数字电路及其应用
- 格式:doc
- 大小:70.00 KB
- 文档页数:16
简述数字电路在计算机中的应用
数字电路是一种用于处理数字信号的电子电路,它在计算机中扮演着重要的角色。
以下是数字电路在计算机中的一些主要应用:
1. 处理器:计算机的中央处理器(CPU)是数字电路的核心。
CPU 包含了大量的逻辑门、寄存器和算术逻辑单元(ALU),用于执行指令和进行数据处理。
数字电路的高速性能和精确控制使得 CPU 能够快速地执行计算和逻辑操作。
2. 内存:计算机中的内存使用数字电路来存储数据和程序。
内存芯片由许多存储单元组成,每个单元可以存储一个二进制数。
数字电路用于控制内存的读写操作,以及在内存中进行数据的存储和检索。
3. 输入/输出设备:计算机的输入设备(如键盘、鼠标)和输出设备(如显示器、打印机)也使用数字电路。
数字电路用于将输入的模拟信号转换为数字信号,以及将数字信号转换为模拟信号输出。
4. 数据通信:计算机通过网络进行数据通信时,数字电路用于处理和传输数字信号。
网络接口卡(NIC)、路由器和交换机等设备都包含数字电路,用于实现数据的发送、接收和转发。
5. 时钟和定时器:计算机中的时钟和定时器电路使用数字电路来产生精确的时间信号。
这些电路用于控制系统的时序、定时操作和中断处理。
总之,数字电路在计算机中应用广泛,它是计算机能够处理和存储数字信息的基础。
数字电路的高速、精确和可靠性能使得计算机在各个领域都发挥着重要的作用。
数电应用实例及原理数电(数字电子)是指利用数字信号进行电子信息处理的一门学科。
它的应用非常广泛,几乎涵盖了现代电子设备的方方面面。
下面我将介绍一些数电的应用实例以及它们的原理。
1. 逻辑门电路逻辑门电路是数电中最基础的电路之一,用于实现逻辑运算。
其中最为常见的有与门、或门和非门。
与门电路的输入中只有所有输入都为高电平时,输出才会为高电平;或门电路在任意一个输入为高电平时,输出就会为高电平;非门电路将输入的电平进行取反。
逻辑门电路广泛应用于计算机的内部电路,逻辑电路的原理是根据输入信号的不同,通过开关的对应位置的导通与否而输出高电平或低电平。
2. 数字时钟数字时钟由数码管和时钟电路组成。
数码管是一种显示元件,可以通过控制不同的段亮或不亮来显示不同的数字。
时钟电路可以通过计时器、分频器等组成,利用时钟信号来驱动数码管的显示。
时钟电路通过计算时间信号,将时间数字转化为数字信号并显示在数码管上。
3. 计算机内存计算机内存是一种存储设备,用于存储和读取数据。
现代计算机内存主要分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
其中RAM主要用于存储中间结果和临时数据,ROM主要用于存储固定的程序和数据。
内存的原理是利用数电电路实现对数据的存取和驱动。
4. 电子计算机电子计算机是利用数电电路实现的高级计算设备。
它能够进行快速的算术运算、逻辑判断、存储和读取数据等操作。
电子计算机的核心是中央处理器(CPU),它由运算器、控制器和寄存器等部件组成。
中央处理器通过运算器对数据进行处理,通过控制器对程序进行控制,通过寄存器存储运算过程中的中间结果。
电子计算机采用二进制编码,利用数电原理来实现数据的存储和计算。
5. 数字音频设备数字音频设备是利用数电技术实现音频数据的录制、播放和处理。
如数字音频编解码器(CODEC)、数字音频处理器(DSP)等。
数字音频设备通过模数转换器将模拟音频信号转化为数字信号,再通过数模转换器将数字信号转化为模拟音频信号。
数字电路应用举例数字电路是电子技术中的一种重要应用,广泛应用于计算机、通信设备、嵌入式系统等领域。
下面列举了十个数字电路的应用举例,以帮助读者更好地理解数字电路的实际应用。
1. 门禁系统:门禁系统是数字电路的一个典型应用。
