计算机导论44—直流电源-数模信号-数字逻辑.ppt

4.4 4.4 直流稳压电源直流稳压电源 直流稳压电源系统直流稳压电源系统 稳压电源电路原理图稳压电源电路原理图 AC-DC适配器适配器 线性集成稳压器线性集成稳压器 低压差稳压器低压差稳压器1直流稳压电源直流稳压电源AC-DC适配器适配器直流稳压电源系统稳压稳压电路电路后级后级滤波滤波变压器变压器整流器整流器前级前级滤波滤波2目目 录录 直流稳压电源系统直流稳压电源系统 稳压电源电路原理图稳压电源电路原理图 AC-DC适配器适配器 线性集成稳压器线性集成稳压器 低压差稳压器低压差稳压器3稳压电源电路原理图7805LNKT11A保险管保险管D4D3D1D2C1C2C3C41000F/25V103470F/16V10341N4007集成稳压器集成稳压器+5直流输出直流输出R发光二极管发光二极管AC-DC适配器适配器工频变压器工频变压器整流器整流器前级滤波器前级滤波器稳压器稳压器后级滤波器后级滤波器4目目 录录 直流稳压电源系统直流稳压电源系统 稳压电源电路原理图稳压电源电路原理图 AC-DC适配器适配器 线性集成稳压器线性集成稳压器 低压差稳压器低压差稳压器5AC-DC适配器工频变压器将将220V交流电网电压降低，输出仍为工频交流；交流电网电压降低，输出仍为工频交流；有效值为所需的电压值，例如有效值为所需的电压值，例如220：9的工频电压器输的工频电压器输出电压有效值就为出电压有效值就为9V。220V9V变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。的绕组叫次级线圈。6AC-DC适配器整流器整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。电压。+-交流正半周的交流正半周的电流流向及在电流流向及在负载两段形成负载两段形成的电压波形的电压波形交流负半周的交流负半周的电流流向及在电流流向及在负载两段形成负载两段形成的电压波形的电压波形+-+-+-7AC-DC适配器前级滤波输入波形输入波形输出波形输出波形电源滤波器工作波形电源滤波器工作波形C2C1等效电路等效电路C1RLD8目目 录录 直流稳压电源系统直流稳压电源系统 稳压电源电路原理图稳压电源电路原理图 AC-DC适配器适配器 线性集成稳压器线性集成稳压器 低压差稳压器低压差稳压器9集成稳压器AC-DC输出的直流电压是不稳定的；输出的直流电压是不稳定的；输出电压会随着输出电压会随着电网电压波动电网电压波动和和负载的轻重负载的轻重而变化，因而必须进行稳压。而变化，因而必须进行稳压。220V9V负载负载AC-DC适配器适配器负载负载AD-DC输出已经是直流电压，为什么还需要稳压？输出已经是直流电压，为什么还需要稳压？10集成稳压器线性集成稳压器线性集成稳压器7805简介简介简介简介输出输出输出输出输入输入输入输入缺点缺点缺点缺点固定固定5V输出的集成三段线性稳压输出的集成三段线性稳压器，内部有类似稳压管的电压基准器，内部有类似稳压管的电压基准源，利用深度负反馈将输出控制在源，利用深度负反馈将输出控制在5V。最大输入电压最大输入电压36V最低输入电压为最低输入电压为7.5V最大输出电流最大输出电流1A在一定范围内不受电网电压和负载轻在一定范围内不受电网电压和负载轻重的影响重的影响 效率低效率低 压差变大，损耗变的更大压差变大，损耗变的更大输入输出压差不能低于输入输出压差不能低于2.5V在一些低压差在一些低压差场合无法使用场合无法使用11目目 录录 直流稳压电源系统直流稳压电源系统 稳压电源电路原理图稳压电源电路原理图 AC-DC适配器适配器 线性集成稳压器线性集成稳压器 低压差稳压器低压差稳压器12集成稳压器低压差(LDO)稳压器线性稳压器要求输入电压比输出高线性稳压器要求输入电压比输出高2.5V，这在，这在4.5V(3节电池节电池)转转3.3V场合无法满足应用要求。场合无法满足应用要求。LDO-Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器，可以满足低压低压差线性稳压器，可以满足低压差输出。差输出。最大输出电流可达最大输出电流可达500mA负载负载500mA时典型压差低至时典型压差低至300mV输入电压范围输入电压范围2.3V5.5V1.8V、2.85V和和3.3V三种固定电压三种固定电压CAT621913集成稳压器低压差(LDO)稳压器LDOLow Dropout Regulator,低压差线性稳压器。低压差线性稳压器。