脈沖數(shù)字電路緒論

1、數(shù)字電路與邏輯設計數(shù)字電路與邏輯設計學時：學時：72教材：數(shù)字電子技術基礎（第四版）閻石教材：數(shù)字電子技術基礎（第四版）閻石主編教教 學學 考考 核核 方方 式式平時作業(yè)成績：平時作業(yè)成績：10分分 （每人至少批改（每人至少批改4次作業(yè)，每次次作業(yè)，每次2.5分）分）隨堂考核：隨堂考核：20分分 （4次，每次次，每次5分）分）期末考試：期末考試：70分分一、一、數(shù)字系統(tǒng)基本概念數(shù)字系統(tǒng)基本概念二、二、采用數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點采用數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點三、三、數(shù)字系統(tǒng)的研究角度數(shù)字系統(tǒng)的研究角度四、四、教學內容教學內容緒緒 論論數(shù)字量和模擬量數(shù)字量和模擬量模擬量：可以在一定范圍內取任意實數(shù)值的物理量，如：溫度

2、、壓力、距離和時間等。數(shù)字量：在時間上和數(shù)量上都是離散的物理量，如：自動生產線上的零件記錄量，臺階的階數(shù)數(shù)字信號和模擬信號數(shù)字信號和模擬信號模擬信號：表示模擬量的信號，如：熱電偶的電壓信號，溫度變化時，電壓隨之改變數(shù)字信號：表示數(shù)字量的電信號 時間、幅度連續(xù)變化的信號稱為時間、幅度連續(xù)變化的信號稱為模擬信號，也稱為模擬信號，也稱為連續(xù)（時間）信號連續(xù)（時間）信號； 產生和處理模擬信號的電路稱為產生和處理模擬信號的電路稱為模擬電路模擬電路； 由模擬電路組成的系統(tǒng)稱為由模擬電路組成的系統(tǒng)稱為模擬系統(tǒng)，也稱為連續(xù)模擬系統(tǒng)，也稱為連續(xù)（時間）系統(tǒng)（時間）系統(tǒng)；1. 模擬信號、模擬電路和模擬系統(tǒng)模擬信號

3、、模擬電路和模擬系統(tǒng)2. 脈沖信號、脈沖電路脈沖信號、脈沖電路一、數(shù)字系統(tǒng)綜述一、數(shù)字系統(tǒng)綜述 脈沖信號是模擬信號的一種。廣義上講，凡按非正弦脈沖信號是模擬信號的一種。廣義上講，凡按非正弦規(guī)律變化的信號都可以稱為脈沖，如三角波、鋸齒波、規(guī)律變化的信號都可以稱為脈沖，如三角波、鋸齒波、階梯波等。其特點是作用時間（相對幅度來說）很短；階梯波等。其特點是作用時間（相對幅度來說）很短；因此脈沖信號常常在時間上呈離散狀態(tài)；因此脈沖信號常常在時間上呈離散狀態(tài)； 產生和處理各種脈沖波形的模擬電路稱為脈沖電路；產生和處理各種脈沖波形的模擬電路稱為脈沖電路； 3. 數(shù)字信號、數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字信號、數(shù)字電路

4、和數(shù)字系統(tǒng) 數(shù)字信號是脈沖信號的一種特例，其特點是：數(shù)字信號是脈沖信號的一種特例，其特點是： 時間、幅度離散變化，因此時間、幅度離散變化，因此數(shù)字信號屬于離散數(shù)字信號屬于離散（時間）信號（時間）信號； 只關心信號幅度的高低狀況，即波形幅度只有兩只關心信號幅度的高低狀況，即波形幅度只有兩個取值個取值0和和1；因此；因此數(shù)字信號也稱為邏輯信號數(shù)字信號也稱為邏輯信號； 通常使用一組并行的、有一定時序關系的數(shù)字信通常使用一組并行的、有一定時序關系的數(shù)字信號來表示一定含義；號來表示一定含義； 產生和處理數(shù)字信號的電路稱為產生和處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路，也稱為數(shù)字電路，也稱為邏輯電路邏輯電路； 由數(shù)

5、字電路組成的系統(tǒng)稱為由數(shù)字電路組成的系統(tǒng)稱為數(shù)字系統(tǒng)，屬于離散數(shù)字系統(tǒng)，屬于離散（時間）系統(tǒng)（時間）系統(tǒng)；t電子線路中處理的幾種信號電子線路中處理的幾種信號t101110000110110110t模擬信號模擬信號連續(xù)時間信號連續(xù)時間信號脈沖信號串脈沖信號串離散時間信號離散時間信號（特殊模擬信號）（特殊模擬信號）取樣取樣量量 化化 編編 碼碼并行的數(shù)字信號并行的數(shù)字信號離散時間信號離散時間信號（特殊脈沖信號）（特殊脈沖信號）數(shù)數(shù) 字字 化化例例1：tt注意區(qū)分幾對概念：注意區(qū)分幾對概念： 1. 模擬信號和數(shù)字信號；模擬信號和脈沖信號；脈沖信號和數(shù)字信號；模擬信號和數(shù)字信號；模擬信號和脈沖信號；脈