通过数字电路中的逻辑门和触发器等元件,可以实现对门禁系统的控制和管理。
例如,当输入正确的密码或刷卡信息时,门禁系统可以打开门禁,允许进入;反之,如果输入错误的密码或刷卡信息,门禁系统则保持关闭状态。
2. 家庭安防系统:家庭安防系统利用数字电路中的传感器、比较器和控制器等元件,实现对家庭的安全监控和报警。
例如,当家庭安防系统检测到入侵者时,传感器会将信号传递给比较器,比较器通过数字电路的逻辑运算判断是否触发报警器,从而实现家庭的安全保护。
3. 数字计数器:数字计数器是一种常见的数字电路应用。
通过数字电路中的计数器元件,可以实现对输入信号的计数和显示。
例如,电子计算器中的计数器模块可以实现对用户输入的数字进行计数,并在显示屏上显示计数结果。
4. 时钟电路:时钟电路是数字电路中的一个重要应用。
通过数字电路中的振荡器、分频器和计数器等元件,可以实现对时钟信号的生成和分配。
例如,计算机中的时钟电路可以提供稳定的时钟信号,用于同步计算机内各个元件的工作。
5. 数字编码器:数字编码器是数字电路的一种应用。
通过数字电路中的编码器元件,可以将输入的模拟信号或数字信号转换为对应的数字编码输出。
例如,音频编码器可以将模拟音频信号转换为数字编码输出,用于数字音频的传输和处理。
6. 数据选择器:数据选择器是数字电路中常见的应用之一。
通过数字电路中的选择器元件,可以实现对多个输入信号中的某个信号进行选择输出。
例如,多路数据选择器可以根据控制信号的不同,选择不同的输入信号输出到目标设备。
7. 信号转换器:信号转换器是数字电路的一种常见应用。
通过数字电路中的转换器元件,可以实现不同类型信号之间的转换。
例如,模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号,用于数字信号的处理和传输。
数字逻辑电路的原理和应用前言数字逻辑电路是计算机系统中关键的组成部分,它可以实现数字信号的处理和控制。
本文将介绍数字逻辑电路的原理以及它们在实际应用中的一些常见场景。
数字逻辑电路的基本原理逻辑门逻辑门是数字逻辑电路的基本构建块,它可以根据输入信号的逻辑状态(通常为0或1)产生相应的输出信号。
常见的逻辑门包括与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)、异或门(XOR)等。
这些逻辑门可以通过组合和连接实现更复杂的逻辑功能。
组合逻辑电路组合逻辑电路由逻辑门和连接它们的导线组成,其中逻辑门的输出信号直接取决于其输入信号的状态。
组合逻辑电路通常用于执行特定的操作或运算,如加法、乘法、选择等。
它使用了逻辑门的特性来实现所需的功能。
时序逻辑电路时序逻辑电路通过引入时钟信号来控制逻辑门的行为。
时序逻辑电路中的输出信号不仅取决于输入信号的状态,还取决于时刻。
这使得时序逻辑电路能够存储和处理信息,从而实现更复杂的功能,如计数器、存储器等。
数字逻辑电路的应用场景计算机系统在计算机系统中,数字逻辑电路被广泛应用于控制单元、算术逻辑单元(ALU)和存储器等核心部件。
控制单元使用时序逻辑电路来处理指令,从而控制计算机的运行。
ALU负责执行各种算术和逻辑运算。
存储器用于存储计算机的数据和程序。
通信系统数字逻辑电路在通信系统中起着重要的作用。
例如,在数字通信中,数据必须被编码成数字信号,然后通过数字逻辑电路进行调制和解调。
这些电路能够快速地将原始数据转换为数字信号,并将其传输到远程位置。
数字逻辑电路还可以实现各种编码和解码技术,如差分编码、哈夫曼编码等。
汽车电子系统数字逻辑电路在汽车电子系统中也有广泛的应用。
例如,车载娱乐系统中的音频处理和信号传输需要使用数字逻辑电路。
汽车安全系统中的传感器和控制单元也使用数字逻辑电路来实现各种功能,如碰撞检测、自动刹车等。
