模拟电路数字电路的脉冲电路信号处理
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如何看懂脉冲电路
2010-06-2215:28:07作者:来源:21IC电子网
脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等,都要用到脉冲电路。
在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路,它们处理的都是不连续的脉冲信号。
电脉冲有各式各样的形状,有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的,最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um、脉冲周期T或频率f、脉冲前沿t r、脉冲后沿t f和脉冲宽度t
k来表示。如果一个脉冲的宽度t k=1/2T,它就是一个方波。
脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点,或者说脉冲电路的特点是:脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下,晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的,所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来,在工作频率较高时都采用专用的开关管,如2AK、2CK、DK、3AK 型管,只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。
就拿脉冲电路中最常用的反相器电路(图1)来说,从电路形式上看,它和放大电路中的共发射极电路很相似。在放大电路中,基极电阻R b2是接到正电源上以取得基极偏压;而这个电路中,为了保证电路可靠地截止,R b2是接到一个负电源上的,而且R b1和R b2的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此,为了使晶体管开关速度更快,在基极上还加有加速电容C,在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和;在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例,脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的,这是一个特点。
脉冲电路的另一个特点是一定有电容器(用电感较少)作关键元件,脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。
产生脉冲的多谐振荡器
脉冲有各种各样的用途,有对电路起开关作用的控制脉冲,有起统帅全局作用的时钟脉冲,有做计数用的计数脉冲,有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么脉冲,都是由脉冲信号发生器产生的,而且大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的。因为矩形脉冲含有丰富的谐波,所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器或简称多谐振荡器。如果用门来作比喻,多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门,它不需要人去推动,总是不停地开门和关门。
(1)集基耦合多谐振荡器
图2是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它由两个晶体管反相器经RC电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替充放电使两管交替导通和截止,使电路不停地从一个状态自动翻转到另一个状态,形成自激振荡。从A点或B点可得到输出脉冲。当R b1=R b2=R,C b1=C b2=C时,输出是幅度接近E的方波,脉冲周期T=1.4RC。如果两边不对称,则输出是矩形脉冲
(3)RC环形振荡器
图4是常用的RC环形振荡器。它用奇数个门、首尾相连组成闭环形,环路中有RC延时电路。图中RS是保护电阻,R和C是延时电路元件,它们的数值决定脉冲周期。输出脉冲周期T=2.2RC。如果把R换成电位器,就成为脉冲频率可调的多谐振荡器。因为这种电路简单可靠,使用方便,频率范围宽,可以从几赫变化到几兆赫,所以被广泛应用。
脉冲变换和整形电路
脉冲在工作中有时需要变换波形或幅度,如把矩形脉冲变成三角波或尖脉冲等,具有这种功能的电路就叫变换电路。脉冲在传送中会造成失真,因此常常要对波形不好的脉冲进行修整,使它整旧如新,具有这种功能的电路就叫整形电路。
(1)微分电路
微分电路是脉冲电路中最常用的波形变换电路,它和放大电路中的RC耦合电路很相似,见图5。当电路时间常数τ=RC< (2)积分电路 把图5中的R和C互换,并使τ=RC>>t k,电路就成为积分电路,见图6。当输入矩形脉冲时,由于电容器充放电很慢,输出得到的是一串幅度较低的近似三角形的脉冲波。 (3)限幅器 能限制脉冲幅值的电路称为限幅器或削波器。图7是用二极管和电阻组成的上限幅电路。它能把输入的正向脉冲削掉。如果把二极管反接,就成为削掉负脉冲的下限幅电路。 用二极带或三极管等非线性器件可组成各种限幅器,或是变换波形(如把输入脉冲变成方波、梯形波、尖脉冲等),或是对脉冲整形(如把输入高低不平的脉冲系列削平成为整齐的脉冲系列等)。 (4)箝位器 能把脉冲电压维持在某个数值上而使波形保持不变的电路称为箝位器。它也是整形电路的一种。例如电视信号在传输过 会造成失真,为了使脉冲波形恢复原样,接收机里就要用箝位电路把波形顶部箝制在某个固定电平上。 图8中反相器输出端上就有一个箝位二极管VD。如果没有这个二极管,输出脉冲高电平应该是12伏,现在增加了箝位二极管,输出脉冲高电平被箝制在3伏上。 此外,象反相器、射极输出器等电路也有“整旧如新”的作用,也可认为是整形电路。 有记忆功能的双稳电路多谐振荡器的输出总是时高时低地变换,所以它也叫无稳态电路。另一种双稳态电路就绝然不同,双稳电路有两个输出端,它们总是处于相反的状态:一个是高电平,另一个必定是低电平。它的特点是如果没有外来的触发,输出状态能一直保持不变。所以常被用作寄存二进制数码的单元电路。 (1)集基耦合双稳电路 图9是用分立元件组成的集基耦合双稳电路。它由一对用电阻交叉耦合的反相器组成。它的两个管子总是一管截止一管饱和,例如当VT1管饱和时VT2管就截止,这时A点是低电平B点是高电平。如果没有外来的触发信号,它就保持这种状态不变。