[电工电子技术]-第九章数字电路.ppt
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1、下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 电工电子技术-第九章数字电路 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 模拟信号：模拟信号：模拟信号：模拟信号：随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时
2、间连续变化的信号第九章第九章 数字电路数字电路模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号1.1.模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号t t三角波信号三角波信号三角波信号三角波信号t t下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流如整流如整流如整流电路
3、、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中，晶体三极管通常工作在放大晶体三极管通常工作在放大晶体三极管通常工作在放大晶体三极管通常工作在放大区。区。区。区。2.2.数字信号数字信号数字信号数字信号 是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波尖
4、顶波尖顶波尖顶波t矩形波矩形波矩形波矩形波t下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路，它注重，它注重，它注重，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。在数字电路中，在数字电路中，在数字电路中，在数字电路中，晶体晶体晶体晶体三极管三极管三极管三极管一般工作在截
5、止一般工作在截止一般工作在截止一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。区和饱和区，起开关的作用。区和饱和区，起开关的作用。区和饱和区，起开关的作用。脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号正脉冲：正脉冲：正脉冲：正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：负脉冲：负脉冲：负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低如：如：如：如：0+3V0-3V正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲0+3V0-3V负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 第一节第一节 数数
6、制与编码制与编码 一、数制一、数制 数数制制是是计计数数进进位位制制的的简简称称。在在日日常常生生活活和和生生产产中中，人人们们习习惯惯用用十十进进制制数数，而而在在数数字字电电路路和和计计算算机机中中，只只能能识识别别“0 0”和和“1 1”构构成成的的数数码码，所所以以经经常常采采用用的的是是二二进进制数、八进制数和十六进制数。制数、八进制数和十六进制数。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.十进制数（十进制数（DecimalDecimal）、十十进进制制数数有有0 09 9共
7、共1010个个数数码码，计计数数“基基数数”为为1010。数数的的组组成成自自左左向向右右由由高高位位到到低低位位排排列列，计计数数时时，“逢逢十十进进一一，借借一一当当十十”。数数码码在在不不同同的的位位置置代代表表的的数数值值不不同同，称称之之为为“位位权权”或或简简称称为为“权权”。例例如如，十十进进制制数数616可表示为可表示为 616=610211016100 其中其中102、101、100分别为百位、十位和个位的分别为百位、十位和个位的“权权”，也即相应位的数码，也即相应位的数码 1所代表的实际数值。所代表的实际数值。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电
8、工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 2.2.二进制数（二进制数（BinaryBinary）二二进进制制数数由由0 0和和1 1两两个个数数码码组组成成。它它的的组组成成也也遵遵循循自自左左向向右右由由高高位位到到低低位位排排列列，每每个个数数位位的的位位权权值值为为2 2的的幂幂，计计数数时时，“逢二进一，逢二进一，借一当二借一当二”。也就是说，二进制数的计数基数为。也就是说，二进制数的计数基数为2 2。一个二进制数一个二进制数1101按权展开可以表示为：按权展开可以表示为：（11011101）2 2=1=12 23 3+1+12 22 20 02
9、21 11 12 20 0下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 3.3.二二-十进制数十进制数间的转换间的转换1 1）二进制数转换成十进制数）二进制数转换成十进制数乘权相加法乘权相加法将二进制数按位权展开后相加，将二进制数按位权展开后相加，即得等值的十进制数。即得等值的十进制数。例如例如（100101100101）2 2=1=12 25 50 02 24 40 02 23 31 12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 32320 00 04 40+10+1 （37）10 下
