数字电路教案

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第一单元 脉冲电路基础概论审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1了解电子技术的发展与应用2了解数字电路与模拟电路的区别3熟悉数字电路的分类和学习方法教学重点与难点数字电路与模拟电路的区别、数字电路的学习方法授课类型理论课口 多媒体课件口教学方法讲授法口教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问模拟信号教学过程和内容时间分配数字电路概述1.1.1.电子技术的发展与应用1、电子技术的应用科学研究中，先进的仪器设备；传统的机械行业，先进的数控机床、自动化生产线；通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通宇航等领域；日常生活的家用电器；电子计算机及信息技术。2、电子技术的发展一一电子器件的改进与创新1904年发明电真空器件（电子管）一一电子管时代。1948年发明半导体器件一一晶体管时代。20世纪60年代制造出集成电路一一集成电路时代。3、电子技术的分类电子技术：研究电信号的产生、传送、接收和处理。・模拟电子技术•数字电子技术、电力、航z—艺、1

教学过程和内容时间分配1.1.2数字电路与模拟电路时间分配1.基本概念电信号：指随时间变化的电压和电流。模拟信号：在时间和幅值上都为连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都为离散的信号。模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。数字电路：处理和传输数字信号的电路。模拟信号：时间上连续：任意时刻有一个相对的值。数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。例如：电压、电流、温度、声音等。真实的世界是模拟的。缺点：很难度量；容易受噪声的干扰；难以保存。优点：用精确的值表示事物。模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。三极管工作在线性放大区。数字信号：时间上离散：只在某些时刻有定义。数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用0、1二进制数表L一犯」由成大区L一犯」由成大区43£10ZE=0簟止区Z4 0aV＞音乐：CD、MP3＞电影：MPEG、RM、DVD＞数字电视＞数字照相机＞数字摄影机»手机2.数字电路特点（与模拟电路相比）（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低电平。（2）晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、精度高。（3）通用性强。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。（4）具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。1.1.3数字电路的分类和学习方法.数字电路的分类（1）按电路结构分类

教学过程和内容时间分配组合逻辑电路：电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。2.数字电路的学习方法（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。（3）掌握基本的分析方法。（4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。（5）注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。3.当前数字电路设计的趋势越来越大的设计越来越短的推向市场的时间越来越低的价格大量使用计算机辅助设计工具（EDA技术）多层次的设计表述大量使用复用技术小结1、电子技术的发展与应用2、数字电路与模拟电路的区别3、数字电路的分类和学习方法作业习题册课后教学回顾使学生了解电子技术的发展与应用，了解数字电路与模拟电路的区别及数字电路的分类和学习方法

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第一单元 脉冲电路基础课题一RC电路的应用审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时1.5实用课时教学目的与要求1、了解脉冲的基本概念2、了解电容器的充放电过程3、熟悉RC电路的应用4、了解脉冲分压器教学重点与难点脉冲的基本概念、电容器的充放电过程授课类型工田、人、田「 々石甘田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 +什方法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问正弦交流信号等模拟信号的特点、电容器的充放电原理教学过程和内容时间分配课题一RC电路的应用相关知识：1、正弦交流信号等模拟信号的特点2、电容器的充放电原理新知识：一、脉冲的基本概念1、脉冲的定义模拟信号：正弦交流信号和音频信号等，其幅值随时间连续地变化，通常称之为模拟信号。脉冲信号：数字电路中的工作信号是不连续变化的信号，即存在时间极短的电压或电流，称之为脉冲信号。常见的脉冲波形如图：矩形波（常用）方波 尖脉冲 梯形波三角波 锯齿波 钟形波 阶梯波2、脉冲技术研究的对象其研究的内容是：用什么样的电路来产生、变换、传送、放大和记忆脉4

教学过程和内容时间分配冲信号，以及用什么方法来测量各种脉冲信号。时间分配3、脉冲的主要参数：（表示信号特征的物理量）（1）脉冲幅度Um（或Im）:脉冲顶部的电平值UH和脉冲底部的电平

值UL之差称为脉冲幅度。即Um=UH—UL（2）脉冲上升时间tr：脉冲由0.1Um（或0.1Im）上升到0.9Um（或0.9Im）所需要的时间。（3）脉冲下降时间tf:脉冲由0.9Um（或0.9Im）下降到0.1Um（或0.1Im）所需要的时间。（4）脉冲周期T：在周期性出现的脉冲波形中，两个相邻脉冲波形对应点之间的时间。脉冲周期的倒数就是脉冲频率f（5）脉冲宽度tw:一般以2Um（或2Im）处的宽度为脉冲宽度。（6）占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即：q=tw/T二、电容器的充放电1、电容器的充放电过程（1）充电过程：t=0之前，S接“1”，uc=0ic=0t=0时刻，S接“2”，uc=0-T-Eic=E/R-l-0 电容器的充放电电路放电过程（2）放电过程：充电结束，S接“1"，uc=E-T-0ic=E/R-1-0电容器的充放电的快慢取决于RC的大小，RC大，充放电进行得慢;反之，RC小，充放电进行得快。令t=RC,称为时间常数。时间分配三、RC电路的应用时间分配三、RC电路的应用1、微分电路(1)电路输入电压ui加在RC串联回路上，输出电压uo取自R两端。输入电压波形是矩形波，要求脉冲宽度tw>>RC教学过程和内容(2)工作原理0<t>t1期间，ui=0V，uc=0V，uo=0Vt=t1瞬间，ui=E，uc=0V，uo=Et1<t>t2期间，ui=E，uc=E，uo=0Vuo就形成一个正的尖脉冲微分电路及其波形t=t2瞬间，ui=0V，uc=E，uo=-Euo就形成一个负的尖脉冲时间分配时间分配教学过程和内容由此可见，微分电路的输出突出了输入脉冲的变化部分。当输入电压不变时，输出电压便为零。（3）构成微分电路的条件：T<0.1tw2、积分电路（1）电路输入电压ui加在RC串联回路上，输出电压uo取自电容器C两端。输入电压波形是矩形波，要求脉冲宽度tw<<RC（2）工作原理0<t>t1期间，ui=0V，uc=0V，uo=0Vt=t1瞬间，ui=E，uo=uc=0Vt1<t>t2期间，ui=E，充电：uo=uc线性上升t=t2瞬间，ui=0V，uo=uc积分电路及其波形t>t2电容器放电：uo=uc按指数曲线下降uo就形成一个锯齿波或近似三角波教学过程和内容时间分配由此可见，积分电路的输出延缓了输入脉冲的跳变部B分。它相对于输入脉冲的上升沿和下降沿的波形，就变得“平滑”了。四、脉冲分压器在脉冲电路中，经常需要把脉冲信号幅度经过衰减后送到下一级，常见的是电阻分压电路。但由于输出端杂散电容（30的存在，当输入信号ui上跳变时，C0就有一个充电过程，输出波形上升沿便会产生失真。为了改善输出波形，可以在电阻R1上并联一个电容Cj，Cj的作用是使输出电压的边沿变化加快以克服C0的延缓作用，Cj称为加速电容。通过分析可得：Cj=R2-C0/R1。因此，在R1、R2、C0确定的情况下，按公式选取Cj可以大大地改善输出波形，Cj过大会出现“过冲”现象，Cj过小则输出波形会补偿不足。小结1、本课程的性质和任务及学习中应注意的问题 3min2、脉冲的基本概念及主要参数3、电容器的充放电过程作业习题册 2min课后教学回顾使学生了解本课程的性质和任务及学习中应注意的问题。通过学习了解脉冲的基本概念、主要参数及电容器的充放电过程