如把高电平表示数字信号“1”,低电平表示“0”,那么这时就可以认为双稳电路已经把数字信号“1”寄存在B端了。 电路的基极分别加有微分电路。如果在VT1基极加上一个负脉冲(称为触发脉冲),就会使VT1基极电位下降,由于正反馈的作用,使VT1很快从饱和转入截止,VT2从截止转入饱和。于是双稳电路翻转成A端为“1”,B 端为“0”,并一直保持下去。 (2)触发脉冲的触发方式和极性 双稳电路的触发电路形式和触发脉冲极性选择比较复杂。从触发方式看,因为有直流触发(电位触发)和交流触发(边沿触发)的分别,所以触发电路形式各有不同。从脉冲极性看,也是随着晶体管极性、触发脉冲加在哪个管子(饱和管还是截止管)上、哪个极上(基极还是集电极)而变化的。在实际应用中,因为微分电路能容易地得到尖脉冲,触发效果较好,所以都用交流触发方式。触发脉冲所加的位置多数是加在饱和管的基极上。所以使用NPN管的双稳电路所加的是负脉冲,而PNP管双稳电路所加的是正脉冲。 (3)集成触发器除了用分立元件外,也可以用集成门电路组成双稳电路。但实际上因为目前有大量的集成化双稳触发器产品可供选用,如R—S触发器、D触发器、J-K触发器等等,所以一般不使用门电路搭成的双稳电路而直接选用现成产品。 有延时功能的单稳电路 无稳电路有2个暂稳态而没有稳态,双稳电路则有2个稳态而没有暂稳态。脉冲电路中常用的第3种电路叫单稳电路,它有一个稳态和一个暂稳态。如果也用门来作比喻,单稳电路可以看成是一扇弹簧门,平时它总是关着的,“关”是它的稳态。当有人推它或拉它时门就打开,但由于弹力作用,门很快又自动关上,恢复到原来的状态。所以“开”是它的暂稳态。单稳电路常被用作定时、延时控制以及整形等。 (1)集基耦合单稳电路 图10是一个典型的集基耦合单稳电路。它也是由两级反相器交叉耦合而成的正反馈电路。它的一半和多谐振荡器相似,另一半和双稳电路相似,再加它也有一个微分触发电路,所以可以想象出它是半个无稳电路和半个双稳电路凑合成的,它应该有一个稳态和一个暂稳态。平时它总是一管(VT1)饱和,另一管(VT2)截止,这就是它的稳态。当输入一个触发脉冲后,电路便翻转到另一种状态,但这种状态只能维持不长的时间,很快它又恢复到原来的状态。电路暂稳态的时间是由延时元件R和C的数值决定的:t t=0.7RC。 (2)集成化单稳电路 用集成门电路也可组成单稳电路。图11是微分型单稳电路,它用2个与非门交叉连接,门1输出到门2是用微分电路耦合,门2输出到门1是直接耦合,触发脉冲加到门1的另一个输入端U I。它的暂稳态时间即定时时间为:t t=(0.7~ 1.3)RC。 脉冲电路的读图要点 ①脉冲电路的特点是工作在开关状态,它的输入输出都是脉冲,因此分析时要抓住关键,把主次电路区分开,先认定主电路的功能,再分析辅助电路的作用。 ②从电路结构上抓关键找异同。前面介绍了集基耦合方式的三种基本单元电路,它们都由双管反相器构成正反馈电路,这是它们的相同点。但细分析起来它们还是各有特点的:无稳和双稳电路虽然都有对称形式,但无稳电路是用电容耦合,双稳是用电阻直接耦合(有时并联有加速电容,容量一般都很小);而且双稳电路一般都有触发电路(双端或单端触发);单稳电路就很好认,它是不对称的,兼有双稳和单稳的形式。这样一分析,三种电路就很好区别了。 ③脉冲电路中,脉冲的生成、变换和整形都和电容器的充、放电有关,电路的时间常数即R和C的数值对确定电路的性质有极重要的意义,这一点尤为重要。 脉冲与数字电路试题 第一套 一、单选题(每题1分) 1. 回差是( )电路的特性参数。 A 时序逻辑 B 施密特触发器 C 单稳态触发器 D 多谐振荡器 2. 石英晶体多谐振荡器的主要优点是( )。 A 电路简单 B 频率稳定度高 C 振荡频率高 D 振荡频率低 3. 对TTL 与非门多余输入端的处理,不能将它们( )。 A 与有用输入端并联 B 接地 C 接高电平 D 悬空 4. TTL 与非门的关门电平是0.8V ,开门电平是2V ,当其输入低电平为0.4V ,输入高电平为 3.2V 时,其低电平噪声容限为( ) A 1.2V B 1.2V C 0.4V D 1.5V 5. 逻辑函数ACDEF C AB A Y +++=的最简与或式为( ) A .C A Y += B. B A Y += C. AD Y = D. AB Y = 6. 在什么情况下,“与非”运算的结果是逻辑0。 ( ) A .全部输入是0 B. 任一个输入是0 C. 仅一个输入是0 D. 全部输入是1 7. 组合逻辑电路( )。 A 一定是用逻辑门构成的 B 一定不是用逻辑门构成的 C 一定是用集成逻辑门构成的 D A 与B 均可 8. 已知逻辑函数的真值表如下,其表达式是( ) A .C Y = B .AB C Y = C .C AB Y += D .C AB Y += 图2202 9. 要把不规则的矩形波变换为幅度与宽度都相同的矩形波,应选择( )电路。 A 多谐振荡器 B 基本RS 触发器 C 单稳态触发器 D 施密特触发器 10. 所谓三极管工作在倒置状态,是指三极管( )。 A 发射结正偏置,集电结反偏置 B 发射结正偏置,集电结正偏置 C 发射结反偏置,集电结正偏置 D 发射结反偏置,集电结反偏置 11. TTL 与非门的关门电平为0.8V ,开门电平为2V ,当其输入低电平为0.4V ,输入高电平 为3.5V 时,其输入高电平噪声容限为( )。 A 1.1 V B 1.3V C 1.2V D 1.5V 12. 下图电路,正确的输出逻辑表达式是( )。 A . CD AB Y += B . 1=Y C . 0=Y D . D C B A Y +++= 图2204 13. 下列消除竞争—冒险的方法中错误的是( )。 A 修改逻辑设计 B 引入封锁脉冲 C 加滤波电容 D 以上都不对 14. 连续86个1同或, 其结果是 ( ) A . 1 B . 0 C . 86 D . 286 15. 主从JK 型触发器是( )。 第九章 数字电路基础知识 一、 填空题 1、 模拟信号是在时间上和数值上都是 变化 的信号。 2、 脉冲信号则是指极短时间内的 电信号。 3、 广义地凡是 规律变化的,带有突变特点的电信号均称脉冲。 4、 数字信号是指在时间和数值上都是 的信号,是脉冲信号的一种。 5、 常见的脉冲波形有,矩形波、 、三角波、 、阶梯波。 6、 一个脉冲的参数主要有 Vm 、tr 、 Tf 、T P 、T 等。 7、 数字电路研究的对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系。 8、 电容器两端的电压不能突变,即外加电压突变瞬间,电容器相当于 。 9、 电容充放电结束时,流过电容的电流为0,电容相当于 。 10、 通常规定,RC 充放电,当t = 时,即认为充放电过程结束。 11、 RC 充放电过程的快慢取决于电路本身的 ,与其它因素无关。 12、 RC 充放电过程中,电压,电流均按 规律变化。 13、 理想二极管正向导通时,其端电压为0,相当于开关的 。 