1.3 數(shù)字電路基本知識(shí)

1.3.1 知識(shí)要點(diǎn)

1.了解數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路

數(shù)字信號(hào)指的是在時(shí)間上和數(shù)值上都是離散的信號(hào)，處理與存儲(chǔ)數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)不同，它使用兩種不同狀態(tài)來(lái)表示信息，即高電平和低電平，也就是用“1”表示高電平，用“0”表示低電平。

數(shù)字電路主要是研究輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，以及反映電路的邏輯功能。

2.熟悉邏輯門(mén)電路

邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)稱門(mén)電路，它是組成復(fù)雜數(shù)字電路的基本單元。門(mén)電路實(shí)質(zhì)上是具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的開(kāi)關(guān)電路，這些電路像“門(mén)”一樣，依照一定的條件下（主要指高電平或低電平）進(jìn)行“開(kāi)”或“關(guān)”。由于要求的條件不同，門(mén)電路的輸出和輸入之間邏輯關(guān)系分別為與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)。

TTL門(mén)電路是一種由晶體三極管構(gòu)成的電路，這種電路的輸入端、輸出端均由三極管組成。TTL電路具有功耗小、速度快、扇出大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一種使用較為廣泛的電路。

CMOS門(mén)電路是以增強(qiáng)型P溝道MOS管和增強(qiáng)型N溝道MOS管構(gòu)成的互補(bǔ)型MOS器件，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快、制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種數(shù)字集成電路。

3.熟悉觸發(fā)器

觸發(fā)器是具有記憶功能的最基本的單元電路。觸發(fā)器應(yīng)有兩種穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，穩(wěn)定輸出高電平稱為1態(tài)，穩(wěn)定輸出低電平稱為0態(tài)。

按功能分類(lèi)，觸發(fā)器有R-S、D、J-K、T、T'5種，5種觸發(fā)器的功能見(jiàn)表1-2。

表1-2 5種觸發(fā)器的功能對(duì)照表

4.熟悉組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路

數(shù)字電路一般分組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路兩大類(lèi)。組合邏輯電路是一種重要的數(shù)字邏輯電路，它在任意時(shí)刻的輸出信號(hào)只取決于同一時(shí)刻該電路的輸入信號(hào)，而與電路原來(lái)所處的0狀態(tài)無(wú)關(guān)。常見(jiàn)的組合邏輯電路，包括加法器、比較器、編碼器、譯碼器等。在結(jié)構(gòu)上，組合電路只由邏輯門(mén)組成，不含任何形式的反饋通路，電路中沒(méi)有記憶單元，電路沒(méi)有記憶功能，輸入、輸出信號(hào)之間屬于即時(shí)性的直接控制關(guān)系。

時(shí)序邏輯電路又簡(jiǎn)稱為時(shí)序電路，它除了有組合邏輯電路的功能外，還有記憶的功能。它的特點(diǎn)是：電路在任意時(shí)刻輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且與電路原有的狀態(tài)有關(guān)。常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路有：觸發(fā)器、寄存器和計(jì)數(shù)器等。

1.3.2 選擇題

1.下列哪個(gè)門(mén)電路不屬于基本門(mén)電路。（ ）

A.異或門(mén) B.與門(mén)

C.非門(mén) D.或門(mén)

2.下列門(mén)電路屬于雙極型集成電路的是（ ）。

A.OC門(mén) B.PMOS門(mén)電路

C.NMOS門(mén)電路 D.CMOS門(mén)電路

3.下列何種條件下，“與非”運(yùn)算的結(jié)果是“1”？（ ）

A.任一輸入為1 B.全部輸入為1

C.必須有一輸入為1 D.全部或任一輸入為0

4.下列電路中屬于組合電路的是（ ）。

A.集成觸發(fā)器 B.多諧振蕩器

C.二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 D.3-8譯碼器

1.3.3 判斷題

（正確畫(huà)√，錯(cuò)誤畫(huà)×）

1.模擬信號(hào)是在時(shí)間上和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(hào)。 （ ）

2.數(shù)字電路研究的對(duì)象是輸入電路與輸出電路之間的邏輯關(guān)系。 （ ）

3.CMOS與非門(mén)和TTL與非門(mén)的邏輯功能不一樣。 （ ）

4.具有記憶功能的各類(lèi)觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元。 （ ）

1.3.4 填空題

1.數(shù)字信號(hào)是指在時(shí)間和數(shù)值上都是____信號(hào)，是脈沖信號(hào)的一種。

2.邏輯代數(shù)中的三種基本邏輯運(yùn)算是____、____、____。

3.數(shù)字電路分為兩大類(lèi)，分別是____和____。

1.3.5 簡(jiǎn)答題

1.與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)有哪些優(yōu)點(diǎn)？

2.衡量門(mén)電路性能優(yōu)劣主要有哪些指標(biāo)？

3.組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)各是什么？