《7單元七數(shù)字電路.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《7單元七數(shù)字電路.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.鐢?shù)瀛愭暀妗堟暀瀛﹁錃g.ppt（182頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、2021/12/25,電工電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）,竇敬仁 主編,全國中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校汽車類專業(yè)通用教材,2021/12/25,直流電路,交流電路,磁路和變壓器,電機(jī),單元一,單元二,單元三,單元四,單元五,晶體二極管和晶閘管及其應(yīng)用,放大電路基礎(chǔ),單元六,單元七,數(shù)字電路,緒論,單元七 數(shù)字電路,單元七 數(shù)字電路,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ)課題二 門電路課題三 觸發(fā)器課題四 數(shù)字邏輯部件單元小結(jié)實訓(xùn)一 基本門電路的邏輯功能實訓(xùn)二 觸發(fā)器實訓(xùn)三 計數(shù)、移位寄存器、譯碼、顯示器,單元七 數(shù)字電路,數(shù)字電路是近代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。數(shù)字技術(shù)在近十年來得到飛速的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)、IT革命、數(shù)字電視、數(shù)字廣播、手

2、機(jī)、計算機(jī)，每天各種類似的信息充斥著這個社會，它已經(jīng)日益滲透到我們社會的方方面面，其中扮演著重要角色的便是以數(shù)字技術(shù)為核心的計算機(jī)信息處理和信息通信技術(shù)。因此，了解和掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論及其分析方法就顯得十分重要。,單元七 數(shù)字電路,在電子電路技術(shù)中，描述各種物理量的電信號通常分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。上一單元所講的各類放大電路中輸入、輸出信號都是連續(xù)變化的電流或電壓，它屬于模擬電路。盡管模擬電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單、無須進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，但它也存在著許多缺點(diǎn)，如由于受內(nèi)外部影響，模擬信號在記錄、編輯、存儲、傳送和重放過程中，易受到各種干擾和破壞，使輸出信號變得失真；要達(dá)到較高的要求就

3、需要通過很高精度的原材料或機(jī)械部分來完成，從而增加成本。正是由于模擬電路存在以上缺點(diǎn)，現(xiàn)在更多的場所采用數(shù)字電路或利用數(shù)字電路來更簡便地處理復(fù)雜的模擬信號。如在現(xiàn)代汽車行業(yè)上得到廣泛應(yīng)用的計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化儀表、檢測儀器，都是建立在數(shù)字電路的基礎(chǔ)之上的。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),預(yù)備知識：模擬電路基礎(chǔ)知識、二極管特性、三極管特性。 一、數(shù)字電路及其特點(diǎn) 1概述 電信號通?？梢苑殖蓛深悾阂活愂窃跁r間上和數(shù)值上連續(xù)的信號，稱為模擬信號，汽車中應(yīng)用了許多傳感器，來自傳感器的輸入信號大多為模擬信號，如傳感器檢測到的溫度、發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速（圖7-1）、燃油流量等都屬于模擬信號，對模擬信號進(jìn)行傳輸、處理的電子線

4、路稱為模擬電路，上一單元中放大電路就屬于模擬電路；另一類是時間上和數(shù)值上都是不連續(xù)的離散量，稱為數(shù)字信號，如汽車運(yùn)行數(shù)字式速度表上的讀數(shù)、汽車?yán)锍瘫淼淖x數(shù)以及防失竊報警燈信號（圖7-2）等，數(shù)字電路就是用于處理數(shù)字信號的電路。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),圖7-2 矩形波波形（防失竊報警燈）,圖7-1 模擬信號波形（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),脈沖是指在短促時間內(nèi)電壓或電流突然變化的信號。典型的脈沖波形如圖7-3所示。廣義地講，數(shù)字電路就是一種脈沖電路。如汽車上計算機(jī)控制燃料噴嘴時發(fā)出的脈沖（圖7-4）、曲軸各類傳感器的波形都屬于脈沖波。,圖7-3 典型的數(shù)字波形,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),圖7