14、 在脉冲与数字电路中,三极管主要工作在 和 。 15、 三极管输出响应输入的变化需要一定的时间,时间越短,开关特性 。 16、 选择题 2 若一个逻辑函数由三个变量组成,则最小项共有( )个。 A 、3 B 、4 C 、8 4 下列各式中哪个是三变量A 、B 、C 的最小项( ) A 、A B C ++ B 、A BC + C 、ABC 5、模拟电路与脉冲电路的不同在于( )。 A 、模拟电路的晶体管多工作在开关状态,脉冲电路的晶体管多工作在放大状态。 B 、模拟电路的晶体管多工作在放大状态,脉冲电路的晶体管多工作在开关状态。 C 、模拟电路的晶体管多工作在截止状态,脉冲电路的晶体管多工作在饱和状态。 D 、模拟电路的晶体管多工作在饱和状态,脉冲电路的晶体管多工作在截止状态。 6、己知一实际矩形脉冲,则其脉冲上升时间( )。 A 、.从0到Vm 所需时间 B 、从0到2 2Vm 所需时间 C 、从0.1Vm 到0.9Vm 所需时间 D 、从0.1Vm 到 22Vm 所需时间 7、硅二极管钳位电压为( ) A 、0.5V B 、0.2V C 、0.7V D 、0.3V 8、二极管限幅电路的限幅电压取决于( )。 A 、二极管的接法 B 、输入的直流电源的电压 C 、负载电阻的大小 D 、上述三项 9、在二极管限幅电路中,决定是上限幅还是下限幅的是( ) A 、二极管的正、反接法 B 、输入的直流电源极性 C 、负载电阻的大小 D 、上述三项 10、下列逻辑代数定律中,和普通代数相似是( ) A 、否定律 B 、反定律 C 、重迭律 D 、分配律 读书报告 “模拟信号与系统”和“数字信号与系统”的区别 一.“模拟信号与系统”和“数字信号与系统”的定义 ⑴模拟信号与系统在数值上和时间上均是连续变化的信号称为模拟信号,即连续时间 信号。输入和输出都是模拟信号的系统称为模拟系统。如图所示: ⑵数字信号与系统在数值上或是时间上均是离散的信号称为数字信号或脉冲信号,数 字信号可以用一系列的数表示,而每一个数又是由有限个数码来表示的。输入和输 出都是数字信号的系统称为数字系统。如图所示: 二.“模拟信号与系统”和“数字信号与系统”的联系 在一组离散的时间下表示信号数值的函数称为离散时间信号。因为最常遇到的离散时间信号是模拟信号在时间上以均匀(有时也以非均匀)间隔的采样。而“离散时间” 与“数字”也经常用来说明同一信号。离散时间信号的一些理论也适用于数字信号。三.信号的处理 信号处理技术已经涉及到几乎所有工程技术领域,信号处理的目的就是对被观测到的信号进行分析、变换、综合、估计和识别等,使之容易为人们所利用。 因为模拟信号在任意时刻取值,而数字信号只在有限的时间点上取值,所以数字信号更适合于计算机处理,是数字信号处理研究的对象。通常,模拟信号处理由一些模拟元器件如晶体管、电容、电阻、电感实现,而数字信号处理(DSP )则是用数值计算的方法来实现,这里“处理”的实质是运算。如果系统增加了A/D (模/数)转换器和D/A (数/模)转换器,数字信号处理系统就可以处理模拟信号,模拟信号处理与系统就可以处理数字信号了。模拟信号的处理过程如图: 信号处理的特点 ⑴ 数字信号处理 优越性: ① 灵活性 当模拟信号的功能与性能发生变化时,必须重新进行系统设计,然后再进行装 配和调试。而数字信号处理则可灵活地通过修改系统中的软件来调整系统参数, 从而实现不同的信号处理任务。 ② 高精度、高稳定性和高性能指标 数字系统只有“0”和“1”两个信号,受温度和周围噪声的影响比模拟系统要 小得多。数字系统的计算精度可以随运算位数的增加而得到显著的改善,并且 可以通过特殊的数字信号处理算法来获得高性能指标。 ③ 可重复再生性好 数字系统本身就具有较好的可重复性,这一点在数字中具有模拟系统所不可比 拟的优势。迅速发展的各种的数字纠错编解码技术,能够在极为复杂的噪声环 境中,甚至在信号完全被噪声淹没情况下,正确识别和恢复原有的信号。 ④ 强大的非线性信号处理能力 借助于神经网络,目前盲信号处理和各种各样的自适应算法数字信号处理已经 具有极为强大的非线性信号处理能力,同时,这也是目前数字信号处理技术发 展的主流方向之一。 ⑤ 便于大规模集成 DSP 处理器体积小、功能强、功耗小、性能价格比高,从而得到迅速的发展和 广泛的应用。 ⑥ 对数字信号可以存储、运算,系统可获得高性能指标,且能够进行多维处理。 模拟系统完不成的任务,利用庞大的存储单元,存储数帧图像信号。实现多维 信号的处理。 不足:主要是其处理速度不够高,不能处理很高频率的信号;其次是算法复杂、运算量大的数字信号处理系统的硬件设计和结构比较复杂,价格比较昂贵。 ⑵ 模拟信号处理 优越性: 如何看懂电路图--电源电路单元 一电路图通常有几十乃至几百个元器件,它们的连线纵横交叉,形式变化多端,初学者往往不知道该从什么地方开始,怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性,不管多复杂的电路,经过分析可以发现,它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木,虽然只有十来种或二三十种块块,可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理,再复杂的电路,经过分析就可发现,它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路,再学会分析和分解电路的本领,看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类,每一类又有好多种,全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从220 伏市电变换成直流电,应该先把220 伏交流变成低压交流电,再用整流电路变成脉动的直流电,最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高,所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分,见图1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器,需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 (1 )半波整流 半波整流电路只需一个二极管,见图2 (a )。在交流电正半周时VD 导通,负半周时VD 截止,负载R 上得到的是脉动的直流电 《脉冲与数字电路》试题一(满分100分) 一、填空题(每空1分,共40分) 1、脉冲是指存在时间极短的()或()的波形。在脉冲数字电路中, 常用的是()脉冲。 2、电容器充放电过程中,充放电的快慢取决于RC的大小。RC大,则充放电进行的(); RC小,则充放电进行的()。 3、二极管和三极管都具有()特性。