《数字逻辑》第1章数制与编码.pptx

数字逻辑
北航计算机学院
艾明晶牛建伟
******@buaa.
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第1章数制与编码
本章介绍数字电路的一些基本概念;数制及其转换;原码、反码和补码的概念;二-十进制编码和字符编码。
概述
数制及其转换
编码
3学时
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本章重点
数制的表示方法及其转换方法;
原码、反码和补码的表示形式和性质;
十进制数的二进制编码。
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概述
模拟电子技术和数字电子技术
脉冲信号和数字信号
数字电路的特点
内容概要
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模拟电子技术和数字电子技术
自然界中的物理量根据其变化规律的特点分为两大类:模拟量和数字量。
模拟量:在数值上和时间上的变化均连续的物理量。如声音、温度、湿度、速度、压力、流量等。
模拟信号:表示模拟量的信号。
模拟电路:输出信号与输入信号成比例关系,而内部放大器件工作在线性区的电子电路。
数字量:在数值上和时间上的变化均不连续的物理量。如生产线上灌装啤酒的瓶数、通过某座大桥的汽车数量。
数字信号:表示数字量的信号。
数字电路:对数字信号进行算术运算和逻辑运算的电子电路。
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模拟信号
u
u
u
Uo
u1
正弦信号
非正弦信号
抽样信号
常见模拟信号为“正弦交流信号”(周期性的),用下式表示:
u(t)=Umsin(ωt+ψ)
非正弦的周期信号可分解成多个正弦波,用傅立叶级数展开式表示:
u(t)=U0+Um1sin(ω1t+ψ1) +Um2sin(ω2t+ψ2) +…
时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,它是对模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号,其幅度取值是连续的,所以仍是模拟信号。称之为脉冲幅度调制(PAM,简称脉幅调制)信号。
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模拟信号和数字信号的区别
模拟信号在时间上和辐值上均连续,在一定的动态范围内可任意取值,任何一个取值都有具体的物理意义。
例如,热电偶(温度传感器)工作时输出的电压或电流信号就是一种模拟信号
数字信号在时间上和数值上均不连续,其变化总是发生在一系列离散的瞬间,其数值大小和每次的增减变化都是某一个最小单位的整数倍,而小于这个最小数量单位的数值没有任何物理意义。
例如,用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目,电路输出就是一个数字信号,其最小的数量单位就是“1”
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模拟电子技术和数字电子技术
电子技术分为模拟电子技术和数字电子技术
模拟电子技术是分析和处理模拟信号的技术
模拟信号(如正弦波)具有在数值上和时间上都连续的特点。
模拟电路使用的主要器件:晶体管,工作在线性区(即放大区)——构成信号的放大和正弦振荡电路。
数字电子技术是分析和处理数字信号的技术
数字信号(如矩形波)具有在数值上和时间上都不连续的特点。
数字电路使用的主要器件:晶体管,但工作在非线性区(即饱和区和截止区),构成信号的开关电路。
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脉冲信号和数字信号
狭义:脉冲信号是指在短时间内突然作用的信号。
广义:除了正弦波或若干个正弦波合成的信号以外的信号都可以称为脉冲信号。
特点:脉冲信号的波形是不连续的,但一般都有周期性。
各种脉冲信号波形
(b) 矩形波
(d) 三角波
(e) 尖峰波
(f) 钟形波
(a)狭义的脉冲信号
(c) 锯齿波
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数字信号
在数字电路中,数字信号是指由高低两种电平构成的矩形波,通常用“1”表示高电平,用“0”表示低电平。
把矩形波按周期划分,就可以得到由0和1构成的符号组合,如:“110100011”,它可以代表二进制数字,所以把矩形波称为数字信号。
数字信号也是一种脉冲信号。
1 1 0 1 0 0 0 1 1
数字信号波形