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第一章数字电路基础第一部分基础知识一、选择题1．以下代码中为无权码的为。
A. 8421BCD码B. 5421BCD码C.余三码D.格雷码2．以下代码中为恒权码的为。
A.8421BCD码B. 5421BCD码C.余三码D.格雷码3．一位十六进制数可以用位二进制数来表示。
A.１B.２C.４D. 164．十进制数25用8421BCD码表示为。
A.10 101B.0010 0101C.100101D.101015．在一个8位的存储单元中，能够存储的最大无符号整数是。
A.（256）10B.（127）10C.（FF）16D.（255）106．与十进制数（53.5）10等值的数或代码为。
A.(0101 0011.0101)8421BCDB.(35.8)16C.(110101.1)2D.(65.4)87．矩形脉冲信号的参数有。
A.周期B.占空比C.脉宽D.扫描期8．与八进制数(47.3)8等值的数为：A. (100111.011)2B.(27.6)16C.(27.3 )16D. (100111.11)29.常用的B C D码有。
A.奇偶校验码B.格雷码C.8421码D.余三码10．与模拟电路相比，数字电路主要的优点有。
A.容易设计B.通用性强C.保密性好D.抗干扰能力强二、判断题（正确打√，错误的打×）1. 方波的占空比为0.5。
（）2. 8421码1001比0001大。
（）3. 数字电路中用“1”和“0”分别表示两种状态,二者无大小之分。
（）4．格雷码具有任何相邻码只有一位码元不同的特性。
（）5．八进制数（18）8比十进制数（18）10小。
（）6．当传送十进制数5时，在8421奇校验码的校验位上值应为1。
（）7．在时间和幅度上都断续变化的信号是数字信号，语音信号不是数字信号。
（）8．占空比的公式为：q = t w / T，则周期T越大占空比q越小。
（）9．十进制数（9）10比十六进制数（9）16小。
第1章可编程序控制器概述一、判断题1．可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器。
（）2．可编程序控制器的输出端可直接驱动大容量电磁铁、电磁阀、电动机等大负载。
（）4．PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成。
（）5．梯形图是程序的一种表示方法，也是控制电路。
（）6．梯形图两边的两根竖线就是电源。
（）7．PLC的指令语句表达形式是由操作码，标识符和参数组成。
（）8．PLC可编程序控制器是以“并行”方式进行工作的。
（）9．PLC机产品技术指标中的存储容量是指其内部用户存储器的存储容量。
（）10．PLC机产品技术指标中的存贮容量是指内部所有RAM、ROM的存贮容量。
（）11．PLC机虽然是电子产品，但它的抗干扰能力很强，可以直接按装在强电柜中。
（）二、选择题1．可编程序控制器是以（）为基本元件所组成的电子设备。
A．输入继电器触头B．输出继电器触头C．集成电路D．各种继电器触头2．PLC的基本系统需要哪些模块组成？（）A．C．PU模块B．存储器模块C．电源模块和输入输出模块D．以上都要3．PLC的程序编写有哪些图形方法？（）A．梯形图和流程图B．图形符号逻辑C．继电器原理图D．卡诺图4．PLC可编程序控制器的整个工作过程分五个阶段，PLC通电运行时，第四个阶段应为（）。
A．与编程器通信B．执行用户程序C．读入现场信号D．自诊断9．输入采样阶段，PLC的中央处理器对各输入端进行扫描，将输入信号送入（）A．累加器B．指针寄存器C．状态寄存器D．存储器10．PLC机将输入信息采入PLC内部，执行（）后达到的逻辑功能，最后输出达到控制要求。
A．硬件B．元件C．用户程序D．控制部件11．PLC机的扫描周期与程序的步数、（）及所用指令的执行时间有关。
A．辅助继电器B．计数器C．计时器D．时钟频率三、简答题1．1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标提出十项PLC指标是什么？2．简述PLC的定义。
（第一章电力电子器件）电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
电力电子器件——可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
主电路——在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
半导体器件采用的主要材料是硅【电力电子器件的特征】1处理电功率的能力非常大，一般远大于处理信息的电子器件。
2电力电子器件一般都工作在开关状态。
3电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制和驱动。
4电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
电力电子系统：由控制电路、保护电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
【电力电子器件的分类】1)按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为三类：半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
例：晶闸管全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。
如IGBT、Power MOSFET、GTO、BJT。
不可控器件——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路。
如电力二极管。
2)按照驱动电路信号的性质，可分为两类：电流驱动型,电压驱动型【电力二极管】PN结的单向导电性就是二极管的基本原理静态特性——主要是指其伏安特性动态特性——由于结电容的存在，电力二极管在通态与断态之间转换时，需经历一个过渡过程。
在此过渡过程中，其电压-电流特性随时间而变化，这就是电力二极管的动态特性，且专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
正向平均电流I F(AV)：即额定电流，指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
