脉冲与数字电路——数字电路的基础知识

数字信号的基础知识在人们生存的社会环境中，有各种各样的信号，这些信号有的以电的形式出现，有的以声、光、磁、力等的形式出现。

目前在信号处理方面以电信号的处理最为方便，技术上也最为成熟。

研究电信号的产生与处理的技术就是电子技术。

电子技术分为两大部分，其一是模拟电子技术，其二是数字电子技术。

本课程研究的就是数字电子技术部分。

电子技术研究的对象是载有信息的电信号，以下简称为信号。

在电子技术中会遇到多种电信号，按其特点可以将这些信号分为两大类，即模拟信号与数字信号。

1.1.1 数字信号与模拟信号模拟信号是指：物理量的变化在时间上和幅度上都是连续的。

把表示模拟量的信号称为模拟信号，并把工作在模拟信号下的电路称为模拟电路。

声音、温度、速度等都是模拟信号。

图1-1就是模拟信号的例子，正弦波信号是典型的模拟信号。

图1-1模拟信号数字信号是指：物理量的变化在时间上和数值（幅度）上都是不连续（或称为离散）的。

把表示数字量的信号称为数字信号，并把工作在数字信号下的电路称为数字电路。

十字路口的交通信号灯、数字式电子仪表、自动生产线上产品数量的统计等都是数字信号。

图1-2就是数字信号的例子，矩形波信号是典型的数字信号。

图1-2 数字信号由图1-2可以看出，数字信号的特点是：突变和不连续。

数字电路中的波形都是这类不连续的波形，通常这类波形又称为脉冲。

1.1.2 数字电路的特点数字电路处理的信号包括反映数值大小的数字量信号和反映事物因果关系的逻辑量信号，它们是在时间和数值上都不连续变化的离散信号，在数字电路中用高、低电平表示，在运算中则用“0”和“1”来表示，因此数字电路具有以下特点。

①数字电路所研究的问题是输入的高、低电平与输出的高、低电平之间的因果关系，称为逻辑关系。

②研究数字电路逻辑关系的主要工具是逻辑代数。

在数字电路中，输入信号也称为输入变量，输出信号称为输出变量，也称逻辑函数，它们均为二值量，非“0”即“1”。

逻辑函数为二值函数，逻辑代数概括了二值函数的表示方式、运算规律及变换规律。

数字电子技术基础总复习要点一、填空题第一章1、变化规律在时间上和数量上都是离散是信号称为数字信号。

2、变化规律在时间或数值上是连续的信号称为模拟信号。

3、不同数制间的转换。

4、反码、补码的运算。

5、8421码中每一位的权是固定不变的，它属于恒权代码。

6、格雷码的最大优点就在于它相邻两个代码之间只有一位发生变化。

第二章1、逻辑代数的基本运算有与、或、非三种。

2、只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才发生。

这种因果关系称为逻辑与，或称逻辑相乘。

3、在决定事物结果的诸条件中只要有任何一个满足，结果就会发生。

这种因果关系称为逻辑或，也称逻辑相加。

4、只要条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时，结果一定发生。

这种因果关系称为逻辑非，也称逻辑求反。

5、逻辑代数的基本运算有重叠律、互补律、结合律、分配律、反演律、还原律等。

举例说明。

6、对偶表达式的书写。

7、逻辑该函数的表示方法有：真值表、逻辑函数式、逻辑图、波形图、卡诺图、硬件描述语言等。

8、在n变量逻辑函数中，若m为包含n个因子的乘积项，而且这n个变量均以原变量或反变量的形式在m中出现一次，则称m为该组变量的最小项。

9、n变量的最小项应有2n个。

10、最小项的重要性质有：①在输入变量的任何取值下必有一个最小项，而且仅有一个最小项的值为1；②全体最小项之和为1；③任意两个最小项的乘积为0；④具有相邻性的两个最小项之和可以合并成一项并消去一对因子。

11、若两个最小项只有一个因子不同，则称这两个最小项具有相邻性。

12、逻辑函数形式之间的变换。

（与或式—与非式—或非式--与或非式等）13、化简逻辑函数常用的方法有：公式化简法、卡诺图化简法、Q-M法等。

14、公式化简法经常使用的方法有：并项法、吸收法、消项法、消因子法、配项法等。

15、卡诺图化简法的步骤有：①将函数化为最小项之和的形式；②画出表示该逻辑函数的卡诺图；③找出可以合并的最小项；④选取化简后的乘积项。

当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。

本报将在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应用实例。

在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。

介绍应用时，以实用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。

这样可使刚入门的电子爱好者尽快学会和使用数字电路。

一、基本逻辑电路1.数字电路的特点在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者涉及数字信号，即断续变化的物理量，如图1所示。

当把图1的开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲（电压），这就是数字信号。

人们把用来传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。

数字电路工作时通常只有两种状态：高电位（又称高电平）或低电位（又称低电平）。

通常把高电位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”（按正逻辑定义的）。

注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。

实际的数字电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电路来定。

例如一些TTL 数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”（即电路技术指标）。

CMOS数字电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。

讨论数字电路问题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代表“0”状态、接通代表“1”状态。

2.三种基本逻辑电路数字电路中的基本电路是与门、或门和非门（反相器）。

与门和或门电路的基本形式有两个或两个以上的输入端、一个输出端。

因输入和输出可以各自为“0”或“1”状态，具有判定的功能，所以把它们称为基本逻辑电路。