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第一单元 脉冲电路基础课题二 晶体管的开关特性审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、熟悉二极管的开关特性及其应用2、熟悉晶体管的开关的特性及其应用3、了解反相器的结构、原理教学重点与难点二极管的开关特性及其应用、晶体管的开关的特性授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法□理论课□ 多媒体课件□ 、4万法教具挂图□模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问脉冲的基本概念、电容器的充放电过程教学过程和内容时间分配课题二 晶体管的开关特性相关知识：1、晶体二极管和晶体三极管的结构特点及特性2、理想开关的特性3、嵌位及反相的含义新知识：一、二极管的开关特性3、触点开关的特性（理想开关的特性）S接通时，us=0，I=E/RS断开时，us=E，I=0开关不断重复接通和断开，在开关两端就得到一系列的矩形波 。触点开关的特性2、二极管的开关特性（单相导电性）当S扳向“1”时，二极管V导通，相当于开关的接通状态。（有管压降）当S扳向“2”时，二极管V截止，相当于开关的断开状态。开关不断扳向“1”和“2”时，在开关两端，就得到一系列的矩形波。9时间分配时间分配教学过程和内容B07二机管的开关特性0）二雷管反向穆止出二极箭鼬电压秘二、二极管的开关特性的应用1、限幅器：又称削波器，即将脉冲波形中不需要的部分去掉。（1）串联限幅器（2）并联限幅器：二极管与输出端并联（3）双向限幅器：上限幅器与下限幅器联用2、嵌位器：能把脉冲信号的顶部或底部钳制在规定的电平上的电路。组成：一般由RC耦合电路和二极管组成。（1）顶部嵌位器三、晶体管的开关特性晶体管的三种工作状态：放大、饱和、截止。1、饱和导通条件及其特点晶体管饱和导通条件：基极电流足够大，即IBNIBS,此时发射结和集电极都处于正向偏置，晶体管饱和之后，IB越大，管子饱和程度就越深，抗干扰能力就越强。特点：晶体管饱和导通状态相当于开关的接通状态。4、截止条件及其特点晶体管截止条件：UBEW0特点：晶体管截止工作状态相当于开关的断开状态。结论：晶体管作为开关使用是工作在饱和和截止状态但是，在饱和和截止状态之间还存在一个放大状态，因此，从饱和到截止状态，或从截止到饱和状态，都要经过放大区，即，晶体管作为开关使用，开关转换都需要时间。3、晶体管开关时间：晶体管作为开关使用，其工作状态在饱和状态和截止状态之间交替进行，两种状态相互转换的时间称为晶体管的开关时间。（1）延迟时间td：从输入电压正跳变到ic上升为0.1ICS所需要的时间。（2）上升时间tr：ic由0.1ICS增大到0.9ICS需要的时间。10

教学过程和内容时间分配(3)存储时间ts：从输入电压负跳变到江下降为0.9ICS所需要的时间。(4)下降时间tf：ic由0.9ICS下降为0.1ICS需要的时间。四、反相器1、电路反相器是最基本的开关电路，它是构成各种脉冲电路的单元。Vi为输入信号，VO为输出信号，RK为限流电阻，偏置电源一VBB和偏置电阻RB是为了保证输入为低电平时晶体管能可靠截止而设置的。2、工作原理(1)Vi为低电平时，晶体管V可靠截止，输出VO为高电平，此时，VO=VCC(2)Vi为高电平时，适当选取反相器组件参数，使IBNIBS,晶体管V饱和导通，，输出VO为低电平，此时，VO=0.3V工作原理：在Vi正跳变的瞬间，电容器Cj两端电压不能突变，Cj可看作短路，从而能提供较大的基极电流iB,使管子迅速饱和。随着电容器充电结束，Cj相当于开路，iB由RK和RB的大小决定。iB变小，以维持V饱和所需的基极电流。在输入脉冲负跳变的瞬间，由于Cj的放电，基极注入电流出现了反向跳变，其数值较大，从而加速了晶体管的关闭过程。小结11、二极管的开关特性及其应用 3min2、晶体管的开关的特性及其应用3、反相器的结构、原理作业习题册 2min课后教学回顾通过学习使学生了解二极管、晶体管的开关特性及其应用反相器的结构、原理11

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第二单元 逻辑门电路课题一 基本逻辑门电路审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、掌握与门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路2、掌握或门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路3、掌握非门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路教学重点与难点基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法□理论课□ 多媒体课件□ 、4万法教具挂图□模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问脉冲的基本概念、二极管的开关特性及其应用、晶体管的开关的特性教学过程和内容时间分配课题一 基本逻辑门电路相关知识：1、模拟电路基本知识2、普通代数表示的含义3、开关的两种状态4、电位的概念及含义新知识：门电路是实现一定逻辑关系的电路，是数字电路的基本单元电路。用二极管、晶体管、电阻元件等组装而成的门电路，称为分立元件电路，因其使用元件多、体积大、工作速度低、可靠性欠佳、带负载能力差等缺点，所以目前已很少使用，逐步被数字集成电路替代。数字集成电路：就是把电路元件都制作在一块芯片上的电路。逻辑代数是研究数字电路的数学工具，是分析和设计逻辑电路的重要基础。逻辑代数和普通代数的异同：相同处：逻辑代数和普通代数一样，变量都是用字母A、B、C…….X、Y、Z表示，不同处：逻辑变量的取值只有“0”和“1”两种，它不表示数量的大小，只表示两种不同的逻辑状态，如：肯定与否定，电位的高低，脉冲的有无，电路的开关等。12

