《数字电子技术基础》核心知识点笔记
第一章：数字逻辑基础
1 模拟信号与数字信号
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- 模拟信号：在时间和幅值上都是连续变化的信号，声音、温度、电压。
- 数字信号：在时间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,计算机内部信号。
2 数制与码制
- 数制：表示数值的方法。
- 十进制：基数为10，有10个数码（0-9）,权为10的幂。
- 二进制：基数为2，有2个数码（0,1），权为2的幂,计算机内部运算的基础。
- 十六进制：基数为16，有16个数码（0-9, A-F），是二进制的简写形式（4位二进制对应1位十六进制）。
- 八进制：基数为8，有8个数码（0-7），是二进制的简写形式（3位二进制对应1位八进制）。
- 码制：表示信息（非数值）的编码规则。
- BCD码 (Binary-Coded Decimal)：用4位二进制码表示1位十进制数。
- 8421码：最常用，4位权值分别为8,4,2,1。
- 余3码：由8421码加3（0011）得到,具有自补特性。
- ASCII码：美国信息交换标准代码，用7位二进制码表示128个字符（字母、数字、符号）。
- 格雷码：相邻两个代码之间只有一位不同，常用于减少误差（如编码器、模数转换器）。
- BCD码 (Binary-Coded Decimal)：用4位二进制码表示1位十进制数。
3 逻辑代数基础
- 基本逻辑运算
- 与：
Y = A · B或Y = AB，所有条件都满足时,结果才为真。 - 或：
Y = A + B，任一条件满足时,结果即为真。 - 非：
Y = A'或Y = Ā,结果与输入相反。
- 与：
- 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'，输入相异时,结果为真。 - 同或：
Y = A ⊙ B = AB + A'B'，输入相同时,结果为真。
- 与非：
- 逻辑代数的基本定律和规则
- 基本定律：
- 0-1律：
A·0=0,A+1=1 - 自等律：
A·1=A,A+0=A - 互补律：
A·A'=0,A+A'=1 - 交换律：
A·B=B·A,A+B=B+A - 结合律：
A·(B·C)=(A·B)·C,A+(B+C)=(A+B)+C - 分配律：
A·(B+C)=A·B+A·C,A+B·C=(A+B)·(A+C) - 重叠律：
A·A=A,A+A=A - 反演律（摩根定律）：
(A·B)' = A' + B',(A+B)' = A'·B'（非常重要！） - 还原律：
(A')' = A
- 0-1律：
- 常用规则：
- 代入规则：在任何逻辑等式中，如果将所有出现某一变量的地方都代之以一个函数,则等式仍然成立。
- 对偶规则：将一个逻辑函数中的变，变，
0变1，1变0，得到原函数的对偶式，若两个函数相等,则它们的对偶式也相等。 - 反演规则：求一个函数的反函数（非），规则：将变，变，
0变1，1变0，原变量变反变量，反变量变原变量，注意保持运算顺序（括号优先）。
- 基本定律：
4 逻辑函数的表示方法
- 真值表：列出所有输入组合及其对应的输出结果，最直观,但输入变量多时过于繁琐。
- 逻辑表达式：由逻辑变量和运算符号组成的式子，如
Y = AB + C'。 - 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,特别适合于输入变量不超过5个的情况。
- 波形图：用高低电平表示信号随时间变化的图形。
5 逻辑函数的化简
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- 化简目的：用最少的门电路实现逻辑功能，降低成本、提高可靠性。
- 公式法化简：运用逻辑代数定律和规则进行化简，需要技巧和经验,不直观。
- 卡诺图化简法
- 画卡诺图：将n个变量的逻辑函数的所有最小项填入一个2^n个方格的图中,相邻方格仅有一个变量不同。
- 合并最小项：
- 圈“1”：将值为1的相邻方格圈起来，圈越大越好（2^n个方格为一圈）。
- 圈的规则：每个圈至少包含一个新的1,所有1都必须被圈到。
- 写出最简与或式：每个圈对应一个“与”项，圈内不变的变量相与，消去变化的变量；所有“与”项相或。
- 无关项：某些输入组合在逻辑函数中不会出现，或者其输出值可以是任意的（0或1），在卡诺图中用
d或表示，化简时，可以根据需要将其视为1或0,以得到更简单的表达式。
第二章：逻辑门电路
1 二极管与三极管的开关特性
- 二极管：加正向电压导通（开关闭合），加反向电压截止（开关断开）。
- 三极管：工作在截止区（相当于开关断开）和饱和区（相当于开关闭合）时,可以作为电子开关使用。
2 TTL逻辑门电路
- 特点：晶体管-晶体管逻辑，速度较快，功耗适中,是应用最广泛的逻辑门电路之一。
- 典型电路：与非门。
- 工作原理：输入级由多发射极三极管实现“与”逻辑，中间级放大，输出级（推拉式/图腾柱结构）提供较强的带负载能力和输出高低电平。
- 主要参数：
- 输出高电平 VOH 和 输出低电平 VOL。
- 输入高电平 VIH 和 输入低电平 VIL。
- 噪声容限：
VNH = VOH(min) - VIH(min)，VNL = VIL(max) - VOL(max),抗干扰能力的体现。 - 扇出系数：一个门电路能驱动同类型门电路的最大数量。
3 CMOS逻辑门电路
- 特点：互补金属氧化物半导体，功耗极低（静态功耗几乎为0），集成度高，抗干扰能力强,是目前数字集成电路的主流。
- 典型电路：与非门、或非门。
- 工作原理：由P沟道MOSFET和N沟道MOSFET互补构成，P管在输入为低电平时导通,N管在输入为高电平时导通。
- 优点：功耗低、噪声容限大、扇出系数大。
- 缺点：速度比TTL慢（但现代高速CMOS已接近TTL）,易受静电损坏。
4 其他类型的逻辑门
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- ECL (Emitter-Coupled Logic)：射极耦合逻辑，速度最快，但