利用二极管的单向导电性,可将其作为 ()使用。处于开关状态下的晶体管,其工作点在()区和()区之间跳动。 4、()是最基本的开关电路,它的特点是输出信号和输出信号反相。 5、触发器是数字电路的一种基本()单元,它能够()一位二进制的 信息。它应具备如下功能:有两个(),在输入信号的作用下,它可以置于()态,也可以置于()态;它还必须具有()功能。 6、对于同步RS触发器,用作计数器时,触发器会发生多次翻转,即出现() 现象。 7、TTL电路的电压传输特性分为()、()、()和() 四个阶段。 8、时序电路逻辑功能的特点是:电路任意时刻的输出信号不仅与当时的() 有关,还与电路原来的状态有关。 9、寄存器是具有能够()、()和传送数码的一种逻辑记忆元件,它 分为()和()两种。 10、计数器是数字系统中能()输入脉冲个数的数字电路。它可用来()、 ()、()。 11、卡诺图化简中,两个相邻最小项合并可消去()个变量;八个相邻最小项合 并可消去()个变量 12、CC7555集成电路由()、()和()、 放电管V以及()组成。 13、集成施密特触发器由()、()、()和() 四部分组成。 二、判断题(每小题1分,共20分) 1、脉冲分压器中的加速电容Ci是使输出电压变化加快,以克服Co的延缓作用。() 2、积分电路的输出延缓了输入的跳变部分。() 3、双稳态电路在电源接通后,电路一定处于V1饱和,V2截止。() 4、逻辑代数中的“加”和普通代数中的“加”完全一样。() 5、TTL电路中,V 6、V7对输入信号起箝位作用。() 6、式子A+AB=A成立。() 7、TTL电路实现了“与非”逻辑功能。() 8、由真值表得到的表达式一定是最简与或式。() 9、一位十六进制可以用四位二进制来表示。() 10、时序电路具有记忆功能。() 11、同步触发器中,CP脉冲到来之前,触发器不工作。() 12、编码和译码是两个相反的过程。() 13、对于JK触发器存在一次变化现象。() 在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路,它们处理的都是不连续的脉冲信号。脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等,都要用到脉冲电路。 电脉冲有各式各样的形状,有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的,最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um 、脉冲周期T 或频率f 、脉冲前沿t r 、脉冲后沿t f 和脉冲宽度t k 来表示。如果一个脉冲的宽度t k =1 /2T ,它就是一个方波。 脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点,或者说脉冲电路的特点是:脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下,晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的,所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来,在工作频率较高时都采用专用的开关管,如2AK 、2CK 、DK 、3AK 型管,只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。 就拿脉冲电路中最常用的反相器电路(图1 )来说,从电路形式上看,它和放大电路中的共发射极电路很相似。在放大电路中,基极电阻R b2 是接到正电源上以取得基极偏压;而这个电路中,为了保证电路可靠地截止,R b2 是接到一个负电源上的,而且R b1 和R b2 的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此,为了使晶体管开关速度更快,在基极上还加有加速电容C ,在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和;在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例,脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的,这是一个特点。 脉冲电路的另一个特点是一定有电容器(用电感较少)作关键元件,脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。 产生脉冲的多谐振荡器 脉冲有各种各样的用途,有对电路起开关作用的控制脉冲,有起统帅全局作用的时钟脉冲,有做计数用的计数脉冲,有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么脉冲,都是由脉冲信号发生器产生的,而且大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的。因为矩形脉冲含有丰富的谐波,所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器或简称多谐振荡器。如果用门来作比喻,多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门,它不需要人去推动,总是不停地开门和关门。 ( 1 )集基耦合多谐振荡器 图2 是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它由两个晶体管反相器经RC 电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替充放电使两管交替导通和截止,使电路不停地从一个状态自动翻转到另一个状态,形成自激振荡。从 A 点或 B 点可得到输出脉冲。当R b1 =R b2 =R ,C b1 =C b2 =C 时,输出是幅度接近E 的方波,脉冲周期T=1.4RC 。 第一章数字逻辑基础 1.1 数字电路概述 1.1.1 数字电路与模拟电路 电子电路根据其处理的信号不同可以分为模拟电子电路和数字电子电路。 1.模拟信号和模拟电路 模拟信号:在时间上和数值上都是练习变化的信号。 模拟电路:处理模拟信号的电子电路。 2.数字信号和数字电路 数字信号:在时间上和数值上都是离散(变化不连续)的信号。 数字电路:处理数字信号的电子电路。 3.数字电路的特点 ①数字电路内部的晶体管(包括单、双极型)主要工作在饱和导通或截止状态;模拟电路内部的晶体管主要工作在放大状态。 ②数字电路的信号只有两种状态:高电平和低电平,分别对应于(或代表)二进制数中的1和0,表示信号的有或无,便于数据处理。 ③数字电路结构相对简单,功耗较低,便于集成。 ④数字电路抗干扰能力强。