正向平均电流I F(AV)的对应的有效值为1.57I F(AV) 【晶闸管】内部结构: 是PNPN四层半导体结构。
P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。
四个区形成三个PN结：J1、J2、J3。
第1章电子电路设计概述1. 1 电子系统的基本概念所谓电子系统是指由一组电子元件或基本电子单元电路相互连接、相互作用而形成的电路整体，能按特定的控制信号，去执行所设想的功能。
一般按电子系统所处理加工完成信号的不同，可分为模拟电子系统、数字电子系统和数字一模拟混合电子系统。
1. 1. 1 模拟电子系统模拟电子系统的主要功能是对模拟信号进行检测、处理、变换和产生。
模拟信号的特点是，在时间上和幅值上均是连续的，一在一定的动态范围内可能任意取值。
这些信号可以是电量(如电压、电流等)，也可以是来自传感器的非电量(如温度、压力、流量等)。
组成模拟电子系统的主要单元电路有放大电路、滤波电路、信号变换电路、驱动电路等。
图1-1 为低频功率扩音系统框图，它由话筒、音频放大器、扬声器和电源组成。
图1-1 低频功率扩音系统框图当人们对着话筒讲话时，话筒将声音高低强弱的变化，转换成相应的电信号。
由于该信号非常微弱，必须经过音频放大器的放大，才能驱动扬声器。
音频放大器一般由前置放大、电压放大和功率放大电路组成下通过前置放大、电压放大单元电路，提高信号电压；通过功率放大电路，可提高所需的输出功率。
随着集成电路技术的发展，对于一个小功率的扩音系统，完全可用一片集成电路来实现。
对于更复杂的模拟电子系统，可以用几片集成电路再加上分离元件和电路单元来实现。
本书将从工程实践的角度出发，对组成模拟电子系统的典型单元电路、常用模拟集成电路将作详细的分析，同时讲述构成模拟电子系统的设计方法。
1. 1. 2 数字电子系统由若干数字电路和逻辑部件组成，处理及传送数字信号的设备称为数字系统。
数字信号的特点是不随时间作连续变化。
一个复杂的数字电子系统可分解为控制器加若干个子系统。
这些子系统完成的逻辑功能比较单一，一般由中、大规模集成电路实现，如存储器、译码器、数据选择器、加法器、比较器、计数器等。
数字电子系统中必须要有控制器，控制器的主要功能是来管理各个子系统之间的互相操作，使它们有条不紊地按规定的顺序操作。
思考题和习题1.电力电子器件按开关控制性能可分为哪几类？答：按其开关控制性能可分为不控型器件、半控型器件和全控型器件。
2. 晶闸管正常导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管的关断条件是什么？怎样才使导通的晶闸管关断？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多大？ 答：晶闸管正常导通的条件：晶闸管承受正向阳极电压时，并且门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。
导通后流过晶闸管的电流由负载决定。
晶闸管的关断条件是利用外加电压和外电路的作用，使流过晶闸管的电流降到I H （维持电流）以下。
晶闸管导通时电压为管子的压降，答应1V 左右；阻断时其两端电压为电源电压（具体分析电路）。
3. 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流减小、正反向漏电流增大、维持电流下降、正向转折电压和反向击穿电压减小。
4. 晶闸管的额定电流是怎样定义的？在额定情况下有效值和平均值有何关系？如何根据实际电流波形来选择晶闸管的电流额定容量？答：晶闸管的额定电流是指通态平均电流I T(A V) ，国际规定通态平均电流是在环境温度为40℃和规定的冷却条件下，晶闸管稳定结温不超过额定结温时所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。
额定状态下的有效值电流与通态平均电流I T(A V)的关系：)(57.1AV T I I = 定义：电流波形系数 d I I =f k ，则晶闸管电流波形系数为dVTT I I=f k 。
对于不同的波形，波形系数也不同。
即电流平均值相同，不同的波形有效值将会不同。
在实际选用时，按照实际波形求出电流的有效值，与晶闸管所允许的最大正弦半波电流（其平均值即通态平均电流I T(A V))所造成的发热效应相等（即有效值相等）的原则来选晶闸管的定额电流，并应留一定的裕量。
5. 试说明晶闸管的擎住电流I L 和维持电流I H 之间的区别，并比较它们的大小。
第1章EDA技术概述本章简要介绍了EDA技术、EDA工具、FPGA结构原理、EDA的应用情况和发展趋势，其中重点介绍了基于EDA的FPGA开发技术概况。
考虑到本章中出现的一些基本概念和名词有可能涉及较多的基础知识和更深入的EDA基础理论，故对本章的学习仅要求读者作一般性的了解，无须深入探讨。
因为待学习完本书，并经历了本书配置的必要实践后，许多问题都会自然而然地明白了。
不过需要强调，认真学习本章的重要性并不能因此而被低估。
1.1 EDA技术现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术（Electronic Design Automation，EDA）。
EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。
EDA技术使得设计者的主要工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的实现，这是电子设计技术的一个巨大进步。
EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设计、ASIC测试和封装、FPGA/CPLD（Field Programmable Gate Array/Complex Programmable Logic Device）编程下载和自动测试等技术；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助工程（CAE）技术以及多种计算机语言的设计概念；而在现代电子学方面则容纳了更多的内容，如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术等。
因此EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。
正因为EDA技术丰富的内容以及与电子技术各学科领域的相关性，其发展的历程同大规模集成电路设计技术、计算机辅助工程、可编程逻辑器件，以及电子设计技术和工艺的发展是同步的。