工业控制系统数字逻辑电路在工业控制系统中扮演着关键角色。
它们可以控制各种设备和机器的运行,如自动化生产线、机器人等。
模拟电路和数字电路的应用随着科技的不断进步,电路技术也在不断发展,其中最基本的电路可以分成两类,分别是模拟电路和数字电路,这两种电路都有着广泛的应用。
一、模拟电路的应用模拟电路是指具有连续性信号的电路。
模拟电路广泛应用于模拟信号的处理、转换、传输、放大、滤波、调节等方面。
以下是模拟电路的一些应用:1.放大器放大器是模拟电路中常见的一种电路。
它的基本作用是将输入信号的强度放大到需要的程度,以便能够将信号送往下一级电路。
例如,在音频和视频电路中,放大器用于将微弱的声音信号或图像信号放大到更高的电平,以实现更好的声音效果或图像效果。
2.滤波器滤波器是模拟电路中用于处理信号的一种电路。
它能够从输入信号中选择所需要的频率范围,滤掉其它频率的信号。
例如,在收音机中,滤波器用于选择所需要的无线电台,滤掉其它无用的无线信号。
二、数字电路的应用数字电路是指具有离散信号的电路,最基本的元件就是二极管和晶体管。
数字电路广泛应用于数字信号的处理和转换,例如计算、编码、解码等。
以下是数字电路的一些应用:1.计算机计算机是数字电路应用最广泛的领域之一。
计算机内部的处理器、内存等组件都是由数字电路构建的。
数码管也是数字电路中的一种重要组件,用于显示数字信息。
2.编码器和解码器编码器和解码器是数字电路中用于数据转换的一种电路。
例如,数字音频中的压缩格式,就是利用编码器将音频信号转换成压缩格式,然后利用解码器将压缩格式转换回音频信号。
总结:综上所述,模拟电路和数字电路在各自的领域内有着广泛的应用,它们不仅有着相互的联系,而且可以互相结合,例如模数转换器和数模转换器,可以将模拟信号和数字信号相互转换。
在今后的科技发展中,模拟电路和数字电路的应用范围会愈来愈广,我们每个人在日常生活中所接触到的电子产品,都是数字电路和模拟电路相互结合的产物,电路技术的发展也是人类社会发展的重要标志之一。
数字电路图的原理与应用1. 什么是数字电路图数字电路图是一种用来描述和设计数字电路的图形表示方法。
数字电路是基于二进制信号处理的电路,通过逻辑门和触发器等组合而成。
数字电路图通过图形符号和线连接来表示电路中的元件和信号传输路径,使得人们能够直观地理解和设计数字电路。
2. 数字电路图的基本符号在数字电路图中,使用了一些常见的符号来表示不同的电路元件。
下面是一些常见的数字电路图符号和其对应功能的列表:•逻辑门:逻辑门用来进行逻辑运算,包括与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)、异或门(XOR)等。
•多路选择器:多路选择器用来从多个输入信号中选择一个信号输出,常见的有2:1多路选择器和4:1多路选择器等。
•触发器:触发器是一种存储设备,用来存储一个比特的信息,包括D 触发器、JK触发器、T触发器等。
•计数器:计数器是一种用来实现数字计数的电路,包括二进制计数器和BCD计数器等。
•加法器:加法器是用来进行二进制加法运算的电路,包括半加器、全加器等。
•时钟:时钟是用来提供定时脉冲的信号源,常用的时钟信号包括方波和正弦波。
3. 数字电路图的应用数字电路图在数字系统设计和数字电路仿真中都扮演着重要的角色。
下面是数字电路图在不同领域的应用示例:3.1 电子计算机电子计算机中包含大量的数字电路,通过数字电路图的设计和实现,可以构建出中央处理器、存储器、输入输出设备等基本组件,从而实现各种复杂的计算和控制任务。
3.2 通信系统数字电路图在通信系统中的应用广泛。
例如,数字电路图可以用来设计数字调制解调器,实现数字信号的调制和解调,从而实现数字通信的目的。
3.3 控制系统数字电路图在控制系统中的应用也非常常见。