教学过程和内容时间分配逻辑代数最基本的逻辑运算有：逻辑加、逻辑乘、逻辑非。时间分配对应的逻辑关系有：逻辑与、逻辑或、逻辑非。或称：与逻辑、或逻辑、非逻辑简称：“与”、 “或”、“非”实现这三种逻辑功能的电路称为：与门、或门、非门数字逻辑电路：就是指输出信号和输入信号之间存在着一定逻辑关系的电路一、基本逻辑运算和逻辑门1、与逻辑和与门（1）与逻辑：只有当决定一个事件的所有条件都成立时，事件才会发生，这种逻辑关系称与逻辑关系。a、表达式为：Y=A-B其中：Y、A、B都是逻辑变量b、运算规则：（可用逻辑乘运算完成） 开关控制与门电路0•0=0 1•0=00•1=0 1•1=1⑵与门a、电路和逻辑符号：如图b、工作原理：VA、VB是两个输入信号，设高电平VH=3V,低电平VL=0.3V,忽略二极管导电时的管压降。①VA=VB=0.3V时，V1管、V2管均导通，输出电位VY=0.3V②VA=0.3V,VB=3V时，V1管两端所承受的正向电压大而优先导通，VY被嵌位于0.3V,V2管反偏而截止。输出电位VY=0.3V。③VA=3V,VB=0.3V时，与②相似，此时V2管导通，V1管截止。输出电位VY=0.3V。④VA=VB=3V时，V1管、V2管均导通，输出电位VY=3V结果：只有当输入信号VA、VB均为高电平时，该电路的输出才有高电平。c、真值表和逻辑表达式13

教学过程和内容时间分配真值表：用“0”和“1”表示的所有可能的输入状态的取值和相应的输出状态所组成的表格。时间分配ABY000010100111表达式：Y=A-B与门输入、输出波形图d、与门输入、输出波形图与门输入、输出波形图80min结论：与门电路具有控制作用，就像一种开关，当控制端A=1时，才允许B端信号通过。80min2、或逻辑和或门（1）或逻辑：在决定一个事件的几个条件中，只要其中一个或者一个以上的条件成立，事件就会发生，这种逻辑关系称或逻辑关系。a、表达式为：Y=A+B其中：Y、A、B都是逻辑变量b、运算规则：（可用逻辑加运算完成）0+0=0 1+0=1 开关控制或门电路0+1=1 1+1=1⑵或门a、电路和逻辑符号：如图14

教学过程和内容时间分配教学过程和内容时间分配二极管或门电路 逻辑符号b、工作原理：分析同与门电路。结果：当输入信号VA、VB任意一个为高电平时，该电路就有高电平输出。c、真值表和逻辑表达式真值表：用“0”和“1”表示的所有可能的输入状态的取值和相应的输出状态所组成的表格。ABY000011101111表达式：Y=A+Bd、或门输入、输出波形图或门输入、输出波形图或门输入、输出波形图结论：”有1出1,全0出0”15教学过程和内容时间分配3、非逻辑和非门(1)非逻辑：在事件中，结果总是和条件呈相反状态，这种逻辑关系称非逻辑关系。a、表达式为：Y=A其中：Y、A都是逻辑变量b、运算规则：(可用逻辑加运算完成)1=0 o=1(2)非门：反相器就是非门a、电路和逻辑符号：如图2—8b、工作原理：分析方法同上c、真值表和逻辑表达式真值表：用“0”和“1”表示的所有可能的输入状态的取值和相应的输出状态所组成的表格。AY0110表达式：Y=Ad、非门输入、输出波形图、集成门电路概述集成门电路按内部有源器件的不同分为两大类：{1、双极型晶体管集成电路：主要有TTL电路{2、单极型乂OS集成电路：包括NMOS、PMOS、CMOS等TTL集成电路特点：开关速度快，抗干扰能力强等CMOS集成电路特点：功耗极低，负载能力极强等。1、与门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路 3min小结2、或门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路3、非门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路作业习题册 2min课后教学回顾通过学习使学生掌握与门、或门、非门基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路16

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第二单元 逻辑门电路课题二复合门审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、掌握逻辑函数的建立及其表示方法2、了解正、负逻辑的表示法3、了解丁乩与非门4、了解则5与非门5、熟悉TTL、CMOS集成电路使用注意事项教学重点与难点逻辑函数的建立及其表示方法、正、负逻辑授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问基本逻辑运算规则和基本逻辑门电路教学过程和内容时间分配课题二复合门相关知识：1、模拟电路基本知识2、基本逻辑关系的含义3、基本逻辑门电路新知识：一、逻辑函数的建立及其表示方法1、逻辑函数的定义：在逻辑函数中，如果输入变量A、B、C…..的取值确定后，输出变量Y的值也就被确定了，称Y是A、B、C….的逻辑函数。写作：Y=F（A，B，C，•••.）2、逻辑函数的表示方法（1）真值表：用“0”和“1”表示的所有可能的输入状态的取值和相应N所组成的表格。n个逻辑变量有2例2—1：如图，用一个双单刀双掷控制楼梯照明的电路。上楼时，在楼下开灯，上楼后顺手把灯关掉。要求用逻辑函数表示电灯的状态Y和开关的状态A、B之间的逻辑关系。解：用丫-1表示灯亮，丫-0表示灯火。开关S1、52各有两种状态，即“0”和“1”，只有当S1、52都打在上端或都打在下端时，灯亮。由此可得该函数的真值表17

时间分配教学过程和内容时间分配AB丫001010100111例2-1图 逻辑函数丫的真值表优点：能直观明了地表示输入、输出变量之间取值情况及逻辑函数之间的对应关系。缺点：变量较多时，列表较繁琐。(2)逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非三种运算符号所构成的表达式。真值表与表达式可以互相转换表达式一真值表：将逻辑变量的可能取值带入表达式中计算，求出相应的函数值，将其列成表格可得。真值表一表达式：把真值表中函数值为1的变量组合写出来，变量为1的写成原变量，为0的写成反变量，对应于函数值为1的每个变量组合写成一个乘积项，把这些乘积项相加，就可得到相应的表达式。上例逻辑函数的表达式为：丫:A-B十-B(3)逻辑图：用规定的逻辑符号连接构成的图。上例逻辑函数的逻辑图：(4)波形图：上例逻辑函数的波形图:、正逻辑和负逻辑正逻辑：指电路的高电平代表逻辑，低电平代表逻辑0。负逻辑相反。18

