电气自动化专业英语(翻译4、5).docx

4.1数字的概念 4.1.1什么是数字信号 (1) 一个历史例子。 听，我的孩子们，你们将会听到保罗瑞维尔午夜策马飞奔的传奇，根据朗费罗的诗，保罗瑞维尔通过波士顿老北教堂的钟楼那里给新英格兰农民发信号。（如果英军今晚无论是从陆地还是从海上来犯，在老北教堂钟楼的拱门上高挂一盏灯笼作为信号）一盏灯笼表示从陆地来，两盏灯笼表示从海上来 。那就是说， 如果英国军队从波士顿陆地向康科德前进，展示一盏灯，如果他们穿过Mystie 河走间接航线，两盏灯将被展示。 爱国者们收到的消息就是数字形式的编码。我们今天将说这两个 位 的信息通过代码运传送(严格地说， 二位能表明4 个可能消息，并且要求可分辨的灯，一个红灯和一个白色的灯) . 第一个灯光通知英国军队正前进， 第2 盏灯指示他们通过什么路线来。 因为想象只有两条路，信息的第二位能被解释为表明两条路线之一。 如果信息能被一系列的YES/NO所定义，信息就能以数字形式确定。每个变量只可能有两种状态在传送信息方面使用。这种方法把信息简化为一系列是/ 不看起来有局限性，但是这种方法实际上十分有用。 数目可以以基数2表示，字母表可以表示成数字代码。 的确，有限输出的任何情形都可以被简化成数字代码。 具体的，n位数字能描述成2n 个可能状态。如同在我们的历史例子中，数字通讯能用明确定义的代码在两种情况下都通知到大家。 (2) 瑞维尔通讯码分析。 为了更进一步确定数字的信息的概念， 我们将定义两个来描述保罗瑞维尔通信系统的数字变量， 让B 描述是否英国人正来，并且L 描述他们正来的路线。 数学变量，B和L，是不平常的数学变量，因为每一个只能有两个值。 我们可以用我们希望的任何名字给两值命名： 是/ 不，真/假，一/ 0，高/ 低，甚至黑色/白色。 当这类数学被通过符号逻辑用于哲学论据分析时，变量的值被叫对还是错，根据逻辑命题被阐述的正确性。 近来，命名一/ 0已经开始被工程师和程序员(处理数字代码)更喜欢。 这种命名有明显的优势，适用于二进制数字系统(base2)处理数字信息，但是这些命名偶尔对数字系统的讨论造成混乱。 虽然如此,我们将使用ONE/ZERO的1/0作为我们数字变量B 和L的两种可能的状态 。 因此B 和L 的定义是 如果英国人将来，B = 1 如果英国人不来，B = 0 如果通过海上来，L = 1 如果由陆路来，L = 0 第一个光(B) 唯一确定他是否骑马。当第一光出现时，他骑上他的马。 但是他不能离开直到第2 盏灯(L) 出现(或者不出现) ,对于第2 盏灯来说显示英国人的路线并且因此部分确定要被宣布的消息。 (3) 用电力描述数字信息。在数字电子方面，数字变量通过逻辑级描述。在任何规定时间，电压预计有一值或者另一个，或者更确切在一个范围内。 在一个典型系统里， 0 和0.8 V之间的电压将被认为是数字的零，在0.8和 2 V之间的电压将被禁止； 如果电压属于这范围，你知道数字设备需要修理了。 这些定义显示在图4.1中。 作为一个数字电路的插图，我们将考虑放大器开关作为一条非门电路。 非电路的输出是输入的数字“补码”或者“反”。 首先我们将用一个真值表描述非电路的定义。这在图4.2显示：A描述输入，可能1或者0； B 描述输出，也可能是1或者0，但是由输入决定。 非或者逻辑补的操作，以真值表以下的那些方程式用代数方式被表达。 我们现在将确定放大器开关的逻辑级这样它能执行非的功能。电路的输入输出特性被在图4.3 中重复。 显然，我们希望10 V 为1区域，0.7 V在 0区域。 那就是说，输入是10 V(数字1) ,输出应该少于0.7 V(数字0) ,反之亦然。 因此，我们可能考虑数字0的范围从0-1V，数字1的范围大约从8 -10 V。这对一个工作的数字系统能很好工作，但是离开能胜任的范围。 