例如,数字电路图可以用来设计逻辑控制器,实现对各种设备和系统的自动控制,使得系统能够按照预先设定的规则和条件运行。
3.4 数字信号处理数字电路图在数字信号处理中也有着广泛的应用。
例如,数字电路图可以用来设计数字滤波器,对信号进行滤波和去噪处理;还可以用来设计数字变换器,实现信号的变换和频谱分析。
什么是数字电路它有哪些常见的应用数字电路是由逻辑门构成的电路系统,用于处理和传输数字信号的电子元件集合。
它采用二进制编码方式,即利用0和1的数值来表示和处理信息。
数字电路的设计和应用广泛,涵盖了计算机、通信、控制系统以及嵌入式系统等领域。
本文将介绍数字电路的基本原理和常见应用。
一、数字电路的基本原理数字电路基于二进制逻辑运算,由逻辑门和触发器组成,实现各种逻辑功能。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
这些门可以组合成更复杂的电路来实现不同的逻辑操作。
数字电路主要遵循以下原理:1. 数字信号的离散性:数字电路处理的是离散的数字信号,信号的数值只能是0或1。
2. 逻辑运算:数字电路通过逻辑门实现各种逻辑运算,包括与、或、非、异或等。
逻辑门的输出是根据输入信号进行逻辑运算得出的。
3. 存储和传输:数字电路可以存储和传输二进制数据。
触发器是一种常用的存储元件,可用于存储和延迟信号。
4. 时序控制:数字电路中的时序控制是通过时钟信号实现的,时钟信号会定时触发电路的运算和状态变化。
二、数字电路的常见应用数字电路在各个领域都有广泛的应用,下面列举了一些常见的应用场景:1. 计算机系统:数字电路在计算机中起到了至关重要的作用。
计算机CPU内部的控制逻辑、算术逻辑单元以及寄存器,都是由数字电路构成的。
数字电路对于计算机的数据处理和运算是不可或缺的。
2. 通信系统:数字电路在通信系统中用于信号的编码、解码和调制解调等处理。
例如,数字电路可以将模拟信号转换为数字信号进行传输,或者将数字信号转换为模拟信号用于音频、视频等传输。
3. 控制系统:数字电路在控制系统中用于实现逻辑运算和控制信号的处理。
例如,数字电路可以实现自动化控制系统中的逻辑判断,根据输入信号的条件来输出相应的控制信号。
4. 嵌入式系统:数字电路在嵌入式系统中广泛应用于各种设备和产品中。
例如,自动售货机、智能家居设备以及汽车电子设备等都需要数字电路来处理和控制输入输出信号。
数字电路在生活中的应用
数字电路是一种基于数字信号的电路,它由数字元件和逻辑门组成,可以实现数字信号的处理和控制。
数字电路在现代生活中有着广泛的应用,下面就来介绍一些常见的应用场景。
1. 计算机
计算机是数字电路的典型应用,它由大量的数字电路组成,包括中央处理器、内存、输入输出接口等。
计算机可以进行各种数字信号的处理和控制,实现各种应用,如文字处理、图像处理、音视频播放等。
2. 通信
数字电路在通信领域也有着广泛的应用,如数字电话、数字电视、数字广播等。
数字通信可以实现高质量的语音、图像和数据传输,同时也可以提高通信的安全性和可靠性。
3. 控制系统
数字电路在控制系统中也有着重要的应用,如工业自动化、家庭自动化等。
数字控制系统可以实现对各种设备和系统的自动控制和监测,提高生产效率和生活质量。
4. 数字音乐
数字电路在音乐领域也有着广泛的应用,如数字音乐制作、数字音乐播放等。
数字音乐可以实现高质量的音乐制作和播放,同时也可以提高音乐的可靠性和便捷性。
5. 数字游戏
数字电路在游戏领域也有着广泛的应用,如电子游戏、手机游戏等。
数字游戏可以实现高质量的游戏体验和游戏操作,同时也可以提高游戏的可靠性和便捷性。
数字电路在现代生活中有着广泛的应用,它可以实现各种数字信号的处理和控制,提高生产效率和生活质量。
随着科技的不断发展,数字电路的应用也将越来越广泛,为人们带来更多的便利和创新。