教学过程和内容时间分配三、TTL与非门1、TTL与非门电路：如图所示，VT1是多发射极晶体管，作用和二极管与门相似2、TTL与非门电路的工作原理（1）输入端不全为高电平的情况TTL与非门电路及其逻辑符号当输入端中有一个或几个为低电平（约为.3V）时，则VT1的基极与输入低电平发射极间处于正向偏置这时电源通过R1为VT1提供基极电流。VT1的基极电位VB1"0.3+0.7=1V,它不可能使VT1管的B1—C1结，VT2管的B2一E2结和VT5管的B5—E5结这mjPN结同时导通，因此VT2和丫15管截止。在VT2管处于截止状态下，电源将通过电飕2使晶体管VT3和VT4导通，所以输出端的电位为：VY二V—IB3R2—UBE3—UBE4因IB3很小，可忽略不计，则VY^VCC—UBE3—UBE4=5—0.7—0.7=3.6V即输出为高电平。（2）输入端全为高电平的情况当输入端均接高电平（约为3.6V）时，则VT1的基极电位升高，当VB1达到2.1V时，就会使VT1管的B1—C1结，VT2管的B2—E2结和VT5管的B5—E5结这mjPN结正向饱和导通VT1管的基极电位VB1将被嵌制在2.1丫不再升高。VT2管的饱和导通使VT2管集电极电位值VC2=VE2+UCE2=VB5+UCE2P0.7V+0.3V=1V。此即VT3的基极电位，所以VT3可以导通。VT3发射极电位VE2"1V—0.7V=0.3V,此即丫14管的基极电位，而丫14管发射极电位也为0.3V,因此VT4截止。输出端的电位为：VY=0.3V即输出为低电平。所以，上图输入、输出关系符合与非逻辑，该电路是一个与非门。其逻辑表达式为：Y=ABC3、TTL与非门电路的优点（1）翻转速度快（2）带负载能力强例2—2：为使行车安全，设计一种门电路，电车前、中、后三个门全部二闭后，司机见指示灯后方可开车。写出该门电路的真值表和表达式。解：设电车前、中、后三个门为逻辑电路的输入端，分别为B、C,指示灯为输出端丫，门关闭时为“1”，打开时为“1”。根据电路要求分析是“全1为1,见0为0”的与门关系。表达式为：Y=A・B・C关小结1、逻辑函数的建立及其表示方法2、正、负逻辑3min作业习题册2min课后教学回顾能理解逻辑函数的表示方法19

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第二单元 逻辑门电路课题三 其他逻辑功能的门电路审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、了解与或非门2、了解异或门3、了解集电极开路与非门（OC门）4、了解三态门（TSL门）5、了解CMOS传输门教学重点与难点其他逻辑功能的门电路结构、特点授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问逻辑函数的建立及其表示方法、正、负逻辑教学过程和内容时间分配课题三 其他逻辑功能的门电路相关知识：1、模拟电路基本知识2、基本逻辑关系和基本逻辑门电路3、课题二知识新知识：一、与或非门1、逻辑表达式：Y-AB+CD2、逻辑门电路： 逻辑门电路3、逻辑符号：逻辑符号二、异或门：指两个输入信号在它们相同时没有输出，而不同时有输出，实现这种逻辑关系的电路叫作异或门。1、逻辑表达式：Y-AB+CD20时间分配2、逻辑符号时间分配2、逻辑符号3、真值表教学过程和内容ABY000011101110逻辑函数Y的真值表三、集电极开路与非门OC门）1、线与连接：在实际使用中，为了扩大逻辑功能，有时将多个L与非门的输出端连接在一起，它能实现输出端相与的功能这种靠线的连接形成与功能的方式称为线与连接。如图：Y=Y1-Y2线与连接一般TTL电路是不能连接成线与方式的，因为TTL电路输出电阻很小。为了克服这个缺点，一般可采用集电极开路与非门OC门）来解决问题。OC门的应用：（1）实现线与逻辑（2）实现逻辑电平的转换（即作为电平转换接口）（3）可作为感性负载的驱动电路四、三态门（TSL门）用途：1、可作为三态反相器或缓冲器么常用作计算机系统中各部件的输出级3,可实现用同一根导线轮流传送几个不同数据或控制信号。五、CMOS传输门1、传输门：具有双向性，称为双向开关2、模拟开关：有传输门很容易就可构成一个模拟开关3、三态门：利用反相器、模拟开关又可以很容易地构成三态门电路4、常用TTL、CMOS集成与或非门、异或门等电路。小结1、与或非门及异或门的逻辑表达式、逻辑门电路、逻辑符号、真值表等2、OC门、二态门（TSL门）、CMOS传输门的应用3min作业习题册2min课后教学回顾了解基本内容21

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第三单元 组合逻辑电路课题一 组合逻辑电路的分析与设计审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2+4（练习）实用课时教学目的与要求1、掌握组合逻辑电路的设计方法教学重点与难点组合逻辑电路的设计方法授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问基本逻辑门、真值表、表达式、卡诺图、波形图之间的联系教学过程和内容时间分配课题一 组合逻辑电路的分析与设计相关知识：1、基本逻辑门2、真值表3、逻辑表达式4、卡诺图5、波形图新知识：三、组合逻辑电路的分析与设计方法2、组合逻辑电路的设计设触骤：（1）对实际的问题进行分析。确定在所提出的问题中，什么是输入逻辑变量、什么是输出函数，并分析变量间的逻辑关系，合理地设置变量，列出真值表；（2）用代数法或卡诺图将函数化简，得到最简的逻辑函数表达式或所要求的某种形式的表达式；；（3）根据最简的逻辑表达式画出逻辑电路图。例3—11试设计一逻辑电路供三人A、B、C）表决使用。每人有一电键，赞成就按电键，表示‘1"；不赞成就不按电键，表示0"。表决结果用指示灯来表示，如果多数赞成，则指示灯亮，Y=1；反之则不亮，Y=0。试用“与非”门来构成这个逻辑图。解：（1）按题意列出逻辑状态表22

教学过程和内容时间分配(2)用卡诺图化简时间分配丫二AB+BC+CA(3)由逻辑式画出逻辑图(用“与非”门)Y=AB+BC+CA=由此画出逻辑图：例3—12某汽车驾驶员培训班进行结业考试，有三名评判员，其中为主

评判员，B和C为副评判员。在评判时，按照少数服从多数的原则通过，但主评判员认为合格，也可通过。设“”表示合格，'0”表示不合格；丫表示电路的输出，设“1”表示通过，“0”表示不通过。设计电路，用与非门实现上述功能。解：(1)按题意列出逻辑状态表共有种组合，丫=1的有种，见表：(2)用卡诺图化简Y=23