其原因是利用脉冲信号的有无传递1和0的数字信息,高低电平间容差较大,幅度较小的干扰不足以改变信号的有无状态。 ⑤数字电路不仅能完成数值运算,而且还能进行逻辑运算和比较判断,从而在计算机系统中得到广泛应用。 4.数字电路的分类 ①按电路的组成结构可分为分列元件电路和集成电路。 ②按数字电路集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。 ③按集成电路内部器件可分为双极型和单级型。 ④按电路的逻辑功能可分为组合逻辑和时序逻辑电路。 1.1.2脉冲波形参数 数字电路信号中,研究的对象是一些不连续的突变的电信号,作用时间很短,所以也称为脉冲信号。 脉冲信号波形形状很多,主要有方波、矩形波、三角波、锯齿波等。 ①脉冲幅度Um。脉冲电压变化的最大值,即脉冲波从波底至波顶之间的电压。 ②上升时间t r。脉冲波前沿从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。 ③下降时间t f。脉冲波后沿从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。 ④脉冲宽度t w。脉冲波从上升沿的0.5Um至下降沿0.5Um所需的时间。 ⑤脉冲周期T。在周期性脉冲信号中,任意两个相邻脉冲上升沿(或下降沿)之间的时间 间隔。 ⑥重复频率f(单位:Hz)。每秒脉冲信号出现的次数,即脉冲周期的倒数:f=1/T。 ⑦占空比q。脉冲宽度与脉冲周期的比值,q=t w/T。 1.2.1数制与编码 什么是数字电路? 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。 数字电路的特点 1,电路结构简单,稳定可靠。数字电路只要能区分高电平和低电平即可,对元件的精度要求不高,因此有利于实现数字电路集成化。 2,数字信号在传递时采用高,低电平两个值,因此数字电路抗干扰能力强,不易受外界干扰。 3,数字电路不仅能完成数值运算,还可以进行逻辑运算和判断,因此数字电路又称为数字逻辑电路或数字电路与;=逻辑设计。4,数字电路中元件处于开关状态,功耗较少。 由于数字电路具有以上特点,故发展十分迅速,在计算机、数字通信、数字仪器及家用电器等技术领域中得到广泛的应用。 什么是模拟电路? 模拟电路是处理模拟信号的电路;数字电路是处理数字信号的电路。模拟信号是关于时间的函数,是一个连续变化的量。数字信号则是离散的量。举个简单的例子:要想从远方传过来一段由小变大的声音,用调幅、模拟信号进行传输(相应的应采用模拟电路),那么在传输过程中的信号的幅度就会越来越大,因为它是在用电信号的幅 度特性来模拟声音的强弱特性。但是如果采用数字信号传输,就要采用一种编码,每一级声音大小对应一种编码,在声音输入端,每采一次样,就将对应的编码传输出去。可见无论把声音分多少级,无论采样频率有多高,对于原始的声音来说,这种方式还是存在损失。不过,这种损失可以通过加高样频率来弥补,理论上采样频率大于原始信号的频率的两倍就可以完全还原了。 数字集成电路:主要是针对数字信号处理的模块。如;计算机里的2近制、8近制、10近制、16近制的数据进行处理的集成模块。数字集成电路的运行以开关状态经行运算,它的精度高适合复杂的计算。模拟集成电路:主要是针对模拟信号处理的模块。如;话筒里的声音信号,电视信号和VCD输出的图象信号、温度采集的模拟信号和其它模拟量的信号处理的集成模块。模拟集成电路工作在晶体管的三角放大区。(1)电路处理的是连续变化的模拟量电信号(即其幅值可以是任何值)。(2)信号的频范围往往从直流一直可以延伸到高频段。(3)模拟集成电路中的无器件种类多,除了数字集成电路中大量采用的NPN管及电阻外,还采用了PNP管,场效应晶体管,高精度电阻等。(4)除了应用于低电压电器中的电路处,大多数模拟集成电路的电源电压较高,输出级模拟集成电路的电源电压可达几十伏以上。(5)具有内繁外简的电路形式。充分发挥了集成电路的工艺特点和便于应用的特点 另外,数字电路和模拟电路的区别还有: 数字电子技术(第2版)第一套A卷 一、单选题(每题1分) 1.回差是( )电路的特性参数。 A时序逻辑 B 施密特触发器 C 单稳态触发器 D 多谐振荡器 2.石英晶体多谐振荡器的主要优点是( )。 A电路简单 B 频率稳定度高 C 振荡频率高 D 振荡频率低 3.对TTL与非门多余输入端的处理,不能将它们( )。 A与有用输入端并联 B 接地 C 接高电平 D 悬空 4. TTL与非门的关门电平是0.8V,开门电平是2V,当其输入低电平为0.4V,输入高电平 为3.2V 时,其低电平噪声容限为( ) A 1.2V B 1.2V C 0.4V D 1.5V 5.逻辑函数ACDEF + =的最简与或式为() + Y+ A C AB A.C = B. B A Y+ Y= D. AB Y= = C. AD Y+ A 6.在什么情况下,“与非”运算的结果是逻辑0。() A.全部输入是0 B. 任一个输入是0 C. 仅一个输入是0 D. 全部输入是1 7.组合逻辑电路()。 A一定是用逻辑门构成的 B 一定不是用逻辑门构成的 C 一定是用集成逻辑门构成的 D A与B均可 8.已知逻辑函数的真值表如下,其表达式是() 1 2 A .C Y = B .AB C Y = C .C AB Y += D .C AB Y += 图2202 9. 要把不规则的矩形波变换为幅度与宽度都相同的矩形波,应选择( )电路。 A 多谐振荡器 B 基本RS 触发器 C 单稳态触发器 D 施密特触发器 10. 所谓三极管工作在倒置状态,是指三极管( )。 A 发射结正偏置,集电结反偏置 B 发射结正偏置,集电结正偏置 C 发射结反偏置,集电结正偏置 D 发射结反偏置,集电结反偏置 11. TTL 与非门的关门电平为0.8V ,开门电平为2V ,当其输入低电平为0.4V ,输入高电 平为3.5V 时,其输入高电平噪声容限为( )。 A 1.1 V B 1.3V C 1.2V D 1.5V 12. 下图电路,正确的输出逻辑表达式是( )。 A . CD A B Y += B . 1=Y C . 0=Y D . D C B A Y +++= 如何看懂脉冲电路 2010-06-2215:28:07作者:来源:21IC电子网 脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等,都要用到脉冲电路。 在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路,它们处理的都是不连续的脉冲信号。 电脉冲有各式各样的形状,有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的,最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um、脉冲周期T或频率f、脉冲前沿t r、脉冲后沿t f和脉冲宽度t k来表示。