5、-4 計算機(jī)控制燃料噴嘴時發(fā)出的脈沖圖,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),盡管數(shù)字電路中數(shù)字信號主要是矩形波和方波，但實際上矩形波并非如圖7-2所示那么理想地突升突降，實際的矩形波波形如圖7-5所示。,圖7-5 實際的矩形波波形,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),主要參數(shù)如下： 脈沖幅度A：脈沖信號變化的最大值。 脈沖上升沿x：從脈沖幅度的10%上升到90%所需的時間。 脈沖下降沿：從脈沖幅度的90%下降到10%所需的時間。 脈沖寬度r：從上升沿的脈沖幅度的50%到下降沿的脈沖幅度的50%所需的時間，這段時間也稱為脈沖持續(xù)時間。 脈沖周期T：周期性脈沖信號相鄰兩個上升沿（或下降沿）的脈沖幅度的10%的兩點(diǎn)之間的時間間

6、隔。 脈沖頻率：單位時間的脈沖數(shù)，=1/。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),2數(shù)字電路的特點(diǎn) 數(shù)字信號在時間和數(shù)值上是不連續(xù)的，所以它在電路中只能表現(xiàn)為信號的有、無（或信號的高、低電平）兩種狀態(tài)。數(shù)字電路中用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”來代表低電平和高電平兩種狀態(tài)，數(shù)字信號便可用“0”和“1”組成的代碼序列來表示。 高電平、低電平是用來描述電位的高低。高低電平不是一個固定值，而是一個電平變化范圍，如圖7-6所示。如在5V集成邏輯門電路中，規(guī)定2.4V以上為高電平，0.4V以下為低電平。2.4V以上的電壓譯為“1”，0.4V以下的電壓譯為“0”，若處于0.4V到2.4V之間則電路不能正確識別，正常情況下不允許電

7、路的輸出電平處于兩者之間。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),圖7-6 高低電平的范圍,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),實際應(yīng)用時，高電平與低電平既要有差距，又要有一個適當(dāng)?shù)姆秶駝t在差距太大時容易造成電路復(fù)雜化，而在差距過小時又容易造成識別的可靠性降低。 數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)： 由于數(shù)字電路中這種只有“0”和“1”兩種電平狀態(tài)的信號，那么對數(shù)字電路的工作要求就是能夠可靠地區(qū)別信號為“0”和信號為“1”兩種狀態(tài)，因此對數(shù)字電路的精度要求不高，使得其抗干擾能力得到大大加強(qiáng)。 數(shù)字電路的穩(wěn)定性和可靠性很高。 可以用廉價的材料作為記錄媒體，無須精密機(jī)械系統(tǒng)和精密原材料，降低了生產(chǎn)成本。 功能強(qiáng)，電路簡單不復(fù)雜。 信號傳遞時不

8、容易失真，干擾信號易分離，信號傳輸速率高，保密性能好。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),數(shù)字電路與模擬電路相比有很大的不同，在數(shù)字電路中，研究的主要問題是電路的邏輯功能，即輸入信號的狀態(tài)和輸出信號的狀態(tài)之間的關(guān)系。 數(shù)字電路的主要特點(diǎn)： 電路中工作的晶體管多數(shù)工作在開關(guān)狀態(tài)。 研究對象是電路的輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。 分析工具是邏輯代數(shù)。 表達(dá)電路的功能主要用真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式及波形圖等。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),二、數(shù)的進(jìn)制 數(shù)字電路中經(jīng)常遇到計數(shù)問題。在日常生活中我們已經(jīng)習(xí)慣使用十進(jìn)制，而在數(shù)字電路中多采用二進(jìn)制，有時也采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制。 1二進(jìn)制 二進(jìn)制是用兩個不同的數(shù)碼0，1來表示數(shù)的。

