脉冲与数字电路——数字电路的基础知识共60页文档
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练习一、一、填空题1、 模拟信号是在时间上和数值上都是 变化 的信号。
2、 脉冲信号则是指极短时间内的 电信号。
3、 广义地凡是 规律变化的,带有突变特点的电信号均称脉冲。
4、 数字信号是指在时间和数值上都是 的信号,是脉冲信号的一种。
5、 常见的脉冲波形有,矩形波、 、三角波、 、阶梯波。
6、 一个脉冲的参数主要有 、tr 、 、T P 、T 等。
7、 数字电路研究的对象是电路的 之间的逻辑关系。
8、 电容器两端的电压不能突变,即外加电压突变瞬间,电容器相当于 。
9、 电容充放电结束时,流过电容的电流为0,电容相当于 。
10、 通常规定,RC 充放电,当t = 时,即认为充放电过程结束。
11、 RC 充放电过程的快慢取决于电路本身的 ,与其它因素无关。
12、 RC 充放电过程中,电压,电流均按 规律变化。
13、 理想二极管正向导通时,其端电压为0,相当于开关的 。
14、 在脉冲与数字电路中,三极管主要工作在 和 。
15、 三极管输出响应输入的变化需要一定的时间,时间越短,开关特性 。
16、 选择题1 若逻辑表达式F A B =+,则下列表达式中与F 相同的是( ) A 、F A B = B 、F AB = C 、F A B =+2 若一个逻辑函数由三个变量组成,则最小项共有( )个。
A 、3 B 、4 C 、83 图9-1所示是三个变量的卡诺图,则最简的“与或式”表达式为( ) A 、A B A C B C ++B 、A B BC AC ++ C 、AB BC AC ++4 下列各式中哪个是三变量A 、B 、C 的最小项( ) A 、A B C ++ B 、A B C + C 、ABC 5、模拟电路与脉冲电路的不同在于( )。
A 、模拟电路的晶体管多工作在开关状态,脉冲电路的晶体管多工作在放大状态。
B 、模拟电路的晶体管多工作在放大状态,脉冲电路的晶体管多工作在开关状态。
C 、模拟电路的晶体管多工作在截止状态,脉冲电路的晶体管多工作在饱和状态。
数字电路基本概念第一章由于模拟信息具有连续性,实用上难于存储、分析和传输,应用二值数值逻辑构成的数字电路或数字系统较易克服这些困难,其实质是利用数字1和0来表示这些信息。
1.二值数值逻辑:常用数字0和1来表示数字信号,这里的0和1不是十进制的数字,而是逻辑0和逻辑1。
2.二值数字逻辑的产生,是基于客观世界的许多事物可以用彼此相关又相互对立的两种状态表示;而且在电路上,可用电子器件的开关特性来实现,由此形成离散信号电压或数字电压。
(1)技术上容易实现。
用双稳态电路表示二进制数字0和1是很容易的事情。
(2)可靠性高。
二进制中只使用0和1两个数字,传输和处理时不易出错,因而可以保障计算机具有很高的可靠性。
(3)运算规则简单。
与十进制数相比,二进制数的运算规则要简单得多,这不仅可以使运算器的结构得到简化,而且有利于提高运算速度。
(4)与逻辑量相吻合。
二进制数0和1正好与逻辑量“真”和“假”相对应,因此用二进制数表示二值逻辑显得十分自然。
(5)二进制数与十进制数之间的转换相当容易。
人们使用计算机时可以仍然使用自己所习惯的十进制数,而计算机将其自动转换成二进制数存储和处理,输出处理结果时又将二进制数自动转换成十进制数,这给工作带来极大的方便。
3.逻辑状态:客观世界的许多事物可以用彼此相关又相互对立的状态。
4.脉冲波形:当某波形仅有两个离散值时。
数字波形是逻辑电平对时间的图形表示。
5..占空比表示脉冲宽度占整个周期的百分数。
6.上升时间:从脉冲幅值的10%到90%所经历的时间。
7.下降时间:从脉冲幅值的90%下降到10%所经历的时间。
8.脉冲宽度:脉冲幅值的50%的两个时间点跨越的时间。
9.数据率或比特率:每秒钟所传输数据的位数。
10.时序图:表示时间关系的多重数字波形图。
11.存储器:用来存储二值数据的数字电路。
12.正逻辑:1表示高电平,0表示低电平。
13.负逻辑:与正逻辑相反。
14.表达电路功能主要用:功能表、真值表、逻辑表达式、波形图。
数字电路知识点总结(精华版)数字电路知识点总结(精华版)第一章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与十六进制数的转换二、基本逻辑门电路第二章逻辑代数逻辑函数的表示方法有:真值表、函数表达式、卡诺图、逻辑图和波形图等。
一、逻辑代数的基本公式和常用公式1.常量与变量的关系A + 0 = A,A × 1 = AA + 1 = 1,A × 0 = 02.与普通代数相运算规律a。
交换律:A + B = B + A,A × B = B × Ab。
结合律:(A + B) + C = A + (B + C),(A × B) × C = A ×(B × C)c。
分配律:A × (B + C) = A × B + A × C,A + B × C = (A + B) × (A + C)3.逻辑函数的特殊规律a。
同一律:A + A = Ab。
摩根定律:A + B = A × B,A × B = A + Bc。
关于否定的性质:A = A'二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式中,如果将等式两边同时出现某一变量 A 的地方,都用一个函数 L 表示,则等式仍然成立,这个规则称为代入规则。
