1.3 数字电路基本知识

1.3.1 知识要点

1.了解数字信号与数字电路

数字信号指的是在时间上和数值上都是离散的信号，处理与存储数字信号的电路称为数字电路。数字信号和模拟信号不同，它使用两种不同状态来表示信息，即高电平和低电平，也就是用“1”表示高电平，用“0”表示低电平。

数字电路主要是研究输入信号和输出信号之间的逻辑关系，以及反映电路的逻辑功能。

2.熟悉逻辑门电路

逻辑门电路简称门电路，它是组成复杂数字电路的基本单元。门电路实质上是具有多个输入端和一个输出端的开关电路，这些电路像“门”一样，依照一定的条件下（主要指高电平或低电平）进行“开”或“关”。由于要求的条件不同，门电路的输出和输入之间逻辑关系分别为与门、或门和非门。

TTL门电路是一种由晶体三极管构成的电路，这种电路的输入端、输出端均由三极管组成。TTL电路具有功耗小、速度快、扇出大、成本低等优点，是一种使用较为广泛的电路。

CMOS门电路是以增强型P沟道MOS管和增强型N沟道MOS管构成的互补型MOS器件，具有功耗低、抗干扰能力强、开关速度快、制造工艺简单等优点，是目前应用最广泛的一种数字集成电路。

3.熟悉触发器

触发器是具有记忆功能的最基本的单元电路。触发器应有两种稳定的输出状态，稳定输出高电平称为1态，稳定输出低电平称为0态。

按功能分类，触发器有R-S、D、J-K、T、T'5种，5种触发器的功能见表1-2。

表1-2 5种触发器的功能对照表

4.熟悉组合逻辑电路与时序逻辑电路

数字电路一般分组合逻辑电路与时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路，它在任意时刻的输出信号只取决于同一时刻该电路的输入信号，而与电路原来所处的0状态无关。常见的组合逻辑电路，包括加法器、比较器、编码器、译码器等。在结构上，组合电路只由逻辑门组成，不含任何形式的反馈通路，电路中没有记忆单元，电路没有记忆功能，输入、输出信号之间属于即时性的直接控制关系。

时序逻辑电路又简称为时序电路，它除了有组合逻辑电路的功能外，还有记忆的功能。它的特点是：电路在任意时刻输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，而且与电路原有的状态有关。常见的时序逻辑电路有：触发器、寄存器和计数器等。

1.3.2 选择题

1.下列哪个门电路不属于基本门电路。（ ）

A.异或门 B.与门

C.非门 D.或门

2.下列门电路属于双极型集成电路的是（ ）。

A.OC门 B.PMOS门电路

C.NMOS门电路 D.CMOS门电路

3.下列何种条件下，“与非”运算的结果是“1”？（ ）

A.任一输入为1 B.全部输入为1

C.必须有一输入为1 D.全部或任一输入为0

4.下列电路中属于组合电路的是（ ）。

A.集成触发器 B.多谐振荡器

C.二进制计数器 D.3-8译码器

1.3.3 判断题

（正确画√，错误画×）

1.模拟信号是在时间上和数值上都是连续变化的信号。 （ ）

2.数字电路研究的对象是输入电路与输出电路之间的逻辑关系。 （ ）

3.CMOS与非门和TTL与非门的逻辑功能不一样。 （ ）

4.具有记忆功能的各类触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。 （ ）

1.3.4 填空题

1.数字信号是指在时间和数值上都是____信号，是脉冲信号的一种。

2.逻辑代数中的三种基本逻辑运算是____、____、____。

3.数字电路分为两大类，分别是____和____。

1.3.5 简答题

1.与模拟信号相比，数字信号有哪些优点？

2.衡量门电路性能优劣主要有哪些指标？

3.组合逻辑电路与时序逻辑电路的特点各是什么？