CAT6219CAT6219输入输入输出输出TV4.53.33.60 LDO的使用可充分耗尽电池电能，提高电池使用效率。的使用可充分耗尽电池电能，提高电池使用效率。14 4.5.1 模模拟拟信号信号 4.5 模拟信号和数字信号 4.5.2 数字信号数字信号 4.5.3 数字信号的数字信号的电电学学描述描述 15 模拟信号模拟信号 概概概概 念念念念u 在自然界中在自然界中,我们可以感知的我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为在时间和幅值上都是连续的物理量称为模拟信号模拟信号;流星的流星的速度速度 阳光的阳光的温度温度 朋友的朋友的声音声音16概概概概 念念念念u 在自然界中在自然界中,我们可以感知的我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为在时间和幅值上都是连续的物理量称为模拟信号模拟信号;u 在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号,这种连续变化的这种连续变化的电信号也是模拟信号。电信号也是模拟信号。温度传感器温度传感器Air Flow 模拟信号模拟信号 模拟电信号模拟电信号17 处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。模拟放大电路参数不模拟放大电路参数不同，放大倍数不一样同，放大倍数不一样 模拟信号电路模拟信号电路 18以波形的形式以波形的形式传输传输，容，容易受其他信号的干易受其他信号的干扰扰而而失真失真变变形，且在形，且在传输过传输过程中保密性差程中保密性差模模拟拟信号用磁信号用磁盘盘和磁和磁带带进进行存行存储储，易，易损损坏坏模模拟拟信号信号电电路分析路分析难难度度大，容易受干大，容易受干扰扰不易于运算不易于运算不易于存储不易于存储不易于传输不易于传输 模拟信号的特点模拟信号的特点 19 4.5.1 模模拟拟信号信号 目 录 4.5.2 数字信号数字信号 4.5.3 数字信号的数字信号的电电学学描述描述 20 与模拟信号对应，在一系列离散的时间点上对物理量以一定的分辨与模拟信号对应，在一系列离散的时间点上对物理量以一定的分辨率进行取值（采样），得到一系列离散的数字量。率进行取值（采样），得到一系列离散的数字量。数字信号的引入数字信号的引入 21 与模拟信号对应，在一系列离散的时间点上对物理量以一定的分辨与模拟信号对应，在一系列离散的时间点上对物理量以一定的分辨率进行取值（采样），得到一系列离散的数字量。率进行取值（采样），得到一系列离散的数字量。数字信号的引入数字信号的引入 22 将这些离散的数字量均用将这些离散的数字量均用0 0和和1 1组成的二进制数值来表示，即为数字组成的二进制数值来表示，即为数字信号。信号。00010000001000000011000001000000以以0 0和和1 1的形式的形式进进行行传输传输，不易受其它不易受其它杂杂散信号的散信号的干干扰扰数字信号可以存放到数字信号可以存放到FlsahFlsah和和ROMROM的器件中，的器件中，比如比如U U盘盘，SDSD卡等卡等只有只有0 0和和1 1两种代两种代码码易于运算易于运算易于存储易于存储易于传输易于传输例如某个时刻的温度是例如某个时刻的温度是3700100101 数字信号的特点数字信号的特点 23 4.5.1 模模拟拟信号信号 目 录 4.5.2 数字信号数字信号 4.5.3 数字信号的数字信号的电电学学描述描述 24 数字信号是一组由数字信号是一组由0 0和和1 1表示的二进制数值，在数字电路中，通常表示的二进制数值，在数字电路中，通常用低电平表示用低电平表示0 0，用高电平表示，用高电平表示1 1。数字信号的电学描述数字信号的电学描述 5V5V电压系统电压系统3.3V V电压系电压系统统10正逻辑正逻辑 3.5V 1.5V -0.5V 2.3V 1V-0.3V 5.5V 3.6V 高电平高电平低电平低电平25 数字信号的电学描述数字信号的电学描述 5V5V电压系统电压系统3.3V V电压系电压系统统10负逻辑负逻辑 3.5V 1.5V -0.5V 2.3V 1V-0.3V 5.5V 3.6V 数字信号是一组由数字信号是一组由0 0和和1 1表示的二进制数值，在数字电路中，通常表示的二进制数值，在数字电路中，通常用低电平表示用低电平表示0 0，用高电平表示，用高电平表示1 1。