教学过程和内容时间分配（3）由逻辑式画出逻辑图（用“与非”门）时间分配Y=由此画出逻辑图:练习与习题讲解（方法同上）小结组合逻辑电路的设计 3min作业习题册 2min课后教学回顾能理解组合逻辑电路逻辑功能的设计方法，但需多加练习，举一反三24

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第三单元 组合逻辑电路课题二编码器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、掌握编码器的的工作原理及编码方法2、掌握编码表的画法3、掌握编码器逻辑图的画法教学重点与难点编码器的原理、逻辑图的画法授课类型工田、人、田「 々石甘田教学 讲授法□理论课□ 多媒体课件□ 、4万法教具挂图□模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问二进制与十进制之间的关系，表达式、逻辑图、真值表教学过程和内容时间分配课题二 编码器相关知识：1、二进制与十进制之间的关系2、逻辑表达式3、逻辑图4、真值表新知识：二、编码器编码：把二进制数码0和1按一定的规律编排成一组组代码，并使每组代码的含义（如代表某个十进制数），这就叫编码。编码器：能完成编码的数字电路称为编码器。1、二进制编码器：是用二进制代码对给定的输入信号进行编码的逻辑电路。三位二进制代码有八种组合，因而可以表示八个信号，将这八个信号进行编码的电路就是三位二进制编码器。例：现有八个给定信号0、1……7,试将其编成二进制代码，并组成编码电路。解：1）确定八个信号用三位二进制代码即可，列出编码表25教学过程和内容时间分配2）写出输出逻辑表达式3）由表达式画出逻辑图（用与非门表示）三位二进制编码器的输入端有八个，输出端有三个，故集成三位二进制编码器又称为8—3线编码器。2、二一十进制编码器：能够把十进制数~9转换为二进制代码的逻辑电路。要对0~9十个数字编码，至少需要四位二进制代码。四位二进制代码有十六种组合，可表示十六种不同的信号，现要表示十种信号，就要去掉六种，去掉的不同，就形成了二一十进制不同的编码方案。常用的是8421BCD码，其编码表为26时间分配时间分配教学过程和内容\gA-UB421KDQMO由编码表可得逻辑表达式为:由表达式画出8421编码器的逻辑图3、优先编码器上述编码器每次只能对一个输入信号进行编码。但是，在实际应用中往往同时有多个信号输入编码器，这时编码器不可能对这些信号同时进行编码，只能按信号的轻重缓急，即按输入信号的优先级别进行编码。具有这种功能的编码器就称为优先编码器常用的CT74LS147型10/4线优先编码器见教材P68—P69练习与习题讲解（方法同上）小结1、二进制编码器2、二一十卜进制编码器3、优先编码器 3min作业习题册2min课后教学回顾能理解不同进制编码器的设计27

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第三单元 组合逻辑电路课题三译码器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、熟悉译码器的概念2、掌握译码器输入、输出变量之间的关系3、掌握译码器真值表、逻辑图的画法教学重点与难点译码器输入、输出变量之间的关系，真值表、逻辑图的画法授课类型工田、人、田「 々石甘田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问与编码器的区别与联系教学过程和内容时间分配课题三 译码器相关知识：1、编码器2、逻辑表达式3、逻辑图4、真值表新知识：译码器：也称解码器，其功能与编码器相反。它将具有特定含意的二进制代码按其原意“翻译”出来，并转换成相应的输出信号，这个输出信号可以是脉冲，也可以是电位。一、二进制译码器：是将二进制代码按其原意“翻译”成相应的输出信号的电路。1、列出二位二进制译码器的真值表二位输入变量4、8共有四种不同状态的组合，因此，有四个译码器输出信号Y0~Y3,该译码器称2—4线译码器，S是选通（使能）输入端，低电平有效，即S=1时，不论A、B为何值，输出均为1，译码器处于不工作状态；S-0时，对应于A、B的某种状态组合，只有一个输出量为0，其余输28

教学过程和内容时间分配出均为1。时间分配2—4线译码器真值表:2、写出逻辑表达式3、由表达式画出逻辑图（用与非门表示）4—2』2—4线译码器二、二一十进制译码器：将二一十进制代码译成十进制数码^9的电路叫二一十进制译码器。一个二一十进制代码有四位二进制代码所以，这种译码器有四个输入端，通常也叫4—10线译码器。如图P738421译码器的逻辑图、表达式及真值表29时间分配时间分配教学过程和内容三、显示译码器1、常用的数码显示器（1）半导体发光二极管显示器（LED数字显示器），发光二极管工作电压为1.5—3V，工作电流一般取10mA左右，既保证亮度适中，又不损坏器件。发光二极管工作时要加驱动电流，驱动电路常用与非门。（2）液晶显示器：简称LCD，其工作电压低（2—6V），功耗小，能与CMOS电路匹配。LCD显示柔和、字迹清晰、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长等（3）荧光数码管显示器:荧光数码管的七段排成‘日"字形的七个阳极。当七个阳极a、b、c、d、e、f、g中任何段是高电位，该段就会发光显示。2、BCD—七段显示译码器逻辑图：如图BCD一七段显示译码器，图中，DCBA是8421BCD码的输入端，a、b、c、d、e、f、g为译码输出端，它们分别与七段显示器的各段相连接。BCD一七段显示译码器的真值表：30教学过程和内容时间分配、~~22七段显示译码器真通会_— —~0 , g・M«t即里林索练习与习题讲解（方法同上）小结1、二进制译码器2、二一十进制译码器3、显示译码器 3min作业习题册 2min课后基本能理解不同进制译码器的构成教学回顾31

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第四单元：时序逻辑电路课题一：集成触发器四、主从触发器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、熟悉主从RS触发器的电路组成2、理解主从RS触发器的工作原理3、掌握主从RS触发器的特性教学重点与难点主从RS触发器的电路组成、工作原理、特性授课类型理论课1□ 多媒体课件□ 教学 讲授法□万法教具挂图□模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问同步I基本IQS触发器的功能表。什么是同步触发器的空翻？ 10min8触发器的触发方式？教学过程和内容时间分配1、主从RS触发器1）电路组成及逻四、主从触发器缱符号卜3I品◎R|—「1<C113木R11 G 1S C1 1KrirS ap RIPfb)图4-（a）主触发器：同步从触发器：同步表示触发器表示主从触9主从RS触发器逻辑电路 （b）逻辑符号RS触发器（FF2）,其状态由输入信号决定RS触发器（FF1）,其状态由主触发器的状态决定♦靠CP下降沿触发!发方式32