那就是说，希望扩展区域1 和0的有效范围，以允许晶体管和电源电压的变化以及混杂在信号里的噪音等因素的影响。 在目前例子中， 我们能以错误操作的范围0-1.5 V作为数字0，好的操作范围5 -10 V作为数字1；即由于这些定义电路作为一条并非电路， 即，它执行合乎逻辑的补足。 这些逻辑级被用图4.4 显示。 4.1.2幅数字的信息的画像 (1) 一位电梯门控制人员。 已经解释数字的信号的性质， 信息被用电力描述多么数字啊， 并且晶体管电路怎样有进行数字的操作的可能性，我们转向显示怎样以数字形式描述一种形势的一个更完整的例子。 我们的目的介绍和和或者数字功能并且更进一步说明那些语言和数学的那些数字方法。 在一个典型的升降机上的门在自动关门的它上有一只定时器， 如果没有人进入升降机并且敦促一只按钮另一层。 它也喝一 电的眼睛 防止门接近一位乘客。 让我们描述一命令给门关闭机制与二进制的易变的D(D = 1途经关闭如果)一起 . 门(D)的状况 将被3 个二进制的变量控制： T 描述州(定时器正跑的T = 1方法，时间还没有过去)的定时器 ; B 描述某人敦促一只按钮的另一层(一枚钮扣已经被推的B = 1方法)的结果 ; S 描述州安全装置(某人在门内的S = 1方法) . 我们看见D是因变数，并且是一个3 项自变数(T，B 和S)的功能 . 记住这些全部是二进制的变量，并且因此可能只是1或者O。 D = f ( T , B , S ) 这样的一个数学函数怎样可以被描述？ 如图中所示,描述一个二进制的功能的一种有用的方法是一张事实桌子 4.5. 这里我们已经列举自变数的全部可能的结合并且表现因变数的合适的价值。 通常，有n 自变数，每一个有两可能状态什么时候，将有2 n可能结合(23在这箱内) ,可能被列举确定函数。 事实桌子为展示这样的列举提供一个有系统的形式。 名字事实桌子历史上从代表的朱鹭类型的应用到合乎逻辑的辩论的有系统的调查起源。 因为这些个协会，数字电路经常被叫为逻辑电路。 (2) 事实桌子表现。 图4.5礼物事实桌子给电梯门功能。 让我们看出我们怎样在图4.5 确定1 s和0 s。 1 s和0 s在前3 根柱子起因于一有系统的8 种可能性的数，或者说明。 我们叫它 数 因为我们已经使用的图案形成计入这个基础2个数字系统。 但是你想起它，这种图案是清楚的： 我们为S最迅速地更送l 和O，更为B 慢，和为T最慢，因此包括全部可能的结合。 这些代表我们的自变数的价值。 为在最后柱子里填写1 s和O s， 我们首先地看着S 柱子，这描述保险开关。 当保险开关指示某人站在门(S = 1)里时，我们不想要门关上 ,我们把0放进D 专栏(0方法不关门的D =) 为每1在S 柱子里。 8 个国家中的4 个的这账。 其它4 个国家取决于按钮和定时器。 如果S = 0(没有什么堵塞门) ,如果两枚这枚钮扣中的任一枚被推，门应该关上(B = 1) 或者定时器终止(T = 0) . 我们检查剩下的4 个国家并且把1放进栏目D， 如果他们1岁在那些T 专栏内在那些B 专栏或者0内。 使用这个角色，我们发现3 结合导致门的关上。 第一个，全部0 s，描述对门的结束用尽的定时器。 第2 描述被推的一枚钮扣和同时用尽的定时器，并且在定时器用尽之前，第3 描述被推的一枚钮扣。 当然，在安全机制允许门关上的全部3 容易。 (3) 并非功能。 这种真值表法是用于描述一个二进制的功能一种暴力方式。 相同信息可能用代数方式描述通过和，或者以及并非二进制功能。 没考虑第一个并非功能,合乎逻辑的补足,在图的忠诚桌子里描述 4.2. 那些并非功能涉及这个问题，因为并非S 允许那些门关闭，而不T促使那些被定时器那些门的关闭。 S 功能的不以加变量或者表示指出的一最好时期描述用代数方式： S 没表示并非S。 