高电平高电平低电平低电平26 以以5V5V的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的电压值不同，但在允许的高电压值不同，但在允许的高/低电平范围内，就有确定的二值信号。低电平范围内，就有确定的二值信号。高电平范围高电平范围低电平范围低电平范围t电压电压(V)123450101010 数字信号高低电平并不是指一个精确的电压值，而是一段电压范围，所以数字信号高低电平并不是指一个精确的电压值，而是一段电压范围，所以数字信号具有很好的强壮性，不易受干扰。数字信号具有很好的强壮性，不易受干扰。数数字字信信号号 数字信号的电学描述数字信号的电学描述 27模拟和数字信号模拟和数字信号p模拟信号是在时间模拟信号是在时间和幅值上都是连续和幅值上都是连续的信号。的信号。p用用0 0和和1 1表示的二表示的二进制数值是数字进制数值是数字信号。信号。p不易传输，计算和不易传输，计算和存储，很容易受干存储，很容易受干扰。扰。p易于传输，计算易于传输，计算和存储，很强的和存储，很强的抗干扰能力。抗干扰能力。模拟和数字信号总结模拟和数字信号总结 28 4.6.1 基本逻辑运算基本逻辑运算 4.6 4.6 逻辑代数逻辑代数 4.6.2 常用逻辑运算常用逻辑运算 逻辑代数总结逻辑代数总结29 计计算机中存在算机中存在这样这样的的变变量，它的量，它的值值只有只有0和和1，而，而这这2个个值值并不代并不代表数表数值值，而是代表某种因果关系，称，而是代表某种因果关系，称这样这样的的变变量量为为二二值变值变量，量，这样这样因果关系的运算称因果关系的运算称为逻辑为逻辑运算。运算。AL开关开关A A断开表示断开表示0 0灯灯L L灭表示灭表示0 0开关开关A A闭合表示闭合表示1 1 灯灯L L亮表示亮表示1 1AL 逻辑运算逻辑运算 30ABLABLABLABL000010100111000010100111只有当这事件的所有条件满足之后，事件才会发生。只有当这事件的所有条件满足之后，事件才会发生。与逻辑运算与逻辑运算 L=ABL=AB断开表示断开表示0 0灯灭表示灯灭表示0 0闭合表示闭合表示1 1 灯亮表示灯亮表示1 131L=ABL=ABL=ABL=AB只有当这事件的只有当这事件的所有条件所有条件满足之后，事件才会发生。满足之后，事件才会发生。与逻辑运算与逻辑运算ABL00001010011132L LABLABL000011101111000011101111L=AL=A +B B只要当事件的所有条件中的任一条件满足之后，事件就会发生。只要当事件的所有条件中的任一条件满足之后，事件就会发生。或逻辑运算或逻辑运算断开表示断开表示0 0灯灭表示灯灭表示0 0闭合表示闭合表示1 1 灯亮表示灯亮表示1 133L=AL=A +B BL=AL=A +B B只要当事件的所有条件中的只要当事件的所有条件中的任一条件任一条件满足之后，事件就会发生。满足之后，事件就会发生。或逻辑运算或逻辑运算ABL00001110111134 非非逻辑运算逻辑运算L=L=A AL=L=A A非运算是一种单值运算，又称反运算，输出等于输入的取反。非运算是一种单值运算，又称反运算，输出等于输入的取反。AL0110011035 4.6.1 基本逻辑运算基本逻辑运算 4.6.2 常用逻辑运算常用逻辑运算 逻辑代数总结逻辑代数总结目目 录录36ABL00AB011011001000100111L=L=A A B BA A B BL L=将与逻辑和非逻辑组合就成了与非逻辑。将与逻辑和非逻辑组合就成了与非逻辑。与非逻辑运算与非逻辑运算37ABL00A+B011011101110110100L=L=A+BA+BA+BA+BL=L=将或逻辑和非逻辑组合就成了或非逻辑。将或逻辑和非逻辑组合就成了或非逻辑。或非或非逻辑运算逻辑运算38ABL000110110011L=L=A A B B0011 当两个输入的变量相同结果就为当两个输入的变量相同结果就为0 0，不同结果就为，不同结果就为1 1，这就是异或逻辑。，这就是异或逻辑。异或异或逻辑运算逻辑运算B BL=L=A A B B =B B +A A A A39 4.6.1 基本逻辑运算基本逻辑运算 4.6.2 常用逻辑运算常用逻辑运算 逻辑代数总结逻辑代数总结目目 录录40 L=AB L=A+B逻辑逻辑代数代数L=ABL=A+B L=A L=A B_总共讲解总共讲解6 6个运算符，其中只有非运算是一种单变量的运算。个运算符，其中只有非运算是一种单变量的运算。逻辑运算总结逻辑运算总结基本基本逻辑逻辑运算运算常用常用逻辑逻辑运算运算与非运算与非运算或非运算或非运算异或运算异或运算非运算非运算或运算或运算与运算与运算41