教学过程和内容时间分配2）工作原理（仿真运行图4—9）时间分配（1）当CP=1时，从触发器FF1的输出状态保持不变，主触发器FF2的输出状态由R和S来决定。（2）当CP由1跳到0时（或称CP脉冲下降沿到来时），主触发器FF2的输出状态保持不变，从触发器FF1的输出状态由FF2的状态决定。此时，由于CP=0,输入信号R和S被封锁。可知，主从触发器分两步工作：第一步，CP=1期间，主触发器的输出状态由输入信号R和S的状态确定，从触发器的输出状态保持不变。第二步，当CP从1变为0时，主触发器的输出状态送入从触发器中，从触发器的输出状态由主触发器当时的状态决定。在CP=0期间，由于主触发器的输出状态保持不变，因而受其控制的从触发器的状态也保持不变。触发方式：主从触发方式（CP下降沿有效）。主从触发器状态的更新只发生在CP脉冲的下降沿，触发器的新状态由CP脉冲下降沿到来之前的R、S信号决定。优点：克服了空翻，提高了工作的可靠性。3）功能表（只在CP从1变为0时有效）主从RS触发器功能表SR0+1寸］状态（功能）00r2"保持0101置01010置11111不定XS和R都为高电平有效触发功能与同步RS触发器完全相同。33时间分配4.工作波形（又称为时序图，设初态为0）时间分配4.工作波形（又称为时序图，设初态为0）教学过程和内容主从RS触发器的时序图小结1、主从RS触发器的电路组成2、主从RS触发器的工作原理3、主从RS触发器的特性3min作业习题册2min课后能掌握主从RS触发器的电路组成、工作原理及特性教学回顾34

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第四单元：时序逻辑电路课题一：集成触发器四、主从触发器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、熟悉主从JK触发器的电路组成2、理解主从JK触发器的工作原理3、掌握主从JK触发器的特性教学重点与难点主从JK触发器的电路组成、工作原理、特性授课类型工田、人、田「 々石甘底、田人「 教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问同步RS触发器的功能表。什么是同步触发器的空翻？ 10min基本RS触发器的触发方式？主从RS触发器的特性时»一工口工n>… 时间分配教学过程和内容四、主从触发器2、主从JK触发器1）电路组成及逻辑符号将主从RS触发器的输出分别送到它的输入，再从主从RS触发器的输入分别多引一个端子，作为J、K，就构成了主从JK触发器X4-12主从jK触发器a?X4-12主从jK触发器a?量赣图b）逆辑符号Q-Q35教学过程和内容时间分配特点：是一种性能比主从RS触发器更完善的触发器。它不但不存在空翻时间分配现象，而且也解决了不定状态的问题，所以，应用较广。2）工作原理：1.功能表J K功能00保持01Q直。101置111翻转（计数）2.状态转换表jK小OOOOOO11O1OnO11O1OO1]O1111O1111O3.特性方程Qn5.时序图（以CP下降沿触发的JK触发器为例）IH 1-.IIiIK 1 II1 .Mh在CP的下降沿更新状态，次态由CP下降沿到来之前的J、K输入信号决36

教学过程和内容时间分配JK功施O O保持O 1»O1 O»111定3)一次变化:在CP-1期间，主触发器只能翻转一次，以后不论、K状态如何改变，也不可能再翻转了，这种现象叫一次变化。主从JK触发器的缺点：抗干扰能力较差1、主从JK触发器的电路组成小结2、主从JK触发器的工作原理3min3、主从JK触发器的特性作业习题册2min课后能掌握主从JK触发器的电路组成、工作原理及特性教学回顾37

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第四单元：时序逻辑电路课题二寄存器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、熟悉数码寄存器电路组成、原理、特性2、熟悉移位寄存器电路组成、原理、特性教学重点与难点电路组成、原理、特性授课类型工田、人、田「 々石甘从、田教学 讲授法□理论课□ 多媒体课件□ 、4万法教具挂图□模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问触发器的电路组成、工作原理、特性 10min教学过程和内容时间分配课题二寄存器.寄存器通常分为两大类:数码寄存器：存储二进制数码、运算结果或指令等信息的电路。移位寄存器：不但可存放数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。.组成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二进制数码；N个触发器可以存放N位二进制数码。.寄存器应用举例：（1）运算中存贮数码、运算结果。（2）计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成，其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。.寄存器与存储器有何区别？寄存器内存放的数码经常变更，要求存取速度快，一般无法存放大量数据。（类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。）存储器存放大量的数据，因此最重要的要求是存储容量。（类似于仓库）一、数码寄存器数码寄存器具有接收、存放、输出和清除数码的功能。在接收指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。38

教学过程和内容时间分配1.由D触发器构成的数码寄存器（1）电路组成时间分配图5-1单拍工作方式的数码寄存器CP：接收脉冲（控制信号输入端）（2）工作原理当CPt时，触发器更新状态，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0,即接收输入数码并保存。单拍工作方式：不需清除原有数据，只要CPt一到达，新的数据就会存入。常用4D型触发器74LS175、6D型触发器74LS174、8D型触发器74LS374或MSI器件等实现。2.由0型锁存器构成的数码寄存器（1）锁存器的工作原理送数脉冲CP为锁存控制信号输入端，即使能信号（电平信号）。②当CP=1时，D数据输入不影响电路的状态，电路锁定原来的数据。即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不变。二、移位寄存器移位寄存器除了具有存储数码的功能外，还具有移位功能。移位功能：寄存器中所存数据，可以在移位脉冲作用下逐位左移或右移。在数字电路系统中，由于运算（如二进制的乘除法）的需要，常常要求实现移位功能。1.单向移位寄存器：是指仅具有左移功能或右移功能的移位寄存器。39

