《数字电子技术基础》核心知识点总结
第一章 数字逻辑基础
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数字信号与数字电路
（图片来源网络，侵删）- 数字信号：在时间上和幅值上都是离散的信号，通常用高电平（逻辑1）和低电平（逻辑0）表示。
- 数字电路：用于处理数字信号的电子电路，具有抗干扰能力强、可靠性高、便于集成等优点。
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数制与码制
- 常用数制：
- 二进制：基数为2，数码为0, 1,计算机内部处理的基础。
- 八进制：基数为8，数码为0, 1, 2, ..., 7。
- 十六进制：基数为16，数码为0, 1, ..., 9, A, B, C, D, E, F。
- 数制转换：
- 非十进制 → 十进制：按权展开求和。
- 十进制 → 非十进制：整数部分“除基取余”，小数部分“乘基取整”。
- 二进制 ↔ 八/十六进制：分组转换（3位一组对应八进制，4位一组对应十六进制）。
- 码制：
- BCD码 (Binary-Coded Decimal)：用4位二进制数表示一位十进制数。
- 8421码：最常用，4位权值分别为8, 4, 2, 1。
- 5421码、2421码：有权码。
- 余3码：无权码，由8421码加3（0011）得到,具有自补特性。
- 格雷码：相邻两个代码之间只有一位不同,常用于消除竞争冒险。
- ASCII码：美国信息交换标准代码,用于字符编码。
- BCD码 (Binary-Coded Decimal)：用4位二进制数表示一位十进制数。
- 常用数制：
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逻辑代数基础
- 基本逻辑运算：
- 与逻辑：
Y = A · B(或Y = AB)，所有条件都满足时,结果才成立。 - 或逻辑：
Y = A + B，任一条件满足时,结果就成立。 - 非逻辑：
Y = A'或Y = ¬A,结果与条件相反。
- 与逻辑：
- 复合逻辑运算：
- 与非：
Y = (A · B)' - 或非：
Y = (A + B)' - 与或非：
Y = (A·B + C·D)' - 异或：
Y = A ⊕ B = A'B + AB'，两输入相异时,输出为1。 - 同或：
Y = A ⊙ B = AB + A'B'，两输入相同时,输出为1。
- 与非：
- 逻辑代数的基本定律和规则：
- 基本定律：0-1律、自等律、互补律、交换律、结合律、分配律、重叠律、反演律（摩根定律）。
- 常用规则：
- 代入规则：任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现A的地方都代之以一个函数,则等式仍然成立。
- 反演规则：求一个函数的反函数（或称补函数）。
- 对偶规则：将一个逻辑函数中的变，变，
0变1，1变0，变量不变,得到的新函数为原函数的对偶式。
- 基本逻辑运算：
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逻辑函数的表示方法
- 真值表：列出所有输入变量组合及其对应的输出值。
- 逻辑函数表达式：由逻辑运算符和变量组合而成的代数式。
- 逻辑图：用逻辑符号表示的逻辑电路图。
- 卡诺图：用于逻辑函数化简的图形工具，特别适合于变量数≤6的情况。
- 波形图：输入和输出信号随时间变化的图形。
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逻辑函数的化简
（图片来源网络，侵删）- 化简目的：使用最少的门电路实现，降低成本、提高速度和可靠性。
- 代数化简法：运用逻辑代数定律和规则进行化简,需要技巧和经验。
- 卡诺图化简法：
- 步骤：填卡诺图 → 画包围圈 → 合并最小项 → 写出最简与或式。
- 规则：包围圈要尽可能大；圈数要尽可能少；每个1都必须被圈，且可以被重复圈；不允许“孤立项”。
第二章 逻辑门电路
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二极管与三极管的开关特性
- 二极管：加正向偏置导通（相当于开关闭合），加反向偏置截止（相当于开关断开）。
- 双极型三极管：工作在饱和区时，相当于开关闭合；工作在截止区时，相当于开关断开，放大区是线性放大区,不是开关工作区。
- MOS管：增强型N沟道MOS管，
V_GS > V_T时导通，V_GS < V_T时截止,是构成CMOS电路的基础。
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TTL逻辑门电路
- 特点：由双极型三极管构成，速度较快,功耗适中。
- 典型电路：TTL与非门。
- 主要参数：输出高电平
V_OH、输出低电平V_OL、开门电平V_ON、关门电平V_OFF、阈值电压V_TH、噪声容限、扇出系数、传输延迟时间。
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CMOS逻辑门电路
- 特点：由PMOS和NMOS互补构成，静态功耗极低、抗干扰能力强、电源电压范围宽、集成度高。
- 典型电路：CMOS反相器、CMOS与非门、CMOS或非门。
- 主要参数：与TTL类似，但噪声容限通常更大,输入阻抗极高。
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逻辑门电路的使用
（图片来源网络，侵删）- 接口问题：TTL电路与CMOS电路互相驱动时,需要考虑电平匹配和驱动能力问题。
- 集电极开路门和三态门：
- OC门/OD门：输出端可以直接并联，实现“线与”功能,可用于驱动电压高于VCC的负载或实现电平转换。
- 三态门：输出有高电平、低电平、高阻态三种状态，多个三态门输出端可以并联到一条总线上,分时进行数据传输。
第三章 组合逻辑电路
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组合逻辑电路的特点
- 定义：电路在任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入信号,与电路原来的状态无关。
- 结构特点：由各种逻辑门组成，无记忆单元（无触发器）,无反馈回路。
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组合逻辑电路的分析与设计
- 分析方法：
- 根据逻辑图,逐级写出输出函数表达式。
- 化简逻辑表达式。
- 列出真值表。
- 描述电路的逻辑功能。
- 设计方法：
- 根据逻辑功能要求,列出真值表。
- 由真值表写出逻辑函数的最小项表达式。
- 化简逻辑函数（通常用卡诺图法）。
- 根据化简后的表达式,画出逻辑电路图。
- 分析方法：
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常用组合逻辑电路
- 编码器：将输入的信号（如按键、开关状态）编成特定的二进制代码。
- 普通编码器：任何时刻只允许一个输入有效。
- 优先编码器：允许多个输入同时有效,只对其中优先级别最高的输入进行编码。
- 译码器：将二进制代码“翻译”成对应的输出信号（如高/低电平）。
- 二进制译码器：如2-4译码器、3-8译码器、4-
- 编码器：将输入的信号（如按键、开关状态）编成特定的二进制代码。
