数字电路与逻辑设计笔记1

第一章基础知识

1.1 数字信号与系统

1.11数字信号与系统

模拟信号：信号的变化在时间和数值上都是***连续的***
离散信号：信号的变化在时间和数值上都是***离散的***
数字信号：离散信号的变化可以用不同的数字来反映
数字系统：能对数字信号进行加工、传递和存储的实体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成
数字系统的例子：MP3、手机、计算机。

1.12模拟信号与数字信号的相互转换

1.模数转换：A/D

手段：采样、量化和编码
采样定理：采样频率如果高于原始信号最高频率的2倍时就可以不失真地还原模拟信号。

2.数模转换：D/A

1.13数字电路（数字逻辑电路/逻辑电路）

定义：用来处理数字信号地电子线路
特点：

基本的工作信号:二值信号
半导体器件状态：开/关
电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生产
速度快、功能强、精度高、可靠性好

1.14数字系统的层次结构

第一层：电子元件：二极管、三极管、电阻、电容

第二层：基本逻辑器件：逻辑门、触发器

第三层：逻辑功能部件：加法器，计数器，乘法器

第四层：复杂逻辑功能部件：微处理器

第五层：复杂数字系统：含2~4层的逻辑部件

典型的数字系统：数字计算机

1.15数字逻辑电路的类型

组合逻辑电路：在任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻的输入，而与电路过去的输入无关。（eg.密码锁）

时序逻辑电路：与过去输入有关

     按是否有统一的时钟信号进行同步：1.同步时序逻辑电路2.异步时序逻辑电路

1.2数制及其转换

数制：对数量计数的一个统计规律

二进制的组合状态最少
进位计数制：

基数：计数制中所用到的数字符号的个数
位权：在一种进位计数制表示的数中，用来表明不同数位上数值大小的一个固定常数

进制表示法：对于R进制，逢R进1

十进制转二进制：
整数部分：除二取余
小数部分：乘二取整

二进制转八进制：小数点为界，向两边三位一组变为一位八进制
二进制转十六进制：小数点为界，向两边四位一组变为一位十六进制

1.3带符号二进制的代码表示

数据的表示形式：

真值法：用符号来表示正负：+ -
机器数：正负符号数码化后的数据（0-正号 1-负号）

符号位的表示：X=Xn Xn-1Xn-2…X0
其中Xn是符号位

常用的机器码：原码、反码、补码
符号数值的表示法：符号位+真值绝对值

原码
原码不能直接进行减法运算
当对两个数求和时，如果符号相异，则需要比较两个数的绝对值大小，然后做减法
绝对值大的符号是结果的符号
绝对值的差值是结果的数值位
反码
符号位与原码相同

数值位与符号位相关：正数的反码是本身；负数反码符号位为1，其数值部分由原码的数值部分按位取反得到。

负数的反码加法：符号位进位加到结果最低位

一个概念：模
定义：一个计量系统的计数范围
实质上是计量系统产生“溢出”的量，它的值在计量系统上表示不出来，计量系统上只能表示出模的余数
任何有模的计量系统，均可化减法为加法运算。
补码
符号位与原码相同
负数的补码符号位为1，数值位其反码的末位加1
对于0，在补码的定义下只有一种表示方式

1.4几种常用的编码