9、其計數(shù)規(guī)律是“逢二進(jìn)一”，如1+1=10，所以二進(jìn)制就是以2為基準(zhǔn)的計數(shù)體系。每一數(shù)碼代表的數(shù)值同樣是不一樣的。二進(jìn)制從低位算起，二進(jìn)制整數(shù)第一位的權(quán)（二進(jìn)制中不同數(shù)位的數(shù)字代表的數(shù)）為20，第二位的權(quán)為21，第三位的權(quán)為22，第n的權(quán)為2n-1，。權(quán)乘上對應(yīng)該位上的數(shù)碼就是該位的權(quán)數(shù)。如：（11011001）2中第3位的權(quán)為22=4，權(quán)數(shù)為022=0，第4位的權(quán)為23=8，權(quán)數(shù)為123=8。各位的權(quán)數(shù)如圖7-7所示。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),圖7-7 二進(jìn)制各位的權(quán)值,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),2二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的對應(yīng)關(guān)系與互相轉(zhuǎn)換 要把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，采用“乘權(quán)相加法”即可，即將二進(jìn)制

10、各位按對應(yīng)的權(quán)進(jìn)行相加即得。 例71 把（11011011）2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 解：（11011011）2 =127+126+025+124+123+022+121+120=（219）10 任意一個二進(jìn)制數(shù)都可以方便地轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換方法為：（M）2=Kn-12n-1+Kn-22n-2+K121+K020=Ki2i 要把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，可采用“除2取余數(shù)法”。將十進(jìn)制數(shù)連續(xù)除以2，直至其商為0。將余數(shù)按照以下順序排列：先得到的余數(shù)為最低位，最后得到的余數(shù)為最高位，得到的就是二進(jìn)制數(shù)。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),例72 將（219）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 圖7-8十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)解：按

11、除2取余數(shù)法逐步計算，過程如圖7-8所示。結(jié)果即為（219）10=（11011011）2。 由于用二進(jìn)制表示數(shù)字位數(shù)太多，實際還經(jīng)常用到8進(jìn)制和16進(jìn)制，它們的轉(zhuǎn)換規(guī)則是類似的。這里不再作詳細(xì)介紹。,圖7-8 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),38421BCD BCD碼是利用若干個二進(jìn)制數(shù)位來表示一位十進(jìn)制數(shù)的編碼。其中8421BCD碼較為常用，它是以4個二進(jìn)制位代表1個十進(jìn)制數(shù)。從左到右，每個二進(jìn)制位的權(quán)分別是8、4、2、1。 例73 將（219）10轉(zhuǎn)換為8421BCD碼。 解：首先分解各個數(shù)，得（2）10=（0010）8421BCD，（1）10=（0001）8421BCD，（9

12、）10=（1001）8421BCD。 組合即得（219）10=（001000011001）8421BCD。 由于十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為8421BCD碼時不須對個位進(jìn)行相加，只對每位數(shù)進(jìn)行分解即可。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),例74 將（00100001001）8421BCD轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 解：首先將各位值對應(yīng)，得百位為（0010）8421BCD=（2）10，十位為（0001）8421BCD=（1）10，個位為（1001）8421BCD=（9）10。 因此（001000011001）8421BCD=2102+1101+9100=（219）10。 從例72和例73可知，十位以上的十進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制與用8421

13、BCD碼表達(dá)的形式是不一樣的，學(xué)習(xí)時要注意這種差別。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),三、晶體管的開關(guān)性能 從單元五的知識可知晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，晶體三極管有3個工作區(qū)。在數(shù)字（脈沖）電路中，由于只處理二進(jìn)制中的“0”和“1”兩種信號，故晶體二極管、三極管通常作為“開關(guān)”元件使用。在數(shù)字電路中，三極管經(jīng)常工作在截止?fàn)顟B(tài)或飽和狀態(tài)，而在模擬電路中三極管則經(jīng)常工作在放大狀態(tài)。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),1二極管的開關(guān)特性 由二極管的伏安特性曲線，可知二極管的開關(guān)作用如圖7-9所示。 當(dāng)二極管正向偏置時，I0，VR=VI-VOVI，相當(dāng)于開關(guān)閉合。 當(dāng)二極管反向偏置時，I=0，VR=0，相當(dāng)于開關(guān)斷開。,圖