例如:A × B ⊕ C + A × B ⊕ C,可令 L = B ⊕ C,则上式变成 A × L + A × L = A ⊕ L = A ⊕ B ⊕ C。
三、逻辑函数的化简——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数,通常,我们将逻辑函数化简为最简的与或表达式。
1.合并项法利用 A + A' = 1 或 A × A' = 0,将二项合并为一项,合并时可消去一个变量。
数字电路的基础知识数字电路是电子电路的一种,它使用离散的电压和电流信号来处理和存储数字信息。
数字电路由逻辑门、触发器和寄存器等基本逻辑单元组成。
逻辑门是数字电路的基础构建模块,常见的逻辑门包括与门、或门、非门和异或门等。
它们根据输入信号的真值表来决定输出信号的逻辑运算结果。
触发器是一种存储器件,用于存储和传输二进制数据。
最常见的触发器是D触发器,它具有一个数据输入端和一个时钟输入端,通过时钟上升沿或下降沿来传输数据。
触发器还可以用来实现计数器和状态机等功能。
寄存器是一种具有多个存储单元的存储器件,用于存储多位二进制数据。
寄存器通常由多个触发器级联构成,可以在时钟信号的控制下进行数据的并行或串行传输。
数字电路的设计和分析常常使用布尔代数和逻辑表达式。
布尔代数是一种数学系统,用于表示和操作逻辑关系。
逻辑表达式使用布尔运算符(如与、或、非)和变量(如A、B、C)来描述逻辑关系,进而用于设计和分析数字电路的功能和性能。
在数字电路中,信号一般使用二进制编码。
常用的二进制编码方式有二进制码、格雷码和BCD码等。
二进制码是最常见的编码方式,将每个数位上的值表示为0或1。
格雷码是一种特殊的二进制编码,相邻的编码只有一个比特位的差异,用于避免由于数字信号传输引起的误差。
BCD码是二进制编码的十进制形式,用于表示和处理十进制数字。
数字电路在计算机、通信、控制系统等领域有广泛的应用,例如计算机的中央处理器、内存和输入输出接口等都是基于数字电路的设计实现。
希望这些基础知识能够帮助你对数字电路有更好的理解。
绪论一、数字电路特点1、什么是数字电路电子电路按信号分成二类模拟电路数字电路模拟电路:信号连续分布 举例模拟电路—线性电路 0IV K V = 一次线性方程 线性 非线性数字电路:信号不连续—脉冲数字电路也称脉冲电路数字电路主要应用矩形波正逻辑高电平 1低电平 0“”“”二元码2、数字电路工作状态数字信号0、1表示二个相反的状态,因此原则上凡是能够代表二个相反的状态的任何方法都可以表示为数字信号,典型机械开关 导通“1 断开“0→→所以数字电路也称开关电路3、数字电路抗干扰性强二、数字电路的应用1、数字通讯2、数控装置 计算机控制操作设备3、数字计算机(最广泛、最杰出的应用)算盘1857年,Hill计数器1890年人口普查使用的制表机第二代1951年,IBM开始决定开发商用电脑,聘请冯·诺依曼担任公司的科学顾问,1952年12月研制出IBM第一台存储程序计算机,也是通常意义上的电脑,这是IT历史上一个重要的里程碑。
它叫IBM 701。
第一代1946年启动“埃尼阿克”(ENIAC)计算机1958年8月16日第一个集成电路第三代1964年4月7日,IBM主席Tom Watson,System 360。
Jr.亲自发布System 360。
超级计算机IBM蓝色基因落户德日计算相当于1.5万台PC( 2006年)第一章逻辑代数基础前面二进制数表示方法不讲,其它学科介绍,本书不用这些概念。
二进制逢二进一1101,110 ++右面给出常用的四位二进制逐一递增的8.4.2.1码。
§1.1 基本概念公式和定理1.1.1 基本和常用逻辑运算一、三种基本逻辑运算1、 与逻辑(与运算、逻辑乘)与逻辑—全部条件具备,事件发生。
下图用机械开关来表示与逻辑运算。
功能表开、关,亮、灭是一个二元状态,可以用0、1码表示 ②真值表 ①赋值合,亮断10,灭→→③与逻辑式 YA B =⋅④逻辑图(符号)多端输入(多个开关) Y ABC =上述逻辑运算的器件称“门” 对应与逻辑称“与门”2、 或逻辑(逻辑加)或逻辑— 一个或一个以上条件具备,事件发生。
第一章 数字电路基础1.1 数字电路的基本概念一. 模拟信号和数字信号电子电路中的信号可以分为两大类:模拟信号和数字信号。
模拟信号——时间连续、数值也连续的信号。
数字信号——时间上和数值上均是离散的信号。
(如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。
这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间,其值也是离散的。
)数字信号只有两个离散值,常用数字0和1来表示,注意,这里的0和1没有大小之分,只代表两种对立的状态,称为逻辑0和逻辑1,也称为二值数字逻辑。
数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流,如图1.1.1所示。
该信号有两个特点: (1)信号只有两个电压值,5V 和0V 。
我们可以用5V 来表示逻辑1,用0V 来表示逻辑0;当然也可以用0V 来表示逻辑1,用5V 来表示逻辑0。
因此这两个电压值又常被称为逻辑电平。
5V 为高电平,0V 为低电平。
(2)信号从高电平变为低电平,或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程,这种信号又称为脉冲信号。
二.正逻辑与负逻辑如上所述,数字信号是一种二值信号,用两个电平(高电平和低电平)分别来表示两个逻辑值(逻辑1和逻辑0)。