6、沖信號和數(shù)字信號； 2. 連續(xù)時間信號和離散時間信號；連續(xù)時間信號和離散時間信號；tt模擬信號模擬信號連續(xù)時間信號連續(xù)時間信號脈沖信號串脈沖信號串離散時間信號離散時間信號（特殊模擬信號）（特殊模擬信號）取取 樣樣編編 碼碼數(shù)數(shù) 字字 化化例例2 ：t0 1 0 0 0 0 1 0 01 0 1 0 0 1 0 1 00 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0并行的數(shù)字信號并行的數(shù)字信號離散時間信號離散時間信號（特殊脈沖信號）（特殊脈沖信號）tttt平面圖形的數(shù)字化編碼平面圖形的數(shù)字化編碼 脈沖的定義和特點：脈沖的定義和特點： 狹義：在狹義：在短暫時間間隔短暫時間間隔

7、內作用于電路的電壓和電流。內作用于電路的電壓和電流。 （可以與電路的暫態(tài)過渡歷程的時間相比擬）（可以與電路的暫態(tài)過渡歷程的時間相比擬） 廣義：凡按非正弦規(guī)律變化的電壓或電流。廣義：凡按非正弦規(guī)律變化的電壓或電流。 特點：電路的過渡過程往往是脈沖波形的一個重要組成部分。特點：電路的過渡過程往往是脈沖波形的一個重要組成部分。 脈沖信號是一種模擬信號。脈沖信號是一種模擬信號。n脈沖波形的主要參數(shù)：以矩形脈沖為例脈沖波形的主要參數(shù)：以矩形脈沖為例 1.脈沖幅度脈沖幅度Vm-脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖電壓的最大變化幅度。 2.脈沖周期脈沖周期 T -周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間周期性重復的

8、脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的間隔。的間隔。 3.脈沖寬度脈沖寬度tw-從脈沖前沿到達從脈沖前沿到達0.5Vm起，到脈沖后沿到達起，到脈沖后沿到達0.5Vm為止的一段時間。為止的一段時間。 4.上升時間上升時間tr-脈沖上升沿從脈沖上升沿從0.1Vm上升到上升到0.9Vm所需要的時間所需要的時間. 脈沖電路脈沖電路 ：產生與變換各種脈沖波形的模擬電路。：產生與變換各種脈沖波形的模擬電路。 通常包含惰通常包含惰 性元件組成的性元件組成的 線性網(wǎng)絡和開關電路兩部分線性網(wǎng)絡和開關電路兩部分5.5.下降時間下降時間t tf f - -脈沖下降沿從脈沖下降沿從0.90.9V Vm m下降到下降到0.10

9、.1V Vm m所需要所需要的時間的時間 6. 6.占空比占空比q-q-脈沖寬度與脈沖周脈沖寬度與脈沖周期的比值，亦即期的比值，亦即q=tq=tw w/T/T二、采用數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點1. 由于數(shù)字電路由于數(shù)字電路采用二進制采用二進制,故其基本單元電路簡單故其基本單元電路簡單,對電對電路中各元件參數(shù)的精度要求不高路中各元件參數(shù)的精度要求不高,有利于實現(xiàn)數(shù)字電路有利于實現(xiàn)數(shù)字電路的集成化；的集成化；2. 在很多情況下，完成同樣的功能，數(shù)字電路同模擬電在很多情況下，完成同樣的功能，數(shù)字電路同模擬電路相比，具有抗干擾能力強，工作更穩(wěn)定，實現(xiàn)更容路相比，具有抗干擾能力強，工作更穩(wěn)定，實現(xiàn)更容易，操作更簡便等優(yōu)點；易，操作更簡便等優(yōu)點；3. 數(shù)字信息的處理、存儲、故障檢測與校正更加方便；數(shù)字信息的處理、存儲、故障檢測與校正更加方便；所以數(shù)字電路有著所以數(shù)字電路有著廣泛的應用，可用于電子計算機、廣泛的應用，可用于電子計算機、數(shù)控技術、通信技術、數(shù)字儀表以及許多的其它方面。數(shù)控技術、通信技術、數(shù)字儀表以及許多的其它方面。三、數(shù)字系統(tǒng)的研究角度系統(tǒng)層系統(tǒng)層寄存器傳輸層寄存器傳輸層門電路結構層門電路結構層開關器件層開關器件層材料物理層材料物理層本課程重點本課程重點 后續(xù)課程：如微機原理、后續(xù)課程：如微機原理、通信原理、數(shù)字信通