我们需要不到那时0是引发或者或者和因为由1开出的这几次扳机的结合。 (4) 或者功能。 或者二进制起作用在&lined在图4.6。 因变数，C = 一或者B，1什么时候或者一或者B(或者两) 是(是)是 1. 这如此包括的或者因为包括那些箱在哪里两个一和B在1。 或者功能在描述那些对这定时器和那些钮扣的被结合影响涉及我们的升降机问题。 当定时器过去时，我们希望门得到信号关闭(T = 0) 或者钮扣被推(B = 1) 或者两个。 用代数方式表示这的这种方法是T 或者B。 这个功能的事实桌子被用图4.7 显示。 在在图里建造事实桌子方面 4.7，我们增加一根并非T 柱子。 然后我们在在任何一个以前的两根柱子里有1的任何地方把1放进最后柱子， 因为这些是变量我们是ORlng。 (5) 和功能。 下一步我们需要解释保险开关。 和功能被要求，因为我们表示必须那些同时对关门的脉冲和那些缺乏那些门障碍的事件。 那些忠诚桌子适合和在图4.8 功能出现。 这里我们得到1只有当时两个一和B在1。 为我们的关上门的易变的(D)完成事实桌子 ,我们必须和S 有最后一柱子在内图 4.7为了盖住全部可能性。 因此，我们可能说明关闭的途经起的作用 被解释为二进制或者合乎逻辑的功能，Eq。 (4.1) 在图里用代数方式说明与忠诚桌子相同的信息 我们通过考虑到全部可能的结合解决的4.5。 我们以数字形式代表信息现在已经介绍一种方法了，我们已经确定一些基本的逻辑关系。 电路能执行逻辑操作多电的紧挨着描述的我们毫米象那样和和或者。 4.2非同步的数字的系统 4.2.1个逻辑符号和逻辑系列 (1) 逻辑符号。 数字的系统由许许多多NAND组成，也非，以及并非门， 我们稍后将讨论的正存储器和定时电路， 全部例如数字相互连接执行一些有用任务并且展示时间，测量电压，或者执行算术运算。 如果我们画这样的一个系统的一张电路图， 包括全部电阻器，二极管，晶体管和相互联系，我们将面临一项压倒一切的任务和不必要的。 任务将是不必要的， 因为那些电路图的人进标准电路把组成部分聚集起来并且认为在他们的头脑里依据 系统 个别的门的功能。 对这个瓦工来说，我们用标准逻辑符号设计和画数字电路，如图4.9中所示(+(或者) 并且 (并且) 在门里的标记是可选择的。 门符号的形状确定它的函数) . 小圈在生产表明信号的倒置。 因此没有小圈，三角形将描述一个放大器(或者缓冲区) 有收获的团结，和那些第2 个象征表明将一或者门。 如上所示，不过，普通电路哪个倒置的那些。 这些个逻辑符号只显示输入和输出连接。 实际门，被电报告知进一条数字电路，将有电源(Ucc) 并且也建立于连接基础上。 图4.10 为一座四倍，二输入端门NAND 门显示连接。 注意到输出功率被用打下好基础的7在别针之间使用14 和7。 (2) 逻辑系列。 如果你希望建造一条数字电路， 你将不装配一大堆二极管，电阻器并且着手把他们布线在一起，进标准门电路第一个， 然后进更大的功能。 你将购买已经在一条集成电路(IC)上建立的门 ,并且在一个塑料胶囊内包装。 这商业的IC 片 包括一同包装的4 扇NAND 门。 一个设计的重要的部分将是选择一个细节 逻辑系列， 取决于你的最后的产品的自然和工作环境。 逻辑系列由可以被一同连结做数字的系统的大量可选的兼容电路组成。 逻辑系列在用来进行逻辑操作的电路的细节方面不同。 这是一些逻辑系列。 (1) 二极管晶体管逻辑(DTL) 电路现在过时。 我们使用这类简单的逻辑只说明逻辑门的原则。 (2) 高阈值逻辑(HTL) 电路类似于DTL 门，但是代替两个系列二极管包括一个齐纳二极管，并且使用更大的能力电源电压，Ucc。 这个齐纳二极管为接通晶体管提高阈电平并且因此通过大的边为1 和0 分开电压地区， 说10 V。 