正文 第5章 數字電路基礎(1 / 3)

(內容提要和要求)

一、內容提要

1.數字電路的特點、脈衝波形的參數。

2.二進製數碼、BCD碼。

3.二極管開關作用、三極管開關作用。

4.三種基本邏輯關係、三種基本門電路。

5.邏輯代數及兩種常用的化簡方法。

二、教學要求

1.理解數字電路的特點,懂得二進製計數體製及BCD碼,能進行二進製數與十進製數之間的轉換。

2.掌握二極管和三極管的開關作用及開關條件,會判斷三極管的工作狀態。

3.能說明基本門電路的工作原理,會畫基本門電路的輸出波形。

4.熟悉邏輯代數的基本定律和常用公式,能用代數法化簡或變換邏輯函數,能用卡諾圖化邏輯函數。

5.1概述

一、數字電路的特點

電子電路中的電信號(電壓或電流信號)可分為模擬信號和數字信號兩種。數字信號是一種不連續的突變信號。例如,數字電子計算機中的信號就是數字信號;自動生產線上產品的數量經傳感器得到的電壓信號也是數字信號。

處理模擬信號的電路稱為模擬電路,處理數字信號的電路稱為數字電路。

與模擬電路相比較,數字電路的主要特點是:

數字電路隻需判別信號的有無,不必反映信號的實際數值,所以數字電路的可靠性高,抗幹擾能力強,對電路元器件要求不太嚴格。

數字信號很簡單,隻需用髙電平和低電平來表征。這兩個狀態可以方便地利用三極管的飽和狀態和截止狀態來實現。因此在數字電路中,三極管通常工作在開關狀態(即飽和導通或截止狀態

數字電路研究的主要問題是輸入狀態和輸出狀態之間的邏輯關係,所以也可稱為邏輯電路。它的主要分析工具是邏輯代數。

二、矩形脈衝信號及其參數

持續時間短暫的突變電信號稱為脈衝信號,常見的脈衝信號有矩形波、尖頂波、鋸齒波、階梯波等。數字電路中最常用的矩形脈衝波。實際的矩形波不像那樣理想,實際矩形波為例來說明脈衝波形的一些參數。

5.2數製與BCD碼

一、十進製

日常生活中,人們通常使用的數製是十進製。十進製使用十個數碼0、1、2、…、9來計數,計數規律是“逢十進一”。數碼所在的位置不同,它代表的值也不同。

二、二進製

二進製使用兩個數碼0、1來計數,計數規律是“逢二進一”,讀作壹零例如,二進製數實際是下式的簡寫為了區分以上兩種數製,在上式中加上了腳標。

十進製使用十個不同的數碼,如果用電路的狀態來表示,電路必須具有十種明顯不同的狀態,因此十進製難以用電路來實現。而二進製僅使用0、1兩個數碼,可以方便地利用晶體管的飽和與截止、電位的高與低、脈衝的有與無來表示,因此,數字電路和計算機普遍使用二進製。

三、二進製數與十進製數之間的轉換

二進製數轉換成十進製數

隻需將二進製數的每一位數碼與相應的權相乘後再相加(按權展開)即可。

四、BCD碼

在數字電路和計算機輸入和輸出數據時,顧及到人們使用十進製的習慣,經常使用二進製編碼的十進製數稱碼。在BCD碼中是用四位二進製數給0~9這十個數字編碼。