淺談學(xué)習(xí)《脈沖與數(shù)字電路》的方法
[關(guān)鍵詞]數(shù)字電路;邏輯電路;真值表;觸發(fā)器
脈沖數(shù)字電路是電子技術(shù)的一個(gè)組成部分,是近代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。在現(xiàn)代電子工程中,信號(hào)的產(chǎn)生、傳送及處理愈來(lái)愈多地以數(shù)字信號(hào)的形式出現(xiàn)。例如微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字通信以及數(shù)字編碼的視聽(tīng)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。隨著數(shù)字集成電路工藝日臻完善,數(shù)字技術(shù)已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和生活的各個(gè)領(lǐng)域,而且還在不斷高速地?cái)U(kuò)展其應(yīng)用范圍。因此,掌握脈沖數(shù)字電路的基本理論及其分析學(xué)習(xí)的方法,對(duì)于認(rèn)識(shí)和掌握當(dāng)代電子技術(shù)尤為重要,要學(xué)好該門(mén)課程,必須做到如下幾點(diǎn)。
一、明確脈沖與數(shù)字電路在電子工程中的重要性
脈沖與數(shù)字電路是理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科,它是通向理工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的橋梁,對(duì)于數(shù)字化信息飛速發(fā)展的今天,是理工類(lèi)任一專(zhuān)業(yè)不可缺少的一門(mén)學(xué)科,它的內(nèi)容主要包括脈沖的產(chǎn)生、整形、變換、傳輸、控制、記憶、計(jì)數(shù)、顯示等,而這些電路內(nèi)部的基本狀態(tài)是晶體管的導(dǎo)通與截止,電容的充電和放電。尤其從本世紀(jì)末開(kāi)始,人類(lèi)將逐步進(jìn)入信息化社會(huì),作為支持信息化社會(huì)基礎(chǔ)的微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)等,以其前所未有的速度向前發(fā)展,特別是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與電視技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來(lái)的多媒體技術(shù)正改變著人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式,為適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展,必須掌握脈沖與數(shù)字電路。
二、學(xué)習(xí)脈沖與數(shù)字電路要善于和模擬電路相比較,以利于記憶
電子技術(shù)研究的對(duì)象包括電子元器件及其用這些元器件所組成的基本功能電路,以及用某些基本功能電路組合成的具有專(zhuān)門(mén)用途的裝置或系統(tǒng),電子技術(shù)又分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大部分,其中模擬電子技術(shù)是研究平滑的,連續(xù)變化的電壓或電流——模擬信號(hào)下工作的電子電路及其技術(shù);而數(shù)字電子技術(shù)則是研究離散的、斷續(xù)變化的電壓或電流——數(shù)字信號(hào)下工作的電子電路及其技術(shù),可通過(guò)兩者的概念和波形進(jìn)行比較,便于加深理解。電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)包括半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、部分典型集成電路等元器件,其中三極管有飽和、截止和放大三種工作狀態(tài),在模擬電子技術(shù)中,主要利用其放大狀態(tài)去研究信號(hào)的放大及信號(hào)的處理,輸入輸出是線(xiàn)性關(guān)系,而在數(shù)字電子技術(shù)中主要利用元器件的導(dǎo)通與截止或飽和與截止,表示電路的開(kāi)與關(guān),這是兩種很清晰的狀態(tài),再?zèng)]有模棱兩可的其它狀態(tài),其輸入和輸出是非線(xiàn)性關(guān)系。在脈沖電路中,二極管和三極管是組成開(kāi)關(guān)電路的最基本元件,一般上學(xué)習(xí)脈沖與數(shù)字電路都具備了元器件及模擬電路的知識(shí)。因此在學(xué)習(xí)中要善于將兩種電路的分析方法加以區(qū)別,加以比較,才能加深理解,便于記憶。
三、學(xué)會(huì)分析各種邏輯門(mén)電路
數(shù)字電子技術(shù)僅研究開(kāi)或關(guān)狀態(tài),為了簡(jiǎn)便地描述邏輯關(guān)系,通常用熟知的符號(hào)“0” 和“1”來(lái)表示某一事物的對(duì)立狀態(tài),例如電位的“高”與“”低、脈沖的“有”和“無(wú)”、開(kāi)關(guān)的“合”與“斷”、事物的“真”與“假”等。這里的“0”和“1”的概念,并不是通常在數(shù)學(xué)中表示數(shù)量的大小,而是作為一種表示符號(hào),常稱(chēng)之為邏輯“0”和邏輯“1”。邏輯門(mén)電路指的是具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的開(kāi)關(guān)電路,它按照一定的規(guī)律而動(dòng)作,邏輯門(mén)中邏輯的內(nèi)涵是指一定的因果關(guān)系,即“條件和結(jié)果的關(guān)系”,因此在邏輯電路中,若用“1”表示有信號(hào)或滿(mǎn)足條件,則用“0”表示無(wú)信號(hào)或不滿(mǎn)足條件,通常用電位的高、低控制門(mén)電路,最基本的門(mén)電路包括與門(mén)、或門(mén)和非門(mén),邏輯門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元,由基本邏輯門(mén)可以組成復(fù)合邏輯門(mén)。
如與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)和異或門(mén)等,在分析邏輯門(mén)電路時(shí),必須首先根據(jù)邏輯關(guān)系圖或電路圖進(jìn)行分析,然后寫(xiě)出邏輯關(guān)系式或用真值表來(lái)表示,最后概括出電路的邏輯功能。
例如分析與門(mén)電路,其過(guò)程如下:
(一)、與邏輯關(guān)系
與邏輯關(guān)系可用串聯(lián)開(kāi)關(guān)控制一盞燈來(lái)說(shuō)明(如圖),圖中A和B作為條件的要素,L作為結(jié)果,由圖可見(jiàn)只有開(kāi)關(guān)A和B都閉合時(shí),燈泡L才亮,只要有任一開(kāi)關(guān)(A或B)斷開(kāi),燈泡都不亮,因此,燈泡L(結(jié)果)與開(kāi)關(guān)A和開(kāi)關(guān)B(條件)的關(guān)系為與邏輯關(guān)系。
?。ǘ?、用二極管開(kāi)關(guān)組成的與門(mén)電路(如圖)
設(shè)電路其具有兩個(gè)輸入端,分別為A、B、假設(shè)它們的低電平為OV,高電平為3V,Y為信號(hào)輸出端。分析如下:
1、?當(dāng)A、B都為低電平OV時(shí),二極管V1、V2都導(dǎo)通,Y=OV,輸出低電平。(V1、V2看成理想二極管,下同)。
2、當(dāng)A=3V,B=OV,V2?優(yōu)先導(dǎo)通,輸出Y端被箝位在OV,V1?截止。
3、當(dāng)A=OV,B=3V,V1?優(yōu)先導(dǎo)通,輸出Y端被箝在OV,V2?載止。
4、當(dāng)A、B都處在高電平3V時(shí), V1與V2 均導(dǎo)通,Y端輸出高電平(即3 V)。
列表表示如下:?與 邏 輯 關(guān) 系
若低電平用“0”表示,高電平用“1”表示,還可列出如下真值表:
與 邏 輯 關(guān) 系
由上述分析可知,輸入端全為高電平“1”時(shí)輸出也為高電平“1”;輸入端有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平“0”時(shí),輸出為低電平“0”,故與門(mén)電路的邏輯功能是“有0出0,全I(xiàn)出1”,其邏輯關(guān)系可用如下邏輯函數(shù)表達(dá)式:Y=A
評(píng)論