电噪音是一个问题的地方，这个逻辑系列有用， 为了防止适度的噪音信号，可以漏入电路，从影响电路作为有效的数字的信号。 例如，你电路必须经营在附近一大dc 电动机或者焊接机器的一电弧，你将使用HTL电路 (3) 晶体管晶体管逻辑电路(TTL) 电路代替二极管使用专用晶体管。 这些电路被广泛地使用，因为他们迅速接通，要求谦虚的权力操作，并且是廉价的。 在这个逻辑系列使用的电路相当大比DTL电路错综复杂。 (4) 补充的金属氧化物半导体(CMOS) 逻辑电路使用场效应晶体管(FETs) ,不同于晶体管的类型。 这些电路要求极少权力经营并且用于低的功耗是重要的要求的地方，如同在电池经营的计算器。 (5)发射极耦合逻辑(ECL) 非常迅速的门开关和被用象高计频器那样的高速电路使用。 有与其说是这些，倒不如说是逻辑系列。 逻辑电路的设计非常复杂， 并且在这个地区的专家必须亲密熟悉在规定的时间可提供的全部可能的产品和逻辑系列。 4.2.2实现逻辑函数 (1) 并非功能。 经常并非电路被要求，那些设计者挣一将在之外一也非或者NAND电路。 图4.11显示做的两种方法一台并非(或者逆变器) 在一条NAND电路之外。 要被在更低的实现方面在数字的1修理的输入将通过一台电阻器附着Ucc 电源。 与此类似，如果一个人要求一次输入被在0修理，这次输入将被打下好基础。 建立于一次输入基础上用来用A也非门没意识到并非功能， 我们在本章的末端将前往一个实践问题的。 (2) 意识到电梯门功能。 在4.1.2 部分，我们得到适合给(D = 1方法关闭)的一电梯门服药的一逻辑表达式 基于定时器(T = 1表示那些定时器仍然跑， 不要关门) ,一按钮开关(某人已经敦促按钮另一层的B = 1方法，关门) ,以及一个安全装置(S = 1方法某人正堵塞门，de不关门) . 进我们已经发展的表达式逻辑表达式,改写,见图 4.12. 我们首先将意识到与NAND一起的功能也不门。 在图4.12的实现利用6 扇门： 也非，一NAND 和4 NOTs，这被NANDs完成的一。 这实现进逻辑门符号基于直接的逻辑表达式的翻译。 图4.12直截了当的和也不门的使用NAND的电梯门功能的实现。 我们可能通过为D 操作表示到一个更方便的形式完成更简单的实现。 Eq。 (4.2) 显示这样的一次操作。 在Eq里。 (4.2) 第一个形式如同在图4.12是D的相同的表示， 除了我们注意到它两次。 我们做这，因为我们想要最后的结果让D被准备， 即，不某些事情。 如果我们，这被要求意识到那些最后操作A也非或者NAND 门。 第2 个形式起因于使用de摩根的定理对个别的条件分配一NOTs。 3 个形式与第2 相同, 除了我们已经从S。 除去双倍的补足 这最后形式证明方便因为实现与一起也非门。 图4.13显示实现。 注意，以致于我们使一不在之外也非类似于这种方式我们意识到一不与早NAND一起。 de摩根的定理如此导致更简单的实现。 图 4.13 简单实现d使用的电梯门功能也非门。 4.3顺序数字的系统 以秒计量的逻辑电路。 4.2被叫为组合电路，因为输出对输入作出立即反应，没有记忆。 当存储器是一条逻辑电路的一部分时，系统被叫顺序，因为它的输出取决于输入和它的历史。 在这个部分里我们显示再入怎样被用逻辑电路开发和存储器元件怎样大大增加逻辑电路的可能的应用。 4.3.1 Bitable电路 基本的记忆电路是我们在这个部分里检查的bitable电路。 在图里 4.14我们在小瀑布，第一个(T1)的产量里显示二条放大器开关电路 提供输入到第2(T2) . 这被叫为一个二级放大器，因为扩大在两个不同的阶段发生。 这些阶段中的每个与原先的放大器开关相同。 放在小瀑布方面的扩大的二级要求我们认为第一个阶段的产量为第二级的输入。 