数字电路与模拟电路的区别与应用数字电路与模拟电路是电子学中两个重要的概念。
虽然它们都是关于电流和电压的传输和处理,但却有着不同的特点和应用。
本文将详细介绍数字电路与模拟电路的区别以及它们在实际应用中的不同用途。
一、数字电路的定义及特点1. 数字电路是利用数字信号进行信息处理的电路系统。
2. 数字信号是通过0和1两个离散状态来表示信息的,它可以明确表示逻辑层面的信息。
3. 数字电路使用逻辑门和触发器等数字逻辑元件来处理和操作数字信号。
4. 数字电路具有极高的抗干扰能力,信号的传输和处理非常稳定可靠。
5. 数字电路可以进行逻辑运算、存储数据、控制系统等各种处理操作。
二、模拟电路的定义及特点1. 模拟电路是利用连续变化的模拟信号进行信息传输和处理的电路系统。
2. 模拟信号可以连续地表示电流、电压等物理量的变化情况。
3. 模拟电路使用电阻、电容、电感等元件来处理和操作模拟信号。
4. 模拟电路对于噪音和干扰的抗性较差,信号的传输和处理容易受到外界因素的影响。
5. 模拟电路广泛应用于音频、视频信号处理、电源调节、滤波器设计等领域。
三、数字电路与模拟电路的区别1. 信号表示方式不同:数字电路使用0和1表示信号的两个状态,而模拟电路使用连续变化的电压或电流来表示信号。
2. 处理方式不同:数字电路通过逻辑门和触发器等离散元件进行逻辑运算和逻辑判断,而模拟电路则使用电阻、电容等连续元件进行模拟信号处理。
3. 描述方式不同:数字电路使用逻辑代数和真值表等方式进行描述和分析,而模拟电路则使用微分方程和频域特性等方式进行描述和分析。
4. 抗干扰能力不同:数字电路具有很高的抗干扰能力,可以有效地处理信号中的噪音和干扰;而模拟电路对于噪音和干扰的抗性较差,容易受到外界因素的干扰。
5. 精度和精确度不同:数字电路通过精确的逻辑运算来实现高精度的数据处理,而模拟电路则通过精确的电压和电流变化来实现高精度的信号处理。
四、数字电路和模拟电路的应用领域1. 数字电路广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域,用于逻辑运算、数据传输和存储等操作。
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。
三种基本逻辑电路的符号(图形)和主要表达式如附表所示。
该表对初学者可能难于理解,一旦了解之后就会觉得比通常的模拟电路还简单些。
(1)与门电路。
以下讨论的与门是2输入端的,它对多端输入的与门同样适用。
2输入端与门的功能设计成这样:当输入端A、B同时都为逻辑“1”状态时,输出Z才是逻辑“1”状态。
2输入端与门的这种逻辑关系可以用图2模式的电路描述。
对图2,这里作如下规定:开关K1、K2断开时,代表输入A、B的“0”状态、接通时代表输入A、B的“1”状态;灯L 灭代表输出的Z的“0”状态,灯L亮代表输出Z的“1”状态。
之后将开关K1、K2“接通”和“断开”的各种组合状态,以及由此引起灯“亮”和“灭”的输出状态列成表格,该表格叫做真值表,,如附表中所示。
从真值表中看出,要使灯L点亮,即输出Z必须是“1”状态,输入的A、B 也必须是“1”状态。
具有图2模式电路功能(指输入、输出关系)的电路称为2输入端与门,并用附表中的逻辑符号来代表。
(2)或门和非门。
或门的逻辑关系如下:各输入端只要有一个状态为“1”时,输出便是“1”。
非门只有一个输入端和一个输出端,并且其输出状态总是和输入状态相反的,即求“反”。
这里同样可以用图3和图4模式的电路分别描述或门和非门的功能,也可以作相应的真值表,绘出逻辑符号,如附表中所示。
3.逻辑函数的表示方法在逻辑电路的设计时,常用四种方法表示逻辑电路的函数关系(指输入、输出关系),即逻辑图、真值表、函数表达式和卡诺图。
