数字电路基础课件.ppt
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1、数字电路基础数字电路基础第1页,此课件共48页哦第一节数字电路相关基础知识第一节数字电路相关基础知识一、脉冲一、脉冲 脉冲信号是多种多样的,常见的有方波、三角波、矩形波、尖峰脉冲信号是多种多样的,常见的有方波、三角波、矩形波、尖峰波等,如图波等,如图6-1所示。各种脉冲波的共同特点就是突然变化和不连续性。所示。各种脉冲波的共同特点就是突然变化和不连续性。矩形脉冲是一种典型的数字信号,图矩形脉冲是一种典型的数字信号,图6-2(a)为矩形脉冲信号的理为矩形脉冲信号的理想形式。矩形脉冲有正脉冲和负脉冲之分,脉冲跃变后的值比初始值想形式。矩形脉冲有正脉冲和负脉冲之分,脉冲跃变后的值比初始值高称为正脉冲
2、,反之则称为负脉冲,如图高称为正脉冲,反之则称为负脉冲,如图6-2(b)所示。但实际的矩形所示。但实际的矩形脉冲波形的脉冲上升和下降都需要一定的时间,不可能达到理想脉冲脉冲波形的脉冲上升和下降都需要一定的时间,不可能达到理想脉冲那么陡峭,是如图那么陡峭,是如图6-2(c)所示的形式。它的主要参数如下所示的形式。它的主要参数如下:下一页返回第2页,此课件共48页哦第一节数字电路相关基础知识第一节数字电路相关基础知识 (1)脉冲幅度脉冲幅度Um (2)脉冲前沿时间脉冲前沿时间tr (3)脉冲后沿时间脉冲后沿时间tk (4)脉冲宽度脉冲宽度tk (5)脉冲频率脉冲频率f (6)脉冲周期脉冲周期T二、
3、数的进制与码制二、数的进制与码制1.数制数制数制就是数的表示方法。常用的数制有以下几种数制就是数的表示方法。常用的数制有以下几种:(1)十进制十进制数是用十进制十进制数是用0 9十个数码按照一定的规律排列起来来表示数十个数码按照一定的规律排列起来来表示数值的大小。计数的基数为值的大小。计数的基数为10,计数规则是,计数规则是“逢十进一逢十进一”,所以称为十,所以称为十进制。进制。下一页上一页返回第3页,此课件共48页哦第一节数字电路相关基础知识第一节数字电路相关基础知识(2)二进制二进制数组是用二进制二进制数组是用0和和1两个数码按照一定的规律排列起来来表示两个数码按照一定的规律排列起来来表示
4、数值大小的。数值大小的。(3)二、十进制数的相互转换二进制数转换成十进制数的方法是二、十进制数的相互转换二进制数转换成十进制数的方法是:将各位将各位二进制数乘以对应位的权,然后相加,其相加的和即为转换成的十进二进制数乘以对应位的权,然后相加,其相加的和即为转换成的十进制数。制数。2.码制码制 数字信息可分为两类,一类是数值信息,另一类是文字、图形、数字信息可分为两类,一类是数值信息,另一类是文字、图形、符号等非数值信息。对第二类信息,在数字系统中也用一定位数的二符号等非数值信息。对第二类信息,在数字系统中也用一定位数的二进制数来表示,以便计算机能够处理。这些代表非数值信息的二进制进制数来表示,
5、以便计算机能够处理。这些代表非数值信息的二进制码不再有数值的意义,称为代码。为了便于记忆、查找、区别,在编码不再有数值的意义,称为代码。为了便于记忆、查找、区别,在编制各种代码时,总要遵循一定的规律,这一规律称为码制。建立这种制各种代码时,总要遵循一定的规律,这一规律称为码制。建立这种代码与文字、符号等非数值信息间一一对应关系的过程称为编码。代码与文字、符号等非数值信息间一一对应关系的过程称为编码。下一页上一页返回第4页,此课件共48页哦第一节数字电路相关基础知识第一节数字电路相关基础知识 对数字系统而言,使用最为方便的是按二进制数编制代码。如在对数字系统而言,使用最为方便的是按二进制数编制代
6、码。如在用二进制数码表示十进制数的用二进制数码表示十进制数的09这十个状态时常用这十个状态时常用8421码制,而码制,而8,4,2,1是十位二进制数所在位的权。是十位二进制数所在位的权。用用8421码制编制的代码属于码制编制的代码属于BCD码的一种,意指这种编码为码的一种,意指这种编码为“以以二进制编码的十进码二进制编码的十进码”。8421BCD码都以码都以4位二进制数来表示位二进制数来表示1位十进位十进制数,每位二进制数都有固定的权位,所以这种代码也称为有权码。制数,每位二进制数都有固定的权位,所以这种代码也称为有权码。8421码制的编码表如表码制的编码表如表6-1所列。所列。上一页返回第5
7、页,此课件共48页哦第二节晶体管开关电路的种类及应用第二节晶体管开关电路的种类及应用一、二极管开关电路一、二极管开关电路 二极管具有单向导电性,利用这一特性可将二极管当作一个开关,二极管具有单向导电性,利用这一特性可将二极管当作一个开关,如图如图6-3所示。所示。在图在图6-3 (a)中,扳动开关,可使小电灯亮或灭。而在图中,扳动开关,可使小电灯亮或灭。而在图6-3 (b)中,二极管处于正向偏置,小电灯亮。在图中,二极管处于正向偏置,小电灯亮。在图6-3 (c)中,二极管处于反中,二极管处于反向偏置,此时小电灯灭。即二极管正向偏置时相当于开关闭合向偏置,此时小电灯灭。即二极管正向偏置时相当于开