10、一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 任任意意十十进进制制数数转转换换为为二二进进制制数数，采采用用“除除2 2取取余余”法法可可求求得得该该十十进进制制数数对对应应的的二二进进制制数数。例例如如，将将十十进进制制数数3737转转换换成成二二进制数。进制数。2|371 K0=1 2|18.0K1=0 2|9.1K2=1 2|4.0K3=0 2|2.0K4=0 2|1.1K5=1 0 K6=0 2）十进制数转换成二进制数）十进制数转换成二进制数可得（37）10=（100101）2 下一页下一页
11、章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 二、编码二、编码 编码是用数字或某种文字和符号来表编码是用数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的过程。十进制编码或示某一对象或信号的过程。十进制编码或某种文字和符号的编码难于用电路来实现，某种文字和符号的编码难于用电路来实现，在数字电路中一般采用二进制数。用二进在数字电路中一般采用二进制数。用二进制数表示十进制数的编码方法称二一十进制数表示十进制数的编码方法称二一十进制编码，又称制编码，又称BCD码。常用的码。常用的BCD码有码有8421码、码、5421码、码
12、、2421码等编码方式。以码等编码方式。以8421码为例，码为例，8421分别代表对应二进制位分别代表对应二进制位的权，即当哪一位二进制位为的权，即当哪一位二进制位为1时，所代表时，所代表的十进制数为相应的权。的十进制数为相应的权。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 二、编码二、编码8421码与十进制码的对照关系：码与十进制码的对照关系：十迸制数码十迸制数码 8421码码 十进制数码十进制数码 8421码码 0 0000 5 0101 1 0001 6 0110 2 0010 7 011
13、1 3 0011 8 1000 4 0100 9 1001下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 第二节第二节 逻辑逻辑门电路门电路 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻
14、辑关系(因果关系因果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。基本逻辑关系为基本逻辑关系为“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”三三种。种。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 一、一、“与与”门电路门电路 1“与与”逻辑关系逻辑关系 图图9-l所示电路中只有当开关所示电路中只有当开关S1和和S2全全部接通时，灯部接通时，灯EL才亮，否则灯才亮，否则灯EL就灭，这就灭，这表明只有当全部条件表明只有当全部条件(开关开关Sl、S2均接通均接通)同时具备时，结果同时具备时
15、，结果(灯灯EL亮亮)才会发生。这才会发生。这种因果关系称种因果关系称“与与”逻辑关系。逻辑关系。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 2“与”门电路 能实现能实现“与与”逻辑功能的电路称逻辑功能的电路称“与与”门电路，简称门电路，简称“与与”门。图门。图9-2所示为具有所示为具有两个输入端的二极管两个输入端的二极管“与与”门电路及其逻门电路及其逻辑符号。图中辑符号。图中A、B为输入端，为输入端，L为输出端。为输出端。设输入只有高电平设输入只有高电平3V和低电平和低电平0V。下一页下一页章
16、目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “与与”门电路工作原理门电路工作原理 (1)=0V时，二极管时，二极管VDl、VD2均导通，输出均导通，输出=0.7V。(2)=0V，=3V时，时，VD1管两端正管两端正向电压高而优先导通，向电压高而优先导通，=0.7V，VD2管管反偏截止。反偏截止。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “与与”门电路工作原理门电路工作原理 (3)=3V，=0V时，时，VD2管
17、优先导通，管优先导通，=0.7V，VD1管反偏截止。管反偏截止。(4)=3V时，时，VD1、VD2两管均导通，两管均导通，=3.7V下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “与与”门电路工作原理门电路工作原理 结论结论:只有当输入端只有当输入端A、B同时为高电同时为高电平时，输出才是高电平；平时，输出才是高电平；A、B中只要有一中只要有一个是低电平，输出即为低电平。可见个是低电平，输出即为低电平。可见L和和A、B之间是之间是“与与”逻辑关系。逻辑关系。“与与”逻辑的逻逻辑的逻辑表达式为：辑表