教学过程和内容时间分配1）右移位寄存器①电路组成时间分配图5-4 4位右移位寄存器串行输入同步时序逻辑电路②工作过程（仿真运行图5—4电路。）将数码1101右移串行输入给寄存器（串行输入是指逐位依次输入）。在接收数码前，从输入端输入一个负脉冲把各触发器置为0状态（称为清零）。CP顺序输入口SR输出010000111000201100310110401011500101600010700001800000④时序图40时间分配时间分配教学过程和内容I图5-5 4位右移位寄存器时序图并行输出 串行输出（2）左移位寄存器串行输入 异步清零图5-64位左移位寄存器②工作过程（仿真运行图5—6电路。）将数码1011左移串行输入给寄存器。在接收数码前清零。③状态表表5-3 4位左移位寄存器状态表CP顺序输入n输 出nnnn0D1QQQQ0 0 0100 0 0210 0 1310 1 0401 0 1500 1 1601 1 0701 0 0800 0 04142理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第四单元：时序逻辑电路课题三计数器审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求鲁电路组成、原理、特性罟电路组成、原理、特性1、熟悉异步I进制”数名2、熟悉同步十进制计数省教学重点与难点电路组成、原理、特性授课类型理论课□ 多媒体课件□教学方法讲授法口教具挂图□模型□实物□电教设备□多媒体设备□参考资料复习提问二进制计数器电路组成、原理、特性 10min教学过程和内容时间分配二、十1、(课题三计数器进制计数器：是指二一十进制编码的计数器异1)步电星C?进「各：计数器Q| 459 岫刊!妣酗It■状蠢图>c\IK3h款冲惟 笔 用 Of 叫2&CJ-giIK」」Q]YQLq]&]0 0 0 00 0 0 10 0 10fl 0 1 10 10 0e 1 / q i¥0八 1 0yi i i1 。 0 Qi c a LQ0师J-*]uoK】3155700000L0■+里_cMU0q1。010 (2)工作原理：43

教学过程和内容时间分配由图可得驱动方程、进位输出方程：时间分配J1=K1=1J2= ，K2=1J3=K3=1J4= ，K4=1C=在异步时序电路中，每次电路状态转换时，各个触发器并不一定都有时钟脉冲，而特性方程只有在CP信号到达时才有效，无CP信号时触发器维持不变。12 3 4 5 6 7 8 9、^/二34异步十进制递增计数器波形图2、同步十进制计数器设计数前先清零，Q4Q3Q2Q1=0000。由状态方程和借位方程可得电路的状态表取4、^/二34异步十进制递增计数器波形图2、同步十进制计数器设计数前先清零，Q4Q3Q2Q1=0000。由状态方程和借位方程可得电路的状态表取4一35同探十进制y 辑冢计班器输入CP电/个虹对应的1-进制社Of国Of4Q00000li!ki)Q]9D310e0Q3QILI7Q40ii0650I''']50601fl04D7Q0Li3QS°I)1020gQD011Q004Q1。1i哀一1】国多十进・递才计依，状毒泰由状态表可画出波形图:44

教学过程和内容时间分配1 2 34 3« 7 «9 10c^TLrLrLrLnLrLrLTLrLrL1_|_l_||_J_L— ——_J 1Q1~_1]叼—r l24jT-|，同步十进制递减计数器波形图本章小结时序电路任何时刻的输出不仅与当时的输入信号有关，而且还和电路原来的状态有关。从电路的组成上来看，时序逻辑电路一定含有存储电路（触发器）。时序逻辑电路的功能可以用状态方程、状态转换表、状态转换图或时序图来描述。数码寄存器是用触发器的两个稳定状态来存储0、1数据，一般具有清0、存数、输出等功能。移位寄存器除具有数码寄存器的功能外，还有移位功能。由于移位寄存器中的触发器一定不能存在空翻现象，所以只能用主从结构的或边沿触发的触发器组成。移位寄存器还可实现数据的串行-并行转换、数据处理等。计数器是一种非常典型、应用很广的时序电路，不仅能统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为同步计数器和异步计数器；按计数体制的异同，可分为二进制计数器、二一十进制计数器和任意进制计数器；按计数器中数字的变化规律的异同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。对各种集成寄存器和计数器，应重点掌握它们的逻辑功能，对于内部电路的分析，则放在次要位置。现在已生产出的集成时序逻辑电路品种很多，可实现的逻辑功能也较强，应在熟悉其功能的基础上加以充分利用。小结1、异步十进制计数器电路组成、原理、特性2、同步十进制计数器电路组成、原理、特性3min作业习题册2min课后教学回顾基本能理解异步十进制计数器及同步十进制计数器电路组成、原理、特性45

理论课授课教案课程名称脉冲与数字电路第五单元：脉冲信号的产生与变换课题一单稳态触发器课题二 多谐振荡器课题三 555定时器及其应用审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、了解单稳态触发器电路组成、原理、特性、应用2、了解多谐振荡器电路组成、原理、特性、应用3、了解555定时器及其应用电路组成、原理、特性、应用教学重点与难点电路组成、原理、特性授课类型工田、人、田「 々石甘田教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问组合逻辑电路与时序逻辑电路的特点 5min教学过程和内容时间分配课题一单稳态触发器脉冲信号：指突然变化的电压或电流。脉冲电路的研究重点：波形分析。数字电路的研究重点：逻辑功能。获得脉冲波形的方法主要有两种：.利用脉冲振荡电路产生；.是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换，使之符合系统的要求。.单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；.多谐振荡器：产生矩形脉冲；.555定时器。一、单稳态触发器工作特点：第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；第二，在外加脉冲作用卜，触发器能从稳态翻转到暂稳态；第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。例：楼道的路灯。二、用集成门电路构成的单稳态触发器1.电路组成及工作原理暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路又称为微分型单稳46时间分配时间分配教学过程和内容态触发器。(1)输入信号UI为0时，电路处于稳态。uI2=VDD,uO=UOL=0，uO1=UOH=VDD。(2)外加触发信号，电路翻转到暂稳态。当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合，使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO的正跳变反馈到61输入端，从而导致如下正反馈过程："1t--i/oI।-- I--友＜?T使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。(3)电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过程：充电—"以t~"QI一]t使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO=uO2=UOL。从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。图6-15图6-15单稳态触发器工作波形集成单稳态触发器用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小，而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单稳态触发器。1.输入脉冲触发方式上升沿触发47

教学过程和内容时间分配下降沿触发时间分配2、TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它既可采用上升沿触发，又可采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint（约为2kC）。三、单稳态触发器的应用单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。.脉冲延时如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间内动作（或者不动作）。「 UJ—以A 金 二厂卜厂% F”1 hinnnnni课题二多谐振荡器.多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。.通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。.输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。对称式多谐振荡器.电路组成由两个TTL反相器经电容交叉耦合而成。通常令C1=C2=C,R1=R2=RF。为了使静态时反相器工作在转折区，具有较强的放大能力，应满足ROFFVRFVRON的条件。48时间分配时间分配教学过程和内容2.工作原理假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程：।t-"ciJ一田之I t使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数，所以充电速度较快，uI2首先引起如下的正反馈过程：W|2T I一W||IIWoit使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。此后，C1放电、C2充电，C2充电使uI1上升，会引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之间振荡，输出端产生了矩形脉冲。矩形脉冲的振荡周期为K1.4RFC当取RF=1kQ、C=I00pF〜100uF时，则该电路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化。2、环形振荡器最简单的环形振荡器如此周而复始，便产生了自激振荡。振荡周期：T=6tpd。49

