数字电路的分析、设计与测试,数字电路的分析方法.

数字电路处理的是数字信号,电路中的半导体器件工作在开关状态,例如晶体管王作在饱和区或截止区,所以不能采用模拟电路的分析方法,例如小信号模型分析法。数字电路又称为逻辑电路,在电路结构、功能和特点等方面均不同于模拟电路,主要研究的对象是电路的输出与输人之间的逻辑关系,因而,数字电路的分析方法与模拟电路完全不同,所采用的分析工具是逻辑代数,表达电路输出与输入的关系主要用真值表、功能表、逻辑表达式或波形图。

随着计算机技术的发展,借助计算机仿真软件,可以更直观、更快捷、更全面地对电路进行分析。不仅可以对数字电路,而且可以对数模混合电路进行仿真分析;不仅可以进行电路的功能仿真,显示逻辑仿真的波形结果,以检查逻辑错误,而且可以考虑器件及连线的延迟时间,进行时序仿真,检测电路中存在的冒险竞争、时序错误等问题。

数字电路的设计方法,数字电路的设计是从给定的逻辑功能要求出发,确定输人、输出变量,选择适当的逻辑器件,设计出符合要求的逻辑电路。设计过程一般有方案的提出、验证和修改三个阶段。设计方式分为传统的设计方式和基于EDA①软件的设计方式。传统的硬件电路设计全过程都是由人工完成,硬件电路的验证和调试是在电路构成后进行的,电路存在的问题只能在验证后发现。如果存在的问题较大,有可能重新设计电路,因而设计周期长,资源浪费大,不能满足大规模集成电路设计的要求。基于王pA软件的设计方式是借助于计算机来快速准确地完成电路的设计。设计者提出方案后,利用计算机进行逻辑分析、性能分析、时序测试,如果发现错误或方案不理想,可以重复上述过程直至得到满意的电路,然后进行硬件电路的实现。这种方法提高了设计质量,缩短了设计周期,节省了设计费用,提高了产品的竞争力。因此EDA软件已成为设计人员不可缺少的有力工具。

EDA软件的种类较多,大多数软件包含以下主要工具:

原理图输人 设计者可以如同在纸上画电路一样,将逻辑电路图输入到计算机,软件自动检查电路的接线、电源及地线的连接、信号的连接等。

EDA系Elcctronic Design Automauon的缩写。

数字逻辑概论,分别用上升时间rr和下降时间莎r描述,如图1.1.5所示。将脉冲幅值的10%到90%时所经历的时间称为上升时间rr。下降时间则相反,从脉冲幅值的90%下降到10%时所经历的时间称为下降时间tf0将脉冲幅值的50%的两个时间点所跨越的时间称为脉冲宽度Jw,对于不同类型的器件和电路,其上升和下降时间各不相同。一般数字信号上升和下降时间的典型值约为几纳秒(ns)。

幅值=⒌OV,脉冲宽度,上升时间下降时间,非理想脉冲波形,例1.1-3 试绘出一脉冲波形,设它的占空比为50%,脉冲宽度为100 ns,上升时间为10 ns,而下降时间为20 ns。

解:根据题意,所绘出的脉冲波形如图1.1.6所示。

本书所用的数字波形大多数将画成理想波形。实际上,每一波形均有上升时间和下降时间。由于rr和Jf与脉冲宽度的时间相比非常小,则不必在每一波形上表示出来。画波形的目的只是为了知道高、低电平所经历的时间。

时序图,在数字电路中,常用时序图或称为脉冲波形图,来分析时序电路的逻辑功能。表明各信号之间时序关系的波形图称为时序图。为一典型的时序图。图中CP为时钟脉冲信号,它是数字系统中的时间参考信号。地址线、片选和数据写入等信号亦示于中。关于时序图中各个波形的具体作用,将在后续章节中介绍。通常数字集成电路,例如存储器和时序逻辑器件等均须附有时序图,以便于进行数字系统的分析、设计和应用。

深圳市唯有度科技有限公司http://wydkj.51dzw.com/