数字电路基础第十章

电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 1Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback1在电子技术中，被传递和处理的信号可分为模拟信号和数字信号两大类。本章之前所学的电路处理的是时间上和数值上均是连续变化的模拟信号，属于模拟电路的范畴。从第十章开始，所介绍的电路处理的是时间上和数值上均是离散的、不连续变化的脉冲数字信号，属于数字电路的范畴。本章主要介绍数字电路的基础知识。 RC电路的应用 数制与数码 逻辑门电路基础 逻辑代数的基本定律及化简 数字电路概述 本章小结 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 2Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback2第一节 数字电路概述一、数字电路的特点 电路结构简单，工作简单稳定可靠。 数字电路抗干扰能力强。 可以进行逻辑运算和判断。 数字电路中元件处于开关状态，功耗较小。由于数字电路具有上述特点，故发展十分迅速，在计算机、数字通信、自动控制、数字仪器及家用电器等技术领域中得到广泛的应用。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 3Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback3二、脉冲信号 脉冲信号是指持续时间极短的电压或电流信号，常见的脉冲波形有：矩形波、锯齿波、尖脉冲、阶梯波等。 (a)矩形波 (b)锯齿波(c)尖脉冲 (d)阶梯波 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 4Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback4 脉冲幅值 Vm 表示脉冲电压的最大值，其值等于脉冲底部至脉冲顶部之间的电位差。 脉冲上升时间 tr 表示脉冲前沿从 0.1Vm上升到 0.9Vm所需的时间。 脉冲下降时间 tf 表示脉冲后沿从 0.9Vm下降到 0.1Vm所需的时间。 脉冲宽度 tw 由 脉冲前沿 0.5Vm到脉冲后沿0.5Vm之间的时间。 脉冲周期 T 对于周期性脉冲，脉冲周期指相邻两脉冲波对应点之间的间隔时间，其倒数为脉冲的频率 f ,即 。 占空比 D 脉冲宽度 tw与脉冲周期 T之比，称为占空比，即 矩形脉冲主要参数 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 5Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback5三、数字信号 通常把脉冲的出现或消失用 1和 0来表示，这样一串脉冲就变成由一串 1和 0组成的代码，这种信号称为数字信号 。数字信号需注意的是数字信号的 0和 1并不表示数量的大小，而是代表电路的工作状态，如开关、二极管、三极管导通用 1状态表示；反之，器件截止时就用 0状态表示。若规定高电平 (35V)为逻辑 1，低电平 (00.4V)为逻辑 0，称为 正逻辑 。反之，若规定高电平为逻辑 0，低电平为逻辑 1，则称为 负逻辑 。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 6Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback6第二节 RC电路的应用一、 RC 微分电路RC微分电路是一种常用的波形变换电路，能够将矩形脉冲波变换成尖脉冲。通常用来作为触发器、计数器、开关电路的触发信号。 微分电路 微分电路波形图 RC微分电路的输出波形要形成尖脉冲必须具备以下条件：电路的时间常数=RC应远小于矩形波脉冲宽度 tw，即 tw。通常，当 tw时，可以认为满足条件。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 7Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback7二、 RC 积分电路RC积分电路也是一种常用的波形变换电路，它可以把矩形波变换成锯齿波。RC积分电路通常用来作为数字电路的延时器、定时器的定时元件，在电视机中可利用积分电路从复合行、场同步信号中取出场同步脉冲。积分电路 积分电路波形图积分电路要求电路的 RC 时间常数 应远大于脉冲宽度 tw，即 tw 。 通常，当 3tw时，可以认为满足条件。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 8Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback8第三节 数制与码制一、数制选取一定的进位规则，用多位数码来表示某个数的值，这就是所谓的数制。1十进制数十进制数有 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9共十个符号，我们称这些符号为数码。十进制数运算加法时遵循 “逢十进一 ”，减法时遵循 “借一当十 ”。十进制数中，数码的位置不同，所表示的值就不相同，分个位、十位、百位 ，如：（ 268.56） 10=2102+6101+8100+510-1+610-2 十进制数用数学式表示的通式为： （ N） 10=kn-110n-1 kn-210n-2 k1101 k0100 k-110-1 k-210-2 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 9Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback92 . 二进制数二进制数仅有 0和 1两个不同的数码。进位规则为 “逢二进一 ”；借位规则为 “借一当二 ”。