在图里 4. 15我们已经表现从零伏开始的输入电压的总的投入产出特性。 由于零伏输入，第一个晶体管(朱蕉) 将被切下和那些第2 只晶体管(T2) 将是饱和的。 当输入电压提高时， 当输入电压上升到0.7 V以上时，第一个晶体管将留下切断， 但是第2 只晶体管将保持饱和，直到第一个阶段的产量降低到大约4 V。 这生产4 V需要一次大约3 V的输入； 在是饱和的结果之前，因此输入必须增加到大约3 V，整个二级放大器的输出电压开始提高。 在这个地区，两个晶体管在活化区，生产迅速提高。 第2 晶体管到达将切断到那时那些产量的那些第一个晶体管低于0.7 V，发生将什么时候这次输入大约4 V. 超过 因此两只晶体管为在3 and4 V.之间的输入电压的范围在活化区 如果我们把二级放大器的产量和它的输入连结起来，将发生什么？ 图4.16(a) 与这一起显示那些电路redrawn，连接得到并且有转身强调那些对称性的那些最终电路。 我们也已经增加我们目前将讨论的输入。 数学上，这个连接需要Ui = Uo，确定通过起源并且有一个团结的斜坡的一条直线。 在图4.16(b) 我们已经在放大器特性上画这条线，这也必须满足。 这直线并非负荷产品，但是相同推理在这里使用作为我们在考虑负荷产品遵循： 为了满足两种特性，这个解决办法必须存在于他们的十字路口(S) . 从而，我们已经关于图标明并且给3 交界贴标签。 二十字路口给S1贴标签和S2是稳定解，但是十字路口给U贴标签是不稳定的。 在图4.16(c) 我们建议机械模拟： 杠杆将有稳定的平衡，当靠两堵墙中的任一堵休息时，但是用一根frictionless 枢被平衡的位置将是不稳定的并且将不实际上发生。 稳定位置标明S1与饱和的半导体收音机T2 和晶体管一起发生 Fl 切断， 稳定位置标明S2有晶体管T2 切断和半导体收音机T1饱和。 电路将保持在这些稳态1 中永远一外部信号被用于除非强迫给其它稳态的, 作为在图里的杠杆 4.16(c) 将倚靠一堵墙，除非一种外部力量把它移到其他墙。 通过把足够的确定的电压用于被切断的晶体管的输入，我们能接通电路的状况。 二极管被放在输入过程中保证电路的状况将不影响输入司机。 电路被用图4.16(a)显示 被叫，bistable(或者拴上) 电路和它能作为电子记忆。 当你例如压下你的计算器上的一只按钮时， 在你发布这枚钮扣之后，信号组在计算器里拴上电路保留关键信息。 信息因此保留然后对处理有效在全部数字信息被进入之后。 4.3.2拖鞋 (1) R-S 突然倒转。 我们能用标准逻辑门意识到闩功能。 图 4.17显示一个闩被从两也非门建造。 产量每也不为提供输入之一另一个也非。 其它输入被称为S(对设备来说) 以及R(对重放来说) . 生产被称为Q 和Q 因为闩提供补充的产量。 叫R-S拖鞋的这条电路，在图4.16(b)对bistable它的操作相似 . 让我们考虑R 和S是两0但是那Q 是1。 在这箱对NOR1的输入里是1和因此它的生产(Q) 是0。 这与一致假定Q 1，暗示对NOR2的两输入都是0是。 通过对称性，这个闩也将由于Q = 1 和Q是稳定的 = 0。 现在一会儿S 变得1，那些产量的NOR2(Q ) 将降低到O，导致NOR1在两次输入有0。 这将对1迫使Q，并且0点在S返回0个国家之后，这1个将保持Q 。 因此Q 在S。 被确定1 类似，我们能重新安放这个闩(Q = 0) 由于1在R。 R-S 突然倒转的事实桌子被用图4.18 显示以及为R-S拖鞋的逻辑符号。 逻辑符号为R-S 突然倒转，和可能被使用的逻辑系列的种类包括不同类型实现。 个别的门将很少用于建造拖鞋； 相当逻辑设计者将使用在单个的片上包装的突然倒转的特别的类型之一。 在以后的章节里我们讨论拖鞋的更受欢迎的类型。 (2) 选通并且计时拖鞋。 R-S 突然倒转要求许多精炼实现存储器和数字的信号处理的它的充分的电压。 一个问题是R-S 突然倒转在R 和S 立即而始终对它的输入信号作出反应。 当应该到达的逻辑信号同时实际上在将要分开延迟的有点不同的时代到达时，调节问题能发生。 这样的时间问题能产生打电话给的短，不需要的脉搏 故障。 在图4.19(a)被选通的突然倒转 只有当一个选通信号到达G(门)时，将对R或者S输入作出反应 输入。 注意在这里我们已经在NAND 门之外建造突然倒转。 以这个形式， 禁止在输入给十字花科植物连接NANDs 说明00，哪个相当于11在R 和S输入象以前一样。 这突然倒转此外有提出(Pr) 以及清楚的(铬) 确定这个与门无关的闩的输入。 当在0个国家时，这些活跃，在逻辑符号上在他们的输入由圈表明(在图4.19(b) ). 在(图4.19(c)里的事实桌子 ) 在选通脉冲(Qn + 1)之后现在列举输出状态 在选通脉冲(Q，)之前R与S输入和国家的函数关系 . 明确，带有RS = 00，选通信号没有产生在输出状态(Qn+1 = Qn)方面的变化 . 注意到通过在门输入上使用一台逆变器，我们能让选通在G = 0 发生。 在图4.19(b)在突然倒转符号的选通输入一个圈将表明这 . R 和S输入如此积极信号在门输入是1什么时候。 通常，这样的时间，或者同步，信号按时钟脉冲在整个一个数字的系统分布，如图4.20中所示。 匀称时钟信号提供二倍接通可能是被完成的(i.的每个时期 e.,什么时候中部钢板公司= 1 和什么时候(中部钢板公司) = 1 ) . 输入的控制时间可能被更进一步通过如图4.21中所示在一电阻电路内使时钟信号有差异降低， 并且把结果用于输入门。 引发的这边缘通过建造小耦合电容器进集成电路的输入被完成。 电路可以被用于在主要或者钟的后沿引发。 边缘的符号引发突然倒转被在汞内显示。 为主要和后沿引发的4.22。 区分对于边缘来说注意引发是在时钟输入的三角形。 在波形的边缘引发限制时间，在其期间输入是活跃的，因此消除故障的服务器。 通过使用电路在主要或者后沿引发，设计者在每个时钟周期里能在两次在一条电路内通过信号。 (3) J-K 突然倒转。 另一在处理方面的问题基本R-S 突然倒转是禁止在输入说明。 这可以ANDing 消除与突然倒转的产量一起的输入，因此堵塞输入之一，如图4.23中所示。 在这里的被增加的门有抑制对输出是1的门的1次输入的影响。 因此，输入(J或者K) 哪个被递给永远改变生产的状况。 因此J-K 突然倒转( 参阅图4.24)的事实桌子 在图里与事实桌子相同 4.19 , 除了我们表明(Q。 的一种输出状态的变化 + 1 = Qn ) 为至今禁止的输入状态。 除一拴上的记忆的那些输入，那些能力之外，如此的那些J-K 突然倒转给我们对 套索钉 (一个杠杆开动的开关，象普通的光一样通断的开关，被叫为一个套索钉开关。 因此系紧表示从一种状态改变另一个) 当两次输入是1时。 这个套索钉特征揭示我们为什么必须把引发的边缘用于这突然倒转； 因为如果时钟脉冲被及时延长，thestate 将来回摆动，最后的生产将是indeterminent。 J-K 突然倒转的套索钉方式在计数器和频率除法器方面有用。 (4) 那些D 和T打字时髦困难的移动。 J-K ( 或者R-S) 突然倒转可能变为D 类型拖鞋( 延迟的D) 通过如图中所示连结在输入之间的一台逆变器 4.25. 这有效消除禁止适合R-S 突然倒转说明并且有推迟产量一个时钟周期的影响，象以图4.26 显示的那样。 输入信号清除的虽然钟出现在这里同时改变， 钟过渡在有箭存档的前缘的输入过渡之前发生。 因此那些产量坚信有出席这在那些以前时钟周期期间的输入的的那些价值( 即,生产被耽误一个时钟周期) . 