教学过程和内容时间分配wFftd―LT时间分配%,rtKLPLT⑻ (t>)RC环形振荡器增加RC延迟环节，即可组成RC环形振荡器电路。最简单的环形振荡器构成十分简单，但是并不实用。因为集成门电路的延迟时间tpd极短，而且振荡周期不便调节。RS是限流电阻（保护G3）,通常选100Q左右出幼利用电容C的充放电，改变uI3的电平（因为RS很小,在分析时往往忽略它。）来控制G3周期性的导通和截止，在输出端产生矩形脉冲。出幼图6-24RC环形振荡器的工作波形电路的振荡周期为T^2.2RCR不能选得太大（一般1ka左右），否则电路不能正常振荡。。6.4.3石英晶体振荡器前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参数误差的影响。而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面讨论的多谐振荡器是不能满足要求的，必须采用频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器。石英晶体具有很好的选频特性。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频

率fo相同时，石英晶体呈现很低的阻抗，信号很容易通过，而其它频率50

教学过程和内容时间分配的信号则被衰减掉。时间分配因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率fo,而与RC无关。在对称式多谐振荡器的基础上，串接一块石英晶体，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其振荡频率由石英晶体的串联谐振频率fo决定。石英晶体的阻抗频率特性图目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，所以走时很准。通常选用振荡频率为32768Hz的石英晶体谐振器，因为32768=215,将32768HZ经过15次二分频，即可得到1HZ的时钟脉冲作为计时标准。课题三 555定时器及其应用555定时器及其应用为数字一模拟混合集成电路。可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3个5KR的电阻分压器，故称555。在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。1.电路组成：电阻分压器电压比较器 基本RS触发器缓冲器图6-28555定时器(a)原理图(b)外引线排列图图6-28555定时器(a)原理图(b)外引线排列图51教学过程和内容时间分配(1)电阻分压器时间分配由3个5kU的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。(2)电压比较器C1和C2。当U+>U—时，UC输出高电平，反之则输出低电平。CO为控制电压输入端。当CO悬空时，UR1=2/3VCC,UR2=1/3VCCo当CO=UCO时，UR1=UCO,UR2=1/2UCOTH称为高触发端，TR称为低触发端。(3)基本RS触发器其置0和置1端为低电平有效触发。R是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使R处于高电平。放电管TT是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。(5)缓冲器缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。2.工作原理表6-2 555定时器的功能表输入输出THTRROUTTXX00导通10导通1不笠不变〈Uri<U^11截止TH接至反相输入端，当TH>UR1时，UC1输出低电平，使触发器置0,故称为高触发端(有效时置0)；TR接至同相输入端，当TRVUR2时，UC2输出低电平，使触发器置1,故称为低触发端(有效时置1)。6.5.2 555定时器的应用举例.构成施密特触发器思考：施密特触发器的特点？回差特性：上升过程和下降过程有不同的转换电平UT+和UT-o如何与555定时器发生联系？内部比较器有两个不同的基准电压UR1和UR2o如果在UIC加上控制电压，则可以改变电路的UT+和UT-o.构成单稳态触发器思路：外触发一自动返回52时间分配时间分配教学过程和内容(1)得到负脉冲外触发：使高触发置0端TH有效一暂稳态0自动返回：通过电容C的充放电使低触发置1端TR有效一稳态1(2)得到正脉冲外触发：使低触发置1端TR有效一暂稳态1自动返回：通过电容C的充放电使高触发置0端TH有效一稳态0与10 555⑻㈤稳态为0低触发有效置1 自动高触发返0T截止，C充电当触发脉冲uI为高电平时，VCC通过R对C充电，当TH=UC22/3VCC时，高触发端TH有效置0；此时，放电管导通，C放电，TH=UC=0。稳态为0状态。当触发脉冲/下降沿到来时，低触发端亍醺效置1状态，电路进入暂稳态.工作原理：当触发脉冲UI为高电平时，VCC通过R对C充电，当TH=UC22/3VCC时，高触发端TH有效置0；此时，放电管导通，C放电，TH=UC=0。稳态为0状态。当触发脉冲UI下降沿到来时，低触发端TR有效置1状态，电路进入暂稳态。此时放电管T截止，VCC通过R对C充电。当TH=UC22/3VCC时，使高触发端TH有效，置0状态，电路自动返回稳态，此时放电管T导通。53

教学过程和内容时间分配电路返回稳态后，C通过导通的放电管T放电，使电路迅速恢复到初始状态。时间分配. 构成多谐振荡器设计思想：是无稳态电路，两个暂稳态不断地交替。利用放电管T作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而改变TH=TR，则交替置0、置1。电容C充电电容C放电t充=(R1+R2)C工放=R2C振荡器输出脉冲uO的工作周期为：T^0.7(R1+2R2)C本章小结本章介绍了各种产生和变换矩形脉冲的电路。施密特触发器有两种稳态，但状态的维持与翻转受输入信号电平的控制，所以输出脉冲的宽度是由输入信号决定的。单稳态触发器只有一个稳态，在外加触发脉冲作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的持续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号无关。因此，单稳态触发器可以用于产生脉宽固定的矩形脉冲波形。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。两个暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种应用电路。读者可参阅有关书籍自行设计出所需的电路。小结1、单稳态触发器电路组成、原理、特性、应用2、多谐振荡器电路组成、原理、特性、应用3、555定时器电路组成、原理、特性及其应用3min作业习题册2min课后基本能理解单稳态触发器电路、多谐振荡器电路、555定时器电路组成、教学原理、特性、应用回顾54

理论课授课教案课题：D/A课题：D/A转换和A/D转换75min课程名称脉冲与数字电路第六单元：数/模和模/数转换课题：D/A转换和A/D转换审批签字授课时间2012授课班级2011级中级电工班计划课时2实用课时教学目的与要求1、了解0/人转换和A/D转换基本原理、特点教学重点与难点电路组成、原理、特性授课类型工田、人、田「 々石甘底、田.「 教学 讲授法口理论课口 多媒体课件口 、4万法教具挂图口模型口实物口电教设备口多媒体设备口参考资料复习提问脉冲信号的产生与变换、单稳态触发器、多谐振荡器、555定时器的特性及应用。 5mibn以»一工口工n>… 时间分配教学过程和内容模拟量：温度、湿度、压力、流量、速度等。从模拟信号到数字信号的转换称为模/数转换(简称A/D转换)，实现模/数转换的