数电课件14章第01章数字技术基础
130页1、数字电路与逻辑设计,北京邮电大学 信通院 孙文生,邮箱: 手机:1391 065 9929 QQ :15523 54585,教学资源,QQ群,课程群 3643 7175 (500人),课堂群 5611 2577,人人网公共主页 网址:http:/ 信息分享 微博、微群 资源下载: 新浪网盘,百度云盘,微信 sunwsun,1638 4425 91,微信公众平台二维码 微信号:1638442591,课程群 3643 7175 (500人),课堂群 5611 2577,引 论,模拟和数字的概念 集成电路的发展 本课程主要内容 学习方法 考试和参考书,模拟和数字的概念,模拟信号:时间和幅值上连续的信号 模拟电路:实现模拟信号的处理 基本单元:放大电路 输入、输出为模拟信号,数字信号:时间和幅值上离散的信号 数字电路:实现数字信号的处理 基本单元:逻辑门电路 输入、输出为数字信号,引 论,模拟和数字的概念 集成电路的发展 本课程主要内容 学习方法 考试和参考书,集成电路的发展,电子学近百年发展史上三个重要的里程碑: 以电子器件的更新换代为标志! 1906年 电子管发明(真正进入电子时代) 19
2、48年 晶体管问世 20世纪60年代 集成电路出现 (SSI、MSI、LSI、VLSI),第一代电子器件电子管,1904年, 英国人弗莱明发明真空电子二极管。第一只电子管的诞生,标志着人类从此进入电子时代。,真空二极管的发明得益于爱迪生发现的“爱迪生效应”。爱迪生在研究白炽灯的寿命时,在灯丝附近焊上一小块金属片,他发现:金属片虽未与灯丝接触,但如果在它们之间加电压,灯丝就会产生一股电流趋向附近的金属片。,弗莱明用金属圆筒代替金属片,套在灯丝外面,和灯丝一起封在玻璃泡里,使接收电子的面积大大增加,构成真空电子二极管。,第一代电子器件电子管,1906年,美国人福雷斯特(Lee De Fordst)发明真空电子三极管电子管,实现了第一个能放大电信号的电子器件。这是电子学发展史上第一个里程碑。用电子管可实现整流、稳压、检波、放大、振荡、变频、调制等多种功能电路。,电子管体积大、重量重、寿命短、耗电大。世界上第一台计算机用1.8万只电子管,占地170m2,重30t,耗电150kW。,电子管收音机,第二代电子器件晶体管,1948年,肖克利(W.Shckly)等发明了半导体三极管,其性能明显优于电子
3、管。晶体管的发明是电子学历史上的第二个里程碑。,1956年,肖克利、巴丁和布拉坦 因此获得诺贝尔物理学奖。,怀旧DIY矿石收音机,矿石收音机原理,古典的双晶体检波器:采用红锌矿和斑铜矿石,辉钼矿和金属接触,类似于锗二极管。,第三代电子器件集成电路,1958年,基尔比等提出将晶体管等元件和线路集成在一起的设想,三年后,集成电路实现了商品化。,集成电路按集成度可分为: (1) 小规模集成电路 (SSI) (2) 中规模集成电路 (MSI) (3) 大规模集成电路 (LSI) (4) 超大规模集成电路 (VLSI),采用集成电路制作的电子钟,旋转后的样子,遥控对时,学生作品-数字电波钟,采用低频时码授时技术,可接收河南商丘校时信号,自动校时,30万年误差1秒。,市面上电波钟产品,JY8009-55E 光动能 可接收多局电波 参考价:15000元,AS5000-71A 光动能电波 参考价:4000元,电波钟,挂钟,参考价:150元,DIY作品,成本:几十元,典型的数字系统: 计算机,1946年美国宾夕法尼亚大学,机械计算器:算盘 3000年前,便携式计算机,台式计算机,集成电路的发展,使数字设
4、备变得越来越小巧,更加便于携带。,由1万8千个电子管、6千个开关、1万个电容器、 7万个电阻、 1千5百个继电器组成的,占地170m2,重达30吨。,数字技术的应用,数字技术的应用,视网膜屏:“当你拿的东西距离你10-12英寸(约25-30厘米)时,只要分辨率达到300ppi(每英寸300个像素点),你的视网膜就无法分辨出像素点了。”,数字技术的应用,引 论,模拟和数字的概念 集成电路的发展 本课程主要内容 学习方法 考试和参考书,本课程主要内容,逻辑代数 组合逻辑电路 时序逻辑电路 可编程逻辑器件 VHDL语言 数模与模数转换,引 论,模拟和数字的概念 集成电路的发展 本课程主要内容 学习方法 考试和参考书,学习方法,课程基础:二进制 数字: (51.625)10(110011.101)2 符号:ASCII、GB2312,数学工具: 布尔代数 常量:0,1 逻辑变量:A,B 逻辑运算:与 或 非;与非、或非、异或等 公理、定律、定理,数字电路的分析和设计: 基本逻辑门电路、复合逻辑门电路 中、小规模集成电路 大规模/超大规模集成电路,常用术语,位(bit) :数字系统中最小的数据单位
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