14、7-9 二極管的開關(guān)特性,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),2三極管的開關(guān)特性 數(shù)字電路中，用三極管的飽和狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)分別對應(yīng)于數(shù)字信號中的“0”和“1”，可用三極管截止時輸出的高電平表示數(shù)字信號的“1”狀態(tài)，而用三極管飽和導(dǎo)通輸出的低電平表示數(shù)字信號中的“0”狀態(tài)，如圖7-10所示。,圖7-10 三極管的開關(guān)工作狀態(tài),課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),當(dāng)三極管飽和時，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的接通，其間電阻很?。划?dāng)三極管截止時，發(fā)射極于集電極之間如同一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大。三極管的等效電路如圖7-11所示。 結(jié)論：三極管相當(dāng)于一個由基極電流控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。,圖7-11 三極管的開關(guān)作用,課題一 數(shù)字

15、電路基礎(chǔ),三極管工作在數(shù)字狀態(tài)的特點(diǎn)見表7-1。,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),二極管、三極管的開關(guān)特性在汽車上應(yīng)用十分普遍。如現(xiàn)在汽車發(fā)電機(jī)的整流、電子式調(diào)節(jié)器（圖7-12）、晶體管調(diào)節(jié)器、集成電路調(diào)節(jié)器、無觸點(diǎn)喇叭中的二極管、三極管就工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。電子點(diǎn)火系（圖7-13）中就是利用三極管處于開關(guān)特性時翻轉(zhuǎn)速度快、翻轉(zhuǎn)過程電路無機(jī)械中斷、不會產(chǎn)生電火花的優(yōu)點(diǎn)來實現(xiàn)點(diǎn)火的。,圖7-12 外搭鐵式電子調(diào)節(jié)器基本電路,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),圖7-13 電子點(diǎn)火系基本原理,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),習(xí)題一 一、是非題 1模擬電路的抗干擾能力一般比數(shù)字電路要高。（ ） 2二進(jìn)制數(shù)的進(jìn)位關(guān)系是逢二進(jìn)一，因此

16、1+1=10。（ ） 3在數(shù)字電路中高低電平就是指的一個固定的電壓值，如5V對應(yīng)邏輯為“1”，那么其他電平值就不能對應(yīng)邏輯“1”。（ ） 4在邏輯運(yùn)算中，只有兩種邏輯取值，它們是0V和5V。（ ） 5正弦波和方波都是脈沖信號。（ ） 6在二進(jìn)制整數(shù)最低位后加一個0后的二進(jìn)制數(shù)是原來的2倍，若加兩個0則是原來的4倍。（ ） 7在邏輯運(yùn)算中，只有兩種邏輯取值，它們分別是負(fù)電位和正電位。（ ）,課題一 數(shù)字電路基礎(chǔ),二、數(shù)制的轉(zhuǎn)換 1將（11010010）2、（01110101）2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 2將（78）10、（691）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 3將十進(jìn)制數(shù)24、78、691轉(zhuǎn)換為BCD8421碼。 三、問答題 1與模擬電路相比較，數(shù)字電路具有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 2何為二進(jìn)制？二進(jìn)制中的0和1與邏輯門電路中的0和1含義是否相同？為什么？ 四、證明題,課題二 門電路,預(yù)備知識：二極管和三極管特性、數(shù)字電路基本概念。 在數(shù)字電路中，輸入信號是“條件”，輸出信號是“結(jié)果”，因此輸入、輸出之間存在一定的因果關(guān)系，稱之為邏輯關(guān)系。門電路是最基本的邏輯元件，它的應(yīng)用極為廣泛，各種邏輯門電路是組成數(shù)字電路的基本