18、达式为：L=AB下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “与与”门电路工作原理门电路工作原理 “与与”门电路门电路的真值表，如表的真值表，如表9-l所列。所列。“与与”门的逻辑功能门的逻辑功能是：是：“有有0出出0，全，全1出出1”。表表9-l 9-l“与与”门门真值真值表表A AB BL L0 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 1下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高
19、等教育出版社 二、二、“或或”门电路门电路 1“或或”逻辑关系逻辑关系 在图示电路中，只要开关在图示电路中，只要开关S1或或S2中有一个中有一个(或一个以上或一个以上)接通，灯接通，灯EL就亮；只有当全部就亮；只有当全部开关断开时，灯开关断开时，灯EL才灭，这表才灭，这表明在决定一事件的结果。明在决定一事件的结果。(灯灯EL亮亮)的各条件中，只要有一的各条件中，只要有一个个“或或”一个以上条件具备时，一个以上条件具备时，结果就会发生。这种因果关系结果就会发生。这种因果关系称称“或或”逻辑关系。逻辑关系。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲
20、主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 二、二、“或或”门电路门电路 2“或或”门电路门电路 能实现能实现“或或”逻辑功能的门电路称逻辑功能的门电路称“或或”门电路，简称门电路，简称“或或”门。具有两个输入门。具有两个输入端的二极管端的二极管“或或”门电路及其逻辑符号如门电路及其逻辑符号如图所示。图所示。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “或”门的逻辑功能 分析可知，只要输入端分析可知，只要输入端A、B中有一个中有一个为高电平，输出即为高电平；只有当输入为高电平，输出即为高
21、电平；只有当输入均为低电平时，输出才是低电平。可见均为低电平时，输出才是低电平。可见L与与A、B 之间是之间是“或或”逻辑关系。逻辑关系。“或或”门的逻辑功能：门的逻辑功能：“有有l出出l，全，全0出出0”。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 “或”门的逻辑功能 “或或”门电路的真门电路的真值表如表值表如表9-2所示。所示。“或或”门表达式门表达式:L=A+B表表9-2 9-2“或或”门门真值真值表表A A B B L L0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 11 1 0 0 1 1
22、1 1 1 1 1 1下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 三、三、“非非”门电路门电路 1“非非”逻辑关系逻辑关系 图中开关图中开关S与灯与灯EL并联，当开关并联，当开关S断开断开时灯时灯EL亮，而亮，而S接通时灯接通时灯EL灭，这表明事灭，这表明事件的结果件的结果(灯灯EL亮亮)和条件和条件(开关开关S)总是呈相总是呈相反状态。这种因果关系称反状态。这种因果关系称“非非”逻辑。逻辑。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、
23、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 三、三、“非非”门电路门电路 2“非非”门电路门电路 能实现能实现“非非”逻辑功能的门电路称逻辑功能的门电路称“非非”门电路，简称门电路，简称“非非”门。由三极管组成门。由三极管组成的的“非非”门电路及逻辑符号如图所示。门电路及逻辑符号如图所示。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 三、三、“非非”门电路门电路 图中，三极管工作在饱和和截止两种工图中，三极管工作在饱和和截止两种工作状态，它的输出信号与输入信号为作状态，它的输出信号与输入信号为“反反相
24、相”关系，即输入高电平，输出低电平；关系，即输入高电平，输出低电平；输入低电平，输出高电平。因此，输入低电平，输出高电平。因此，“非非门只有一个输入端和一个输出端。门只有一个输入端和一个输出端。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 三、三、“非非”门电路门电路 “非非”门的逻辑表达式门的逻辑表达式为：，式中，读作为：，式中，读作“A非非”或或“A反反”。“非非”门的真值表如表门的真值表如表9-3所示。所示。“非非”门的逻门的逻辑功能是辑功能是“有有0出出1，有有l出出0”。表表9-9-3
25、3“非非”门真门真值表值表A AY Y0 01 11 10 0下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 四、复合逻辑门四、复合逻辑门 1“与非与非”门门 在在“与与”门后面接一个门后面接一个“非非”门，就构成门，就构成“与非与非”门，其逻辑结构及符号如图所示。门，其逻辑结构及符号如图所示。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 电工电子技术基础电工电子技术基础 赵承荻、周玲主编赵承荻、周玲主编 高等教育出版社高等教育出版社 1“与非与非”门门 “与非与非”门的逻辑表门的逻辑表达式为：达式
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