附表中仅列出了三种表达式,实际应用中逻辑图和真值表是最常用的,应必须掌握的;函数表达式和卡诺图主要供设计人员按要求设计数字逻辑电路时使用。
数字电路及其应用(二)1999年电子报第17期现在数字集成电路产品已完全取代了早期分立元件组成的数字电路。
数字电路产品的种类愈来愈多,其分类方法也有多种。
若按用途来分,可分成通用型的IC(中、小规模IC)产品,微处理(MPU)产品和面向特定用途的IC产品三大类。
可编程逻辑器件是特定用途产品的一个重要分支。
若按逻辑功能来分,可以分成组合逻辑电路,简称组合电路,如各种门电路,各种编译码器;时序逻辑电路,简称为时序电路,如各种触发器、各种计数器、各种寄存器等。
若按电路结构来分,可分成TTL型和CMOS型两大类。
常见的TTL54/74系列,有如下的共同的特性:电源电压为5.0V,逻辑“0”输出电压为≤0.2V,逻辑“1”输出电压为≥3.0V和抗扰度为1.0V. CMOS数字集成电路比TTL型占有更多的优点,前者的工作电源电压范围宽,静态功耗低、抗干扰能力强、输入阻抗高、成本低等。
所以电子钟表、电子计算器等均用了该种电路。
鉴于此,以后介绍数字集成电路时,主要以CMOS型为实例。
CMOS数字集成电路品种繁多,包括了各种门电路、编译码器、触发器、计数器和存贮器等上百种器件。
二、CMOS集成电路的应用1.常用特性(1)工作电源电压。
常用的CMOS集成电路工作电压范围为3~18V(也有7~15V的,如国产的C000系列),因此使用该种器件时,电源电压灵活方便,甚至未加稳压的电源也可使用。
(2)供电引脚。
CMOS集成电路外加供电时其引脚如图5所示。
(3)输入阻抗高。
CMOS电路的输入端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路,在正常工作范围内,保护二极管均处于反向偏置状态,直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流。
通常情况下,等效输入电阻大于108Ω,因此驱动CMOS集成电路时,所消耗的驱动功率几乎可以不计。
(4)输出电流。
CMOS集成电路的输出电流(指内部各独立功能的输出端)一般是10mA,所以使用时应加推动级输出,但输出端若连接CMOS电路时(即扇出能力),因CMOS电路的输入阻抗高,对于低频工作时,一个输出端可以带动50个以上输入端,实际上几乎不需考虑扇出功能的限制。
(5)抗干扰能力强。
CMOS 电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下,能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。
电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示,即直流电压噪声容限、交流(指脉冲)噪声容限和能量噪声(指输入端积累的噪声能量)三种。
直流噪声容限可达电源电压的40%以上,所以使用的电源电压越高,抗干扰能力越强。
这是工业中使用CMOS逻辑电路时,都采用较高的供电电压的原因。
TTL相应的噪声容限只有0.8V(因TTL工作电压为5V)。
(6)说明。
目前市场上数字电路产品进口的较多,产品型号的前缀为公司代号,如MC、CD、μPD、HFE分别代表摩托罗拉半导体(MOTA)、美国无线电(RCA)、日本电气(NEC)、菲力蒲等公司。
各产品的后缀相同的型号均可互换。
为了引起初学者的兴趣,笔者以下介绍时,先从应用电路切入,同时介绍它们的使用方法,以便能快速掌握它们的应用。
湖北王绍华成都遥约数字电路及其应用(三)1999年电子报第18期2.CMOS门电路的应用门电路是一种基本逻辑部件,用它们可以构成组合逻辑和时序逻辑电路。
