握程度，满分为65分。3）实验成绩25分,说明：闭卷考试达到39分以上时，平时成绩方能有效。,教材及参考资料,2. 数字逻辑与系统 候建军 铁道出版社,3. 数字逻辑及数字集成电路 王尔乾 清华大学出版社,4. 数字逻辑 欧阳明星 华中理工大学出版社,返 回,5. 数字设计 张著 北京理工大学出版社,1. 数字电子技术基础 阎石 高等教育出版社,教材：电子技术及其应用基础（数字部分）李哲英,参考书：,生物2009级任课教师电子信息学院 李晓光,答疑时间及地点周四晚 7:009:00时 南118,