如果一个脉冲的宽度t k=1/2T,它就是一个方波。 脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点,或者说脉冲电路的特点是:脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下,晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的,所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来,在工作频率较高时都采用专用的开关管,如2AK、2CK、DK、3AK 型管,只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。 就拿脉冲电路中最常用的反相器电路(图1)来说,从电路形式上看,它和放大电路中的共发射极电路很相似。在放大电路中,基极电阻R b2是接到正电源上以取得基极偏压;而这个电路中,为了保证电路可靠地截止,R b2是接到一个负电源上的,而且R b1和R b2的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此,为了使晶体管开关速度更快,在基极上还加有加速电容C,在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和;在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例,脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的,这是一个特点。 模拟电路试卷一 一.填空题 1.PN结未加外部电压时,扩散电流漂流电流,加正向电压时,扩散电流漂流电流,其耗尽层;加反向电压时,扩散电流漂流电流,其耗尽层。 2.三极管工作在饱和区时,发射结为,集电结为,工作在放大区时,发射结为,集电结为,此时,流过发射结的电流主要是,流过集电结的电流主要是。 3.场效应管属于控制器件。场效应管从结构上分成 和两大类型。 4.绝缘栅型场效应管又分为和,两者区别是。 5.若希望减小放大电路从信号源索取的电流,应采取反馈;若希望取得较强的反馈作用而信号源内阻又很大,应采用反馈;当负载变化时,若希望输出电流稳定。应采用反馈。 6.某负反馈放大电路的闭换放大倍数A f=100,当开环放大倍数A变化+10%时,A f的相对变化量在+0.5%以内,则这个放大电路的开环放大倍数A,反馈系数为。 二.选择题 1.温度升高后,在纯净的半导体中() A.自由电子和空穴数目都增多,且增量相同 B.空穴增多,自由电子数目不变 C.自由电子增多,空穴不变 D.自由电子和空穴数目都不变 2.如果PN结反向电压的数值增大(小于击穿电压),则() A.阻当层不变,反向电流基本不变 B.阻当层变厚,反向电流基本不变 C.阻当层变窄,反向电流增大 D.阻当层变厚,反向电流减小 3.某放大电路在负载开路时的输出电压为4V,接入3kΩ的负载电阻后输出电压降为3V,这说明放大电路的输出电阻为() A.10kΩ B.2kΩ C.1kΩ D.0.5kΩ 4.在放大电压信号时,通常希望放大电路的输入电阻和输出电阻分别为() A.输入电阻小,输出电阻大 B.输入电阻小,输出电阻小 C.输入电阻大,输出电阻小 D.输入电阻大,输出电阻大 5.场效应管主要优点() A.输出电阻小 B.输入电阻大 C.是电流控制 D.组成放大电路时电压放大倍数大 6.在负反馈放大电路中,当要求放大电路的输入阻抗大,输出阻抗小时,应选用的反馈类型()。 数字电子技术(第2版) 第一套 A 卷 一、单选题(每题1分) 1. 回差是( )电路的特性参数。 A 时序逻辑 B 施密特触发器 C 单稳态触发器 D 多谐振荡器 2. 石英晶体多谐振荡器的主要优点是( )。 A 电路简单 B 频率稳定度高 C 振荡频率高 D 振荡频率低 3. 对TTL 与非门多余输入端的处理,不能将它们( )。 A 与有用输入端并联 B 接地 C 接高电平 D 悬空 4. TTL 与非门的关门电平是0.8V ,开门电平是2V ,当其输入低电平为0.4V ,输入高电平 为3.2V 时,其低电平噪声容限为( ) A 1.2V B 1.2V C 0.4V D 1.5V 5. 逻辑函数ACDEF C AB A Y +++=的最简与或式为( ) A .C A Y += B. B A Y += C. AD Y = D. AB Y = 6. 在什么情况下,“与非”运算的结果是逻辑0。 ( ) A .全部输入是0 B. 任一个输入是0 C. 仅一个输入是0 D. 全部输入是1 7. 组合逻辑电路( )。 A 一定是用逻辑门构成的 B 一定不是用逻辑门构成的 C 一定是用集成逻辑门构成的 D A 与B 均可 8. 已知逻辑函数的真值表如下,其表达式是( ) 2 A .C Y = B .AB C Y = C .C AB Y += D .C AB Y += 图2202 9. 要把不规则的矩形波变换为幅度与宽度都相同的矩形波,应选择( )电路。 A 多谐振荡器 B 基本RS 触发器 C 单稳态触发器 D 施密特触发器 10. 所谓三极管工作在倒置状态,是指三极管( )。 A 发射结正偏置,集电结反偏置 B 发射结正偏置,集电结正偏置 C 发射结反偏置,集电结正偏置 D 发射结反偏置,集电结反偏置 11. TTL 与非门的关门电平为0.8V ,开门电平为2V ,当其输入低电平为0.4V ,输入高电 平为3.5V 时,其输入高电平噪声容限为( )。 A 1.1 V B 1.3V C 1.2V D 1.5V 12. 下图电路,正确的输出逻辑表达式是( )。 A . CD AB Y += B . 1=Y C . 0=Y D . D C B A Y +++= 常用各种集成电路简介,供新手学习 第一节三端稳压IC 电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。故名思义,三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出,分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管,TO-220 的标准封装,也有9013样子的TO-92封装。 用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压,如7806表示输出电压为正6V,7909表示输出电压为负9V。 78/79系列三端稳压IC有很多电子厂家生产,80年代就有了,通常前缀为生产厂家的代号,如TA7805是东芝的产品,AN7909是松下的产品。(点击这里,查看有关看前缀识别集成电路的知识) 有时在数字78或79后面还有一个M或L,如78M12或79L24,用来区别输出电流和封装形式等,其中78L调系列的最大输出电流为100mA, 78M系列最大输出电流为1A,78系列最大输出电流为1.5A。