系J，K 输入一同产生T 类型拖鞋(套索钉的T) . T 类型突然倒转套索钉与它的输入是1什么时候的时钟脉冲一起不系紧它产量是0。 如上所述，为柜台和devide-by-2 应用，这有用。 T 类型突然倒转的逻辑符号和事实桌子被用图4.27 显示。 (5) 主人奴隶突然倒转。 用逻辑电路调节问题可能被更进一步通过使用在图4.28显示的主人奴隶构造消除。 在这个构造过程中，两J-K拖鞋被使用： 第一个得到那些后沿的那些时钟脉冲的那些输入状态并且递给说明对 奴隶 在下一个时钟脉冲的前缘的突然倒转。 注意到那些时钟脉冲也要保证信号将被只在那些准确时间递给的门产量的那些大师突然倒转。 第二部分：电机、控制元器件和传感器电机的介绍 5.1电机的简要历史 电机存在了多年。从他们多年前的第一个使用，电机的应用已经迅速扩大了。目前，应用继续快速增加。 托马斯爱迪生因为电力的普遍阶段和电力传输（配电）的概念的发展获得荣誉。他对被蒸气机驱动的直流(DC)发电机进行了发展的工作。爱迪生对电灯和电力产品的工作带来了直流电动机和相关控制设备的发展。 大多数早期的发明都与处理直流电系统的电机操作有关。交流电(AC) 发电机和传输后来才变得广泛。转变为交流电能产生与传输的主要原因是变压器能升高交流电压电平以适适合电能的长距离传输。因此，变压器的发明允许电能的产生与传输系统从DC 到AC系统的变换。目前，几乎所有电力系统产生与传输使用三相交流电。变压器允许交流发电机产生的电压在以相应数量级减少电流时被增加。这样，允许在很低的电流下远距离传输，降低了电力损耗，增加系统效率。 电机的使用增加了家庭用具的使用，驱动电机和复杂设备的工业和商业上的应用也增加了。很多机器和自动化的工业设备现在需要准确的控制。由于早期直流电动机主要用于铁路，因此，电动机设计和复杂性都改变了。对机器和设备的经济性和有效操作来说，电动机控制方法现在已经变得更关键。象伺服控制系统和工业机器人这样的革新，已经导致了在电机设计方面的新发展。 传输系统的复杂也已经对电机使用有影响。汽车及其他地面交通工具采用电机启动，并用发电机对蓄电池充电。在电机驱动的汽车的发展过程中最近他们被强调了。飞机用类似于汽车的方式使用电机。不过，他们也在运行中使用复杂的同步和伺服控制的机器。 5.2 电机的基本结构 旋转电机完成机电的能量转换。发电机把机械能转变成电能，而电动机把电能量输入转变成机械能输出。发电机和电动机有基本结构特性，它们在机器的很多类型中普遍存在。各种机器的功能也不同，即使他们的结构相似。发电机有旋转运动作为原动力（提供），以提供机械能量输入。在导体和发电机的磁场之间的有关运动产生电能输出。电能供给电动机绕组和磁场，产生电磁感应作用，使电动机产生机械能或者转矩。 许多旋转的电机的结构有点相似。大多数机器有一稳定部分叫定子，而旋转的装置叫转子。定子包括一个轭或者框架（因为磁通量在机器中发展，框架起到一个支持和金属道路的作用。） 5.2.1磁极和绕组 旋转机器有磁极，它是定子装置的一部分。磁极由钢制薄片构造，并且给机器框架保护。 他们通常在转子附近部分弯曲，为磁通提供一条低磁阻路。 励磁绕组或者电磁线圈被放在磁极周围。电磁线圈是电磁场与转子的相互作用产生电压或者在一台机器里产生力矩的电磁体。 5.2.2 转子结构 在电机的研究过程中，有一个需要理解的是，电磁场是被一台电动机或者一台发电机的旋转的部分产生。这个部分被叫为电枢或者转子。一些机器使用固体金属转子叫鼠笼式转子。 5.2.3滑环，开口环，电刷 为了电能能被提供给一个旋转的设备例如电枢，必须建立某一类滑动电刷的接触（联系）。滑动电刷可以是滑环或者开口环。滑环由两个单独固体环胶合在一起的绝缘材料的汽缸构成。滑动刷由碳和石墨做成，接在金属环上并且允许在旋转期间从环那里使用或者抽出电能。