对于任意一个二进制数可表示为：例如，二进制数（ 10110.1） 2=124+023+122+121+020+12-13十六进制十六进制是 “逢十六进一 ”，十六进制有 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 A、 B、 C、 D、 E、 F共 16个不同的数码。例如，十六进制数 (3AE)16 =3162+A161+E160=3162+10161+14160与十进制对应的二进制、十六进制（ N） 2=kn-12n-1 kn-22n-2 k121 k020 k-12-1 k-22-2 十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111十六进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 10Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback104不同数制的转换（ 1）二进制数转换为十进制数 转换方法是：把二进制数按权展开，再把每一位的位值相加，即可得到相应的十进制数。例题 将二进制 (101)2转化为十进制数。解： (101)2=122+021+120=(5)10（ 2）十进制整数转换为二进制数 转换方法是：把十进制数逐次地用 2除取余数，一直除到商数为零。然后将先取出的余数作为二进数的最低位数码。例题 将十进制数 19转化为二进制数解：所以 (19)10=(k4k3k2k1k0)2=(10011)2 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 11Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback11（ 3）二进制数转换为十六进制数 转换方法是：把每四位二进制数用对应的十六进制数表示。例题 将 (11010110101.1100101)2转换为十六进制数。解： 二进制数 0110 1011 0101 1100 1010十六进制数 6 B 5 C A即 (011010110101.11001010)2=(6B5.CA)16（ 4） 十六进制数转换为二进制数 转换方法是：将每个十六进制数用四位二进制数表示。例题 将十六进制数 (7E6AD)16转化为二进制数。解： (7E6AD)16=(0111 1110 0110 1010 1101)2 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 12Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback12二、码制用于表示十进制数的二进制代码称为二一十进制代码 (Binary Coded Decimal) 简称为 BCD码。常用的 BCD码有： 8421码、 5421码、余 3码等。十 进 制 8421码 5421码 余 3码0 0000 0000 00111 0001 0001 01002 0010 0010 01013 0011 0011 01104 0100 0100 01115 0101 1000 10006 0110 1001 10017 0111 1010 10108 1000 1011 10119 1001 1100 1100 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 13Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback13第四节 逻辑门电路基础能实现一定逻辑功能的电路称为逻辑门电路。一、基本逻辑门1与逻辑门 （ 1）与逻辑关系 Y=AB 与逻辑实例（ 2）二极管与门电路“全 1出 1，有 0出 0”与门电路 与门图形符号 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 14Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback142或逻辑门（ 1）或逻辑关系 Y=A+B 或逻辑实例 （ 2）二极管或门电路 “有 1出 l，全 0出 0” 或门电路 或门图形符号 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 15Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback153非逻辑门（ 1）非逻辑关系 非逻辑实例 （ 2） 三极管非门电路 “ 入 0出 1，入 l出 0”非门原理电路 非门图形符号 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 16Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback16二、复合逻辑门1与非门与非门电路 与非门逻辑结构与电路符号 与非门的逻辑函数式为 ，其逻辑功能可归纳为 “ 有 0出 1，全 1出 0” 。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 17Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback172或非门在 或 门后串联 非 门就构成 或非 门，如图所示。或非门逻辑结构及电路符号或 非 门的逻辑函数式为 ，其逻辑功能可归纳为 “ 有 1出 0，全 0出 1”。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 18Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback183与或非门与或非的逻辑结构图及电路符号如下图所示。与或非门逻辑结构及电路符号与或非门的逻辑函数式为 ，其逻辑功能为： 当输入端的任何一组全 l时，输出为 0；任何一组输入都至少有一个为 0时，输出端才能为 l。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 19Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback194异或门异或 门的逻辑结构与电路符号如下图所示 。