它的封装也有多种,详见图。塑料封装的稳压电路具有安装容易、价格低廉等优点,因此用得比较多。 79系列除了输出电压为负。引出脚排列不同以外,命名方法、外形等均与78系列的相同。 因为三端固定集成稳压电路的使用方便,电子制作中经常采用,可以用来改装分立元件的稳压电源,也经常用作电子设备的工作电源。电路图如图所示。 注意三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错,不然容易烧坏。一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V,否则不能输出稳定的电压,一般应使电压差保持在4-5V,即经变压器变压,二极管整流,电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。 在实际应用中,应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器(当然小功率的条件下不用)。当稳压管温度过高时,稳压性能将变差,甚至损坏。 当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源,通常采用几块三端稳压电路并联起来,使其最大输出电流为N个1.5A,但应用时需注意:并联使用的集 数字与模拟电路设计技巧 模拟与数字技术的融合 由于IC与LSI半导体本身的高速化,同时为了使机器达到正常动作的目的,因此技术上的跨越竞争越来越激烈。虽然构成系统的电路未必有clock设计,但是毫无疑问的是系统的可靠度是建立在电子组件的选用、封装技术、电路设计与成本,以及如何防止噪讯的产生与噪讯外漏等综合考量。机器小型化、高速化、多功能化使得低频/高频、大功率信号/小功率信号、高输出阻抗/低输出阻抗、大电流/小电流、模拟/数字电路,经常出现在同一个高封装密度电路板,设计者身处如此的环境必需面对前所未有的设计思维挑战,例如高稳定性电路与吵杂(noisy)性电路为邻时,如果未将噪讯入侵高稳定性电路的对策视为设计重点,事后反复的设计变更往往成为无解的梦魇。模拟电路与高速数字电路混合设计也是如此,假设微小模拟信号增幅后再将full scale 5V的模拟信号,利用10bit A/D转换器转换成数字信号,由于分割幅宽祇有4.9mV,因此要正确读取该电压level并非易事,结果造成10bit以上的A/D转换器面临无法顺利运作的窘境。另一典型实例是使用示波器量测某数字电路基板两点相隔10cm的ground电位,理论上ground电位应该是零,然而实际上却可观测到4.9mV数倍甚至数十倍的脉冲噪讯(pulse noise),如果该电位差是由模拟与数字混合电路的grand所造成的话,要测得4.9 mV的信号根本是不可能的事情,也就是说为了使模拟与数字混合电路顺利动作,必需在封装与电路设计有相对的对策,尤其是数字电路switching时,ground vance noise不会入侵analogue ground的防护对策,同时还需充分检讨各电路产生的电流回路(route)与电流大小,依此结果排除各种可能的干扰因素。以上介绍的实例都是设计模拟与数字混合电路时经常遇到的瓶颈,如果是设计12bit以上A/D转换器时,它的困难度会更加复杂。 虽然计算机计算速度很快,不过包含身边物理事象在内的输入数据都是模拟数据,因此必需透过计算机的A/D转换器,将模拟信号转换成为数字信息,不过模拟的输出信号level比数位信号低几个位数,一旦遇到外部噪讯干扰时,模拟信号会被 噪讯盖住,虽然模拟在恒时微小变化量上具有非常重要的意义,不过若被外部噪讯掩盖时就不具任何价值,尤其是温度、湿度、压力等模拟量是模拟信耗的基础,它对微弱的模拟电路具有决定性的影响。为配合数字机器高速化的趋势,今后对 高速模拟化技术的要求会越来越高。如图1所示随着数字高速化,数字信号也越来越近似模拟信号波形,为了忠实传送如此的信号必需使用模拟式的思维来往处理,也就是说高速化时代数字设计者必需同时需兼具模拟素养。 ??????????????????????精品自学考料推荐?????????????????? 全国 2019 年 7 月高等教育自学考试 模拟电路与数字电路试题 课程代码: 02314 一、单项选择题(本大题共19 小题,每小题 1 分,共 19 分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.图示电路中,U AB、 I AB分别为() A. -2V , -1A B. -2V , 1A C. 2V , 1A D. 0V , 0A 2.图示电路中,元件 A 为负载,则电流I 为() P A.U P B.U P C. ( U ) ( P) D.U 3.电路如图示,则a、 b 两点间的电位关系为() A.V a >V b B.V a-V b=-U 1+U 2 C.V a=V b D.V a-V b=U 1-U 2 4.图示电路中, A 点电位 V A为() A.-7V B.0V C.-6V D.14V 5.下列叙述正确的是() A.叠加原理适用于任何电路 B.线性电路中的电压、电流和功率都可以叠加 1 C.叠加原理只适用于线性电路中电流或电压的计算,不能用来计算功率 D.叠加原理只能用来计算线性电路中的电流 6.在纯电容交流电路中,以下关系式正确的是( U C A.X C=i U C C.-jX C=I 7.已知一交流电路的电压U =220 () A.纯电感电路 C.纯电容电路 8.反映硅稳压管稳压性能好环的技术参数是( A. 稳定电压 U Z C.最小稳定电流I Zmin ) C B U C =C D.U C=-jIX C 电流 I = 10该电路负载的性质为 B.阻容性电路 D.阻感性电路 ) B. 最大稳定电流I Zmax D. 动态电阻r z 9.一单管放大电路输入为正弦信号,输出波形如图所示,则该放大器产生了() A.交越失真 B.饱和失真 C.截止失真及饱和失真 D.截止失真 10.需要一个阻抗变换电路,要求输入电阻小,输出电阻大,应选下列哪种负反馈放大电路 () A. 电流并联 B. 电流串联 C.电压并联 D. 电压串联 11.图示的负反馈放大电路中,其级间反馈是下列哪种类型负反馈() A.电流并联 B.电压并联 C.电流串联 D.电压串联 12.在 RC 正弦波振荡器中起稳幅作用的元件,为负反馈回路中反馈电阻,其阻值与其中的 电流应具有的条件为() A. 阻值随电流增大而增大 B. 阻值始终稳定,不随电流而变 C.阻值随电流增大而减小 D. 无论阻值如何改变,电流始终稳定 13.在甲乙互补对称功放电路中,为了改善交越失真,应() 2 脉冲与数字电路A 卷答案 一、填空题 1. 0、1 2. ()F A,B,C =ABC +ABC +ABC +AB C +ABC · 3. 