[高等教育]電路分析第五講(已修改)
2025-01-31 18:47 本頁面
【正文】 2022/2/16 1 數(shù)字邏輯與數(shù)字電路的歷史 ? 邏輯代數(shù)的歷史 ? 1849年，愛爾蘭數(shù)學(xué)家喬治 〃 布爾 (Gee Boole)創(chuàng)立布爾代數(shù)。 ? 20世紀(jì) 30年代，在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作的香農(nóng) (Claude Shannon)繼承了布爾的工作并加以 發(fā)展和應(yīng)用。 ? 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，布爾代數(shù)在數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，統(tǒng)稱為邏輯代數(shù)。 2022/2/16 2 ? 集成電路的歷史 ? 1947年晶體管發(fā)明引起了電子學(xué)的一次革命。晶體管由巴丁 (John Bardeen) 、布雷登 (Wailter Houser Brattain)和肖克萊 (William Schokley)共同發(fā)明，該發(fā)明促成了計(jì)算機(jī)、通信等方面的飛速發(fā)展。鑒于它的重要價(jià)值，這些人共同獲得了 1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 ? 1958年，德克薩斯儀器公司的基爾白 (Clair Kilby)、仙童半導(dǎo)體公司的諾依斯 (Robert Noyce)等人研究實(shí)現(xiàn)了集成電路。以后集成度越來越高，出現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路，這是電子學(xué)的又一次革命，也是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新的標(biāo)志。 2022/2/16 3 集成電路的分類與數(shù)字集成電路的特點(diǎn) ? 集成電路分類 ? 模擬集成電路，處理的信號(hào)是連續(xù)的（模擬信號(hào)） ? 數(shù)字集成電路，處理的信號(hào)是離散的（數(shù)字信號(hào)） ? 數(shù)字集成電路分類 ? 邏輯集成電路、存儲(chǔ)器、各類 ASIC ? 數(shù)字集成電路特點(diǎn) ? 信息表示形式統(tǒng)一、便于計(jì)算機(jī)處理 ? 可靠性高 ? 制造工藝成熟、可以大規(guī)模集成 2022/2/16 4 數(shù)字集成電路的發(fā)展 ? 集成度 ? SSI（ 110門，邏輯門電路） ? MSI（ 10100門，計(jì)數(shù)器、移位寄存器器 ） ? LSI（ 1001000門，小型存儲(chǔ)器、 8位算術(shù)邏輯單元） ? VLSI（ 1000100萬門，大型存儲(chǔ)器、微處理器 ） ? ULSI（ 超過 100萬門，可編程邏輯器件、多功能集成電路） ? 摩爾定律 ? 集成度每 18個(gè)月翻一番 2022/2/16 5 教科書與參考書 教科書：陳光夢(mèng) ， 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) ， 復(fù)旦大學(xué)出版社 參考書： ? 陳光夢(mèng)等，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與教學(xué)參考，復(fù)旦大學(xué)出版社 ? 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社 ? Victor P. Nelson etc， Digital Logic Circuit Analysis and Design，清華大學(xué)出版社 ? John M. Yarbrough，數(shù)字邏輯應(yīng)用與設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社 ? 劉寶琴，數(shù)字電路與系統(tǒng)，清華大學(xué)出版社 ? 唐競(jìng)新，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)解題指南，清華大學(xué)出版社 ? 曾繁泰等， VHDL程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社 2022/2/16 6 本章要求 ? 掌握邏輯代數(shù)的基本公式和基本定理 ? 掌握邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法 2022/2/16 7 邏輯代數(shù)概述 ? 二值邏輯：邏輯關(guān)系中的條件和結(jié)論只取對(duì)立的兩個(gè)值，例如是和非、對(duì)和錯(cuò)、真和假等等。 ? 在邏輯代數(shù)中，通常用“ 1”代表“真”，用“ 0”代表“假”。 ? 二值邏輯的 “1”與“ 0”是邏輯概念，僅代表真與假，沒有數(shù)量大小。 ? 在數(shù)字邏輯中，有時(shí)也用“ 1”與“ 0”表示二進(jìn)制數(shù)。這僅僅是一種代碼，實(shí)際的運(yùn)算規(guī)律還是依照邏輯運(yùn)算進(jìn)行。 2022/2/16 8 常用二 － 十進(jìn)制代碼 十進(jìn)制碼 二進(jìn)制碼 （ 8421碼） 余三碼 余三 循環(huán)碼 移位碼 5211碼 5421碼 0 0000 0011 0010 00000 0000 0000 1 0001 0100 0110 00001 0001 0001 2 0010 0101 0111 00011 0100 0010 3 0011 0110 0101 00111 0101 0011 4 0100 0111 0100 01111 0111 0100 5 0101 1000 1100 11111 1000 1000 6 0110 1001 1101 11110 1001 1001 7 0111 1010 1111 11100 1100 1010 8 1000 1011 1110 11000 1101 1011 9 1001 1100 1010 10000 1111 1100 2022/2/16 9 邏輯函數(shù) ? 用一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述一個(gè)邏輯關(guān)系問題 ? 邏輯條件 → 輸入變量 （ 自變量 ） ? 邏輯結(jié)論 → 輸出變量 （ 因變量 ） ),( BAfY ?2022/2/16 10 邏輯函數(shù)的表示方法 ? 真值表 ? 邏輯函數(shù) ? 邏輯圖 ? 卡諾圖 ? 硬件描述語言（ HDL） 以上 5種表示方法可以相互轉(zhuǎn)換，各有特定用途 2022/2/16 11 真值表 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A B Y 2022/2/16 12 邏輯函數(shù)：基本邏輯運(yùn)算 ? 與 Y = A B ? 或 Y = A + B ? 非 Y = AA A A + B A B 2022/2/16 13 “與” 運(yùn)算 A B Y = AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A B Y 2022/2/16 14 “或” 運(yùn)算 A B Y = A＋ B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 A B Y 2022/2/16 15 “非”運(yùn)算 A Y 0 1 1 0 AY = A Y 2022/2/16 16 反函數(shù) ? 兩個(gè)邏輯函數(shù)互為反函數(shù)，是指兩個(gè)邏輯函數(shù)對(duì)于輸入變量的任意取值，其輸出邏輯值都 相反 。下面真值表中 F 和 G 互為反函數(shù)。 A B F(A,B) G(A,B) 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 2022/2/16 17 復(fù)合邏輯運(yùn)算 1. 與非 2. 或非 3. 異或 4. 同或 ABY ?BAY ??Y A B A B A B? ? ? ?Y = A⊙ B BABA ??2022/2/16 18 復(fù)合邏輯運(yùn)算的真值表 AB AB? AB?A B A⊙ B 0 0 1 1 0 1 0 1
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