异或门逻辑结构及电路符号其逻辑函数表达式为 ，其逻辑功能为： 当两个输入端的一端为0，另一个为 1时，输出为 1；而两个输入端均为 0或均为 1时，输出为 0。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 20Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback20三、 TTL集成门电路 集成门电路若是由三极管为主要元件，输入端和输出端都是三极管结构，这种电路称为三极管 三极管逻辑电路，简称 TTL电路。1 TTL与非门电路（ 1）电路构成 主要由输入级、中间级和输出级三部分组成。TTL与非门电路图 TTL与非门等效电路 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 21Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback21（ 2）工作原理 输入信号中至少有一个为低电平， V1基极被钳位在低电平， V1集电结不能导通，使 V2、 V4截止， V3饱和，输出为高电平。 输入信号全部为高电平， V1基极被处于高电平， V1集电结导通，使 V2、 V4饱和， V3截止，输出为低电平。综上所述，该电路的逻辑关系是： “有 0出 1，全 1出 0”，具有与非逻辑功能。2 TTL集成门电路型号（ 1）型号的规定 按现行国家标准规定， TTL集成电路的型号由五部分构成，现以 CT74LS04CP为例说明型号意义。C T 74LS04 C P第五部分用字母表示器件封装第四部分用字母表示器件工作温度第三部分是器件系列和品种代号第二部分表示器件的类型， T代表 TTL电路第一部分是字母 C， 表示符合中国国家标准 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 22Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback22（ 2）引脚读识 TTL集成电路通常是双列直插式外形。根据功能不同，有 824个引脚，引脚编号判读方法是把凹槽标志置于左方，引脚向下，逆时针自下而上顺序排列。TTL引脚编号排列74LS00为 2输入四 与非 门，其引脚排列见图（ a）； 74LS86为 2输入四 异或 门集成电路，其引脚排列见图（ b）。（ a） 74LS00引脚排列图 （ b） 74LS86引脚排列图 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 23Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback23用工 程 应TTL集成电路的功耗较大，且电源电压必须保证在 4.755.25V的范围内才能正常工作，为避免电池电压下降影响电路正常工作，建议使用稳压电源供电。在电源接通的情况下，不可插拔集成电路，以避免电流冲击造成永久损坏。 TTL电路的电源的正负极性不允许接错，否则可能造成器件的损坏。 TTL电路的输入端不能直接与高于 +5.5V或低于 -0.5V的低内阻电源连接，否则可能会损坏器件。 TTL电路的输出端不允许与正电源或地端短路，必须通过电阻与正电源或地端连接。 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 24Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback243.oc门 OC门是将原 TTL门电路的输出级三极管集电极开路，并取消集电极负载电阻 RL。普通与非门电路不允许输出端直接并联，因为每个与非门输出级的三极管都带有负载电阻 RL， 输出电阻较小，若多个与非门的输出端并联，将叠加产生较大的电流，通过输出低电平的与非门，造成功耗过大，甚至损坏门电路。与非门输入端并联电流形成情况 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 25Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback25TTL电路结构和图形符号见图 (a)、 (b)。 使用时为保证 OC门正常工作，必须在集成逻辑门电路的输出端外接一个负载电阻 RL， 如图（ c） 所示。几个 OC门并联在一起，只要外接一个负载电阻即可，如图 (d)， 因而回路电流不大，可降低功耗，并可保证并联与非门正常工作。(a)OC电路结构 (b)OC图形符号 (c)OC单个使用 d)OC多个使用 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 26Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback264.三态门 三态门是在 普通门的基础上加控制端 EN， 它的输出端 Y除了有高电平、低电平两种状态外，还可以出现第三种状态 高阻状态。有些三态与非门电路，控制端 (或称为使能端 )EN=l时为工作状态，输出与输人为与非关系； EN=0时，输出为高阻状态。该控制端为高电平有效。另一些三态与非门是 EN=0时为工作状态， EN=l时为高阻状态，该控制端为低电平有效。（ a） 控制端低电平有效 （ b） 控制端高电平有三态与非门电路符号 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 27Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 电子 技术基础 教学演示 文稿中等职业教育国家规划教材第十章 数字电路基础陈振源主编HEPback27用工 程 应在电子应用电路中，常利用三态门来实现对数据信号的传输控制。 图（ a） 为用于实现信号单向传输的控制电路。 图（ b） 为用于实现信号双向传输的控制电路。（ a） 信号单向传输控制 （ b） 信号双向传输控制 电子线路 陈振源主编 第 4章 直流稳压电源 28Powe