8、关闭合;二极管二极管反向偏置时相当于开关断开。由此可见二极管具有开关特性。二极管反向偏置时相当于开关断开。由此可见二极管具有开关特性。二极管开关只能近似于理想开关,二极管开关具有动作时间短、使用频率高、开关只能近似于理想开关,二极管开关具有动作时间短、使用频率高、无触点等优点。无触点等优点。下一页返回第6页,此课件共48页哦第二节晶体管开关电路的种类及应用第二节晶体管开关电路的种类及应用二、晶体三极管开关特性二、晶体三极管开关特性 晶体三极管的输出特性有三个区域,即放大区、截止区和饱和区晶体三极管的输出特性有三个区域,即放大区、截止区和饱和区。在三极管放大电路中,三极管工作在放大区。在数字电路
9、中,三极。在三极管放大电路中,三极管工作在放大区。在数字电路中,三极管则主要工作在截止区和饱和区,并经常在这两个区域之间进行快速管则主要工作在截止区和饱和区,并经常在这两个区域之间进行快速转换,但经过放大区的时间则是很短促的,三极管的这种工作方式也转换,但经过放大区的时间则是很短促的,三极管的这种工作方式也具有开关特性,此时三极管工作在开关状态,如图具有开关特性,此时三极管工作在开关状态,如图6-4所示。当输入低所示。当输入低电平电平0.3 V使三极管截止时,输出为高电平使三极管截止时,输出为高电平+5V当输入高电平当输入高电平+5 V使三使三极管饱和导通时,输出为低电平极管饱和导通时,输出为
10、低电平0.3 V。这种输出电平的高、低总是。这种输出电平的高、低总是与输入相反的电路又称为反相器。与输入相反的电路又称为反相器。下一页上一页返回第7页,此课件共48页哦第二节晶体管开关电路的种类及应用第二节晶体管开关电路的种类及应用三、晶体管开关电路的应用三、晶体管开关电路的应用 在汽车电源中,普遍采用调节器调节输出电压。图在汽车电源中,普遍采用调节器调节输出电压。图6-5所示是所示是JFT201型晶体管调压器电路图,通过分析这一电路介绍晶体管调压器型晶体管调压器电路图,通过分析这一电路介绍晶体管调压器的基本原理。的基本原理。上一页返回第8页,此课件共48页哦第三节门电路的基础知识第三节门电路
11、的基础知识一、与门的相关概念一、与门的相关概念 决定某事件发生的所有条件都具备时,该事件才会发生,这种逻决定某事件发生的所有条件都具备时,该事件才会发生,这种逻辑关系称为与逻辑关系。与门是实现与逻辑关系的门电路,这种逻辑辑关系称为与逻辑关系。与门是实现与逻辑关系的门电路,这种逻辑关系可用图关系可用图6-6 (a)所示的例子说明。所示的例子说明。图图6-7 (d)所示为二极管与门电路。所示为二极管与门电路。A,B两端为输入端,两端为输入端,Y为输出为输出端。端。A,B两端有一端为低电平时,对应的二极管导通,输出端被钳制两端有一端为低电平时,对应的二极管导通,输出端被钳制在低电平。只有当在低电平。
12、只有当A、B两端均为高电平时,输出端才为高电平。两端均为高电平时,输出端才为高电平。与逻辑的表达式为与逻辑的表达式为 表表6-2为与逻辑真值表。为与逻辑真值表。下一页返回第9页,此课件共48页哦第三节门电路的基础知识第三节门电路的基础知识二、或门的相关概念二、或门的相关概念 决定某事件发生的几个条件中,只要有一个或一个以上的条件具决定某事件发生的几个条件中,只要有一个或一个以上的条件具备,该事件就发生,这种逻辑关系称为或逻辑关系。备,该事件就发生,这种逻辑关系称为或逻辑关系。如图如图6-7 (a)所示的电路,两个开关并联,再与一盏灯串联接在电所示的电路,两个开关并联,再与一盏灯串联接在电路中,
13、只要其中有一个开关闭合,电灯就会亮,开关闭合和灯亮即为路中,只要其中有一个开关闭合,电灯就会亮,开关闭合和灯亮即为或逻辑关系。图或逻辑关系。图6-7 (b)所示为或逻辑符号。图所示为或逻辑符号。图6-8是实现或逻辑的二是实现或逻辑的二极管或门电路。极管或门电路。或逻辑的表达式如下或逻辑的表达式如下 表表6-3为或逻辑真值表。为或逻辑真值表。下一页上一页返回第10页,此课件共48页哦第三节门电路的基础知识第三节门电路的基础知识三、非门的相关概念三、非门的相关概念 条件与结果的状态总是相反,这种逻辑关系称为非逻辑。也就是条件与结果的状态总是相反,这种逻辑关系称为非逻辑。也就是说,在非门电路中,输入
14、信号为低电平时,输出信号为高电平说,在非门电路中,输入信号为低电平时,输出信号为高电平;输入信输入信号为高电平时,输出信号为低电平。非门电路是一种单端输入、单端号为高电平时,输出信号为低电平。非门电路是一种单端输入、单端输出的电路。输出的电路。图图6-9 (a)所示为非逻辑关系的简单例子。开关所示为非逻辑关系的简单例子。开关S与电灯并联接在与电灯并联接在电路中,电路中,S闭合时,电灯不亮,开关闭合时,电灯不亮,开关S断开时电灯反而亮了,这就是非断开时电灯反而亮了,这就是非逻辑关系。所以非门电路又称为反相器。图逻辑关系。所以非门电路又称为反相器。图6-9 (b)所示为其逻辑符所示为其逻辑符号。号
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