CMOS门电路产品种类很多,均可从相应的手册上查到,但归纳起来有八类:反相器、与非门、或非门、与门、或门、缓冲/电平变换器、组合逻辑和具有三态输出的逻辑门等。
熟悉门电路的特性和应用,可为学习各种数字设备(包括PC机硬件)的工作原理打下良好的基础。
(1)环形振荡器。
CD4069是六反相器集成电路(IC),采用双列式塑封装(14引脚),如图6所示。
该IC内含六个独立的反相器。
每个反相器均可执行逻辑的反相操作。
用它还可构成振荡器、脉冲整形和小信号的电压放大等。
图7是用奇数级(3)的反相器串联,并首尾相接构成的环形振荡器电路,它的输出波形如图8所示。
振荡器的工作是基于电平通过每个反相器时,需要一定的传输时间τ,即每个反相器均存在电平传输的延迟而形成的方波输出。
例如,当图7电路加电时,其输出端设定为“0”电平(也可设定为“1”电平),按图的环形连接法,A点也为“0”电平。
根据反相器求反逻辑,反相器Ⅰ的输出为“1”电平,从Ⅰ的输入到Ⅰ的输出电平的传输延时为τ。
同理电平通过反相器Ⅱ和Ⅲ时,共需传输2τ的时间。
“0”电平从A的输入到Ⅲ的输出端需传输3τ的时间。
按反相器求反的功能,从Ⅰ的A点“0”电平经3τ后,Ⅲ的输出端从原来的“0”电平转为“1”电平。
该“1”电平又到A点,再经3τ又到Ⅲ的输出端使输出又从“1”电平转到“0”电平。
结果,在Ⅲ的输出端形成图8的方波。
从方波的形成过程可知,该方波的周期T=6τ。
由于τ的时间很短,所以方波的频率很高,只有用示波器才能把波形显示出来。
由于该电路简单,所以工厂中批量用它时,常用图7的电路并配上示波器以检查CD4069产品的好坏,并从波形的周期上估算它们的传输特性。
图9是图7方波发生器的改进电路,特点是输出的方波频率是可调的。
图9电路中,增加了附加的RC电路,使电平从反相器Ⅱ的输入端到Ⅱ的输出端,因RC的充放电时间常数远大于反相器的传输时间,电平通过反相器Ⅱ时,延时大大增加,加之R是可调电阻,结果在Ⅲ的输出端形成的方波,其频率是可调的。
输出的方波周期可根据公式T=2RC估算,按图的RC值,方波的频率下限约1Hz.图9的电路,因电路简单,一装即成,对频率稳定度要求不高的场合是很适用的。
若再配上图10的LED驱动电路,并把R值取大些,可观察到LED的发光闪动。
利用该组合电路,无需配接示波器,就可批量、快速检查CD4069产品的好坏。
如果将驱动级管子BG换成9018,其集电极上插入电声器件(LED、R2去掉),调整R值,使组合电路工作在音频段,就可作讯响器。
过去一些电码练习器就是用了这种电路作讯响器的。
湖北王绍华成都遥约数字电路及其应用(四)1999年电子报第19期(2)与非和或非门的调制型振荡器。
CD4011(MC14011B)和CD4001(MC14001B)分别是一种4-2输入端与非门和或非门IC,如图11和图12所示。
它们都可以构成调制振荡器且电路形式完全相同,也极其简单,用途很广。
把CD4011或CD4001的各输入端并联在一起就成了非门,再按图13外接RC元件就组成改进型的多谐振荡器。
振荡器的周期T 2.2RC,RS是稳频电阻,设计时取RS R,一般取RS>3R.当RS=10R时,其振荡器的频率稳定性为5%。
利用与非门和或非门的一个输入端受控,就可组成脉冲键控多谐振荡器,如图14所示。
根据门电路的逻辑关系,对图中的与非门,当控制端A点为高电平时,电路振荡,当A点为低电平时,电路停振。
对或非门正好相反。
因此,若输入端A点加上控制脉冲,就组成了脉冲键控振荡器,输出端的波形如图15所示。
这里在A点上的控制脉冲频率必须低于多谐振荡器的频率。
如果将CD4011 4-2输入与非门,用其中的两个门组成低频多谐振荡器,另两个门组成38kHz高频振荡器,再将它们按键控方式连接就组成38kHz的调制振荡器,如图16所示。