与、或、非 4. (1100110)2、27.625 5. 高电平(1)、低电平(0)、高阻 6. 输出、输入、无关 7. 组合逻辑电路(组合电路)、时序逻辑电路(时序电路) 8. 同时 9. 0、2、1、1、2、0 10. -3.32V 11. 取样-保持、量化、编码 12. 9、512、8 三、画图题 n+1n Q =Q 二、 12进制计数器 180进制计数器电路 四、解:由图所示电路,可知触发器的驱动方程为: 122111 Q K J K J ==== 输出方程为:n n Q Q C 12= 将驱动方程代入JK 触发器的特性方程n n n Q K Q J Q +=+1,得到状态方程 n n Q Q 11 1=+ n n n n n Q Q Q Q Q 212112 +=+ 将两级触发器的4种初态代入状态方程和输出方程计算得到状态转换表,如下表所示。根据下表提供的计算结果,画出电路的状态转换图如图所示。由状态装换图可知该电路是同步二进制加法计数器。 /Z 五、1. Y=A+B 2. Y B D A CD ABD =?+?+ 3.Y B D =+ 六、(1)B A R +=,C A G = (2)B A R +==)3,2,0(m ∑ 1D 1=0,1D 0 = 1D 2 = 1D 3 = 1; C A G == m 0C+m 1C 2D 2 = 2D 3 = 0, 2D 0 = 2D 1 = C; (3) 用74LS138实现 R A B C A BC ABC =??+?+=)7,1,0(m ∑ G A BC ABC =?+=)3,1(m ∑。 2004——2005学年第二学期期末试题《脉冲与数字电路》 一、填空(每空1分,20分) (§2-1)17、在数字逻辑电路中,基本逻辑关系为、、三种。 实现这三种逻辑功能的电路称为、、。 18、作为逻辑取值的和并不表示数值的大小,而是表示对立的两个逻辑状态。 19、与门的逻辑功能为:。 20、反相器就是,它的逻辑功能是输入低电平时,输出为;输入为高电平时输出 为。其逻辑表示式为:。 21、MOS与非门可分为、和三种类型。其中 速度较慢。 22、三态门的输出端可以输出、、三种状态。 23、三态门可作为和,常用作计算机系统中各部件的输出级。 24、代数化简法包括、、、。 25、常用的显示译码器有三种、、。 1.数字逻辑电路是指输出与输入之间存在着一定逻辑关系的电路,又简称逻辑电路。 ※2.逻辑代数最基本的运算有与运算、或运算和非运算。 3.真值表是把输入逻辑变量的各种可能取值和对应的逻辑函数值排列在一起组成的表格。 4.当且仅当决定某件事的各个事件中,任意具备一个和几个时,这件事情都能发生,那么这件事情和各个条件的关系叫或逻辑关系,逻辑式:Y=A+B (§2-2)5.逻辑函数常用的表示方法有:真值表、逻辑表达式和逻辑图。 ※(§2-3)6.与或非门电路输出与输入之间是先与、再或、后非的逻辑关系。 7.异或门实现的逻辑关系是输入相同时为0,不同时为1,其逻辑表达式为Y=A B+A B. ※8.由于TTL电路输出电阻小,一般TTL电路是不能接成线与方式的,即多个输出端不能连接在一起。9.在实际应用中,OC门不仅可实现线与逻辑,还可实现逻辑电平的变换。 10.三态门的输出端可以输出高电平、低电平、高阻态三种状态,可以看作是由两个与非门及一个二极管组成。※(§3-1)11。按照逻辑功能的不同,数字电路可分为两大类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。 12。所谓组合电路,是指在任何时刻,输出信号仅取决于该时刻的输入信号,而与先前的状态无关的电路。13。卡诺图就是将真值表按一定的规则转换成相应变量的方格图。 模拟电路与数字电路的区分 模拟电路与数字电路的区分 一、双极型晶体管模拟电路与双极型晶体管数字电路 双极型晶体管模拟电路中,集电极(C)与发射极(E)之间的电流大约为基极(B)与发射极(C)之间电流的数十倍到数百倍,而且该电流不可过大或过小,否则会引起输出信号的严重失真;其集电极电压的大小是一个介于电源电压与地电压(OV)中间的某一个数值。 而在双极型晶体管数字电路中,当基极(B)有信号电流流过时,即当基极(B)处于高电位时,或者按照数字电路中的术语讲,当输入信号为1时,集电极(C)与发射极(E)之间处于导通状态,流过的电流很大,集电极(C)电压等于发射极(E)电压,或者说集电极(C)电压等于地电压(OV),按照数字电路中的术语就是输出为0; 反过来,当基极(B)没有信号电流流过时,即当基极(B)处于低电位时,或者按照数字电路中的术语讲,当输入信号为O 时,集电极(C)与发射极(E)之间处于截止状态,几乎没有电流流过,集电极(C)电压等于电源电压,按照数字电路中的术语就是输出为1,集电极电压只会是OV 和电源电压两种状态中的一种 二、场效应晶体管(FET)构成的数字电路 为了降低数字集成电路的功耗,一般都利用场效应晶体管,将其制作成CMOS(complementarymetal oxide semiconductor,互补式金属氧化物半导体)集成电路。将双极型晶体管数字电路内的双极型晶体管,改换成场效应晶体管(Field Effect Transistor, FET) 后,构成的场效应晶体管数字电路。虽然当我们在场效应晶体管的栅极加上适当电压以后,其源极和漏极之间可以形成与该电压成正比的电流流动,该现象类似于在双极型晶体管电路中发射极和集电极之间会有与基极电流成正比的电流流动一样;但是场效应晶 体管在数字电路中,所利用的仅仅是源极和漏极之间导通与截止两种状态,而不是利用这种源极和漏极之间流动的与栅极电压成正比的电流。源极和漏极之间的导通状态,称为"开",用"1" 或者"ON" 表示;截止的状态,称为"关",用"0"或者"OFF"表示。 不过,在真实的场效应晶体管数字电路中,为了使输出信号更为稳定以及大幅度地降低功耗,采用了另外一个场效应晶体管取代双极型晶体管数字电路中漏极负载电阻的方法。在取代负载电阻所使用的场效应晶体管的栅极上,也施加信号电压,不过其信号电压的相位与原有的场效应晶体管栅极上所加的信号电压相位刚好相反。这时候,虽然当原有的场效应晶体管的输入为"1" 时,即处于导通状态时,输出仍然为"0"; 但是,由于取代负载电阻的场效应晶体管处于截止状态,原有的场效应晶体管中却几乎没有电流流通,也就是消耗的功率微乎其微。反之,当原有的场效应晶体管的输入为"0" 时,即处于截止状态时,输出仍然为"1"; 但是,由于这时候取代负载电阻的场效应晶体管处于导通状态,因而输出端的电压更接近于电源电压。换句话说,其输出端的"0"是更加彻底的"0" ,输出端的勺"是更加彻底的"1" ,因此输出信号更加稳定。正是由于这种低功耗电路的出现,才使得大规模集成电路和超大规模集成电路的制作成为可能。脉冲与数字电路——模拟试题一及答案
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