那么究竟是用哪个电平来表示哪个逻辑值呢?两种逻辑体制:(1)正逻辑体制规定:高电平为逻辑1,低电平为逻辑0。
(2)负逻辑体制规定:低电平为逻辑1,高电平为逻辑0。
如果采用正逻辑,图1.1.1所示的数字电压信号就成为如图1.1.2所示逻辑信号。
图1.1.2 逻辑信号三. 数字信号的主要参数一个理想的周期性数字信号,可用以下几个参数来描绘,见图1.1.3。
V m ——信号幅度。
它表示电压波形变化的最大值。
T ——信号的重复周期。
信号的重复频率f =1/T 。
t W ——脉冲宽度。
它表示脉冲的作用时间。
q ——占空比。
它表示脉冲宽度t W 占整个周期T 的百分比,其定义为: %100(%)W⨯=Tt q 逻辑0逻辑1逻辑0逻辑1逻辑0V t (V)(ms)5(ms)图1.1.3 理想的周期性数字信号图1.1.4所示为三个周期相同(T =20ms ),但幅度、脉冲宽度及占空比各不相同的数字信号。
模拟电路:传递、处理模拟信号的电路。
双极型电路:TTL、ECL
单级型电路:NMOS、PMOS、CMOS
3、按电路逻辑功能分
组合逻辑电路
时序逻辑电路
1.1.4矩形脉冲的主要参数
1.脉冲参数
(1)脉冲的幅度:脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量称为脉冲的幅度,用Um表示。
(2)脉冲的宽度:从脉冲出现到脉冲消失所用的时间称为脉冲的宽度,用t w表示。
(3)脉冲的重复周期:在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期,用T表示。
实际的矩形脉冲往往与理想的矩形脉冲不同,即脉冲的前沿与脉冲的后沿都不是陡直的,如图1-4所示。
实际的矩形脉冲可以用如下的五个参数来描述。
(1)脉冲的幅度Um:脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量。
(2)脉冲的宽度t w:从脉冲前沿的0.5Um到脉冲后沿的0.5Um两点之间的时间间隔称为脉冲的宽度,又可以称为脉冲的持续时间。
(3)脉冲的重复周期T:在重复的周期信号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期。
(4)脉冲的上升时间t r :指脉冲的上升沿从0.1Um上升到0.9Um所用的时间。
(5)脉冲的下降时间t f :指脉冲的下降沿从0.9Um下降到0.1Um所用的时间。
2.脉冲信号分类
若脉冲信号跃变后的值比初始值高称正脉冲
若脉冲信号跃变后的值比初始值低称负脉冲。
在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。
电子电路中另一大类电路的数字电子电路。
它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。
数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路,它们处理的都是不连续的脉冲信号。
脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。
家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等,都要用到脉冲电路。
电脉冲有各式各样的形状,有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的,最具有代表性的是矩形脉冲。
要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度 Um 、脉冲周期 T 或频率 f 、脉冲前沿 t r 、脉冲后沿 t f 和脉冲宽度 t k 来表示。
如果一个脉冲的宽度 t k =1 / 2T ,它就是一个方波。
脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点,或者说脉冲电路的特点是:脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。
大多数情况下,晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的,所以脉冲电路有时也叫开关电路。
从所用的晶体管也可以看出来,在工作频率较高时都采用专用的开关管,如 2AK 、 2CK 、DK 、 3AK 型管,只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。
就拿脉冲电路中最常用的反相器电路(图 1 )来说,从电路形式上看,它和放大电路中的共发射极电路很相似。
在放大电路中,基极电阻 R b2 是接到正电源上以取得基极偏压;而这个电路中,为了保证电路可靠地截止, R b2 是接到一个负电源上的,而且 R b1 和 R b2 的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。
不仅如此,为了使晶体管开关速度更快,在基极上还加有加速电容 C ,在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和;在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。
除了射极输出器是个特例,脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的,这是一个特点。