开口环的换向器类似于滑环除了金属环被切开两个或更多单独的部分。通常，滑环用在交流电动机和发电机里，而直流设备用开口环的换向器设备。换向器上的那些火花隙或者开口要保持最小量，以降低电刷冒火花的可能。滑环和开口环显示在图5.1中。 5.2.4 其他机器部件 有几个其他部件用在旋转机器的构件中。在他们正中是转子轴，在轴承之间旋转。轴承可能是球形，滚柱或者套管类型。轴承封条经常由毡制（毛）材料做成，用来在轴承周围保存润滑剂并且不许灰尘入内。转子核心通常由叠制钢片构造，在机器的磁极和降低涡流之间提供一条低磁阻磁通路。内部和外部电气装线提供一种传递或者抽选电能的方法。 5.3电气设备的结构特征 能量转换过程通常在一个特定的机电装置里与两个重要的特征的存在有关。这些励磁绕组，产生磁场密度和电枢绕组，在那里 工作 电动势被感应。在这节中电器的主要类型的显著结构特征部分被描述，显示了这些绕组的位置，并展示了这些机器的一般组成。 5.3.1三相感应电动机 这是最强壮并且最广泛地在工业里使用的机器。它的定子由高等级的片钢层压组成。内部表面被安排适应三相绕组。在图5.2(a) 三相绕组 有3 个线圈，在轴上它们被相隔120度。 线圈aa 代表从一对极点分配到A 相的全部线圈，类似的，线圈bb 代表b 相线圈，线圈cc 代表c 相线圈。当每相的一个末端被系在一起时,象图5.2(b)描绘的那样,三相定子绕组就叫作Y 连结。这种绕组被称为三相（对称）绕组的原因是旋转磁场在三相绕组中的感应电动势互差120度电角度-三相对称系统的特点。 转子也由铁磁性的材料层压组成，但是转子绕组可能是鼠笼式或者绕线式类型。后者具有一类似于定子绕组的那种形式。绕组终端被连到3 个滑环上。这允许一外部三相电阻器连接转子绕组来提供速度控制。事实上，它是大部分绕线式电感应电动机使用的对速度控制的需要。否则鼠笼式感应电动机将被使用。鼠笼式绕组仅仅包括一定数量的铜棒嵌入在转子槽孔，通过铜圆环末端被连接。(在一些更小的尺寸上使用铝.) 鼠笼构造不仅比绕线式转子更简单，而且更经济。而且不需要滑环或者碳刷。 在正常的操作过程中三相电压被用于图5.2所示定子绕组的a-b-c 点。磁化（励磁）电流流入一同建立的有两个磁极的旋转磁场每一相中。场的速度由磁化电流的频率和被设计的定子绕组的极的数量决定。图5.2 显示两极的构造。如果A - b c-b 仅占180度机械角度，并在剩余的180机械角度内重复一次，则该电机有四个极。对一个P极机器来说，这种基本的绕组模式必须在定子内表面的周长内重复P/ 2次。 定子绕组切割转子转向器产生旋转磁场，因此产生电压。由于转子绕组通过端环短路，则感应电动势形成（转子）电流，电流与磁场相互作用产生电磁转矩，结果使电动机旋转起来。 根据上述的说明，有一点应该是清楚的，即三相感应电机绕组位于定子和转子绕组电枢上。值得注意到的另一个点是，这台机器是单边激励的, 即电力只被定子绕组提供。被感应的电流通过转子绕组。结果磁化电流的两个，设定磁场和电力电流，允许能量被提供到轴负载流过定子绕组。 因此，为了保证磁化电流尽可能小，为了电源组成部分能相应的比给定的额定电流更大，感应电机的气隙被制造的象允许的机械间隙一样小。气隙长度的变化从小机器的大约0.02英寸到更高额定值和速度的机器的0.05英寸。 5.3.2同步电机 同步电机的主要的（基本）结构特征用图5.3 描绘。定子包括一个定子框架，一个开槽的定子核心，为磁通量提供一条低磁阻通路，并且一三相绕组埋置在槽孔里。 注意图5.2(a)的基本的二极图案被重复两次，表明三相绕组设计了四个极。如图5.3 描绘，那些转子或者圆柱体和装有分配绕组或者别的，在每条腿上有凸起的极上面有绕线线圈。 圆柱体的结构专门被汽轮发电机使用，这可以高速操作。 另一方面凸极式结构被专门用于速度