脈沖數(shù)字電路緒論

1、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)：學(xué)時(shí)：72教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）閻石教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）閻石主編教教 學(xué)學(xué) 考考 核核 方方 式式平時(shí)作業(yè)成績(jī)：平時(shí)作業(yè)成績(jī)：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(diǎn)采用數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)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(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)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(nèi)取任意實(shí)數(shù)值的物理量，如：溫度

2、、壓力、距離和時(shí)間等。數(shù)字量：在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的物理量，如：自動(dòng)生產(chǎn)線上的零件記錄量，臺(tái)階的階數(shù)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)模擬信號(hào)：表示模擬量的信號(hào)，如：熱電偶的電壓信號(hào)，溫度變化時(shí)，電壓隨之改變數(shù)字信號(hào)：表示數(shù)字量的電信號(hào) 時(shí)間、幅度連續(xù)變化的信號(hào)稱為時(shí)間、幅度連續(xù)變化的信號(hào)稱為模擬信號(hào)，也稱為模擬信號(hào)，也稱為連續(xù)（時(shí)間）信號(hào)連續(xù)（時(shí)間）信號(hào)； 產(chǎn)生和處理模擬信號(hào)的電路稱為產(chǎn)生和處理模擬信號(hào)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(shí)間）系統(tǒng)（時(shí)間）系統(tǒng)；1. 模擬信號(hào)、模擬電路和模擬系統(tǒng)模擬信號(hào)

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

4、和數(shù)字系統(tǒng) 數(shù)字信號(hào)是脈沖信號(hào)的一種特例，其特點(diǎn)是：數(shù)字信號(hào)是脈沖信號(hào)的一種特例，其特點(diǎn)是： 時(shí)間、幅度離散變化，因此時(shí)間、幅度離散變化，因此數(shù)字信號(hào)屬于離散數(shù)字信號(hào)屬于離散（時(shí)間）信號(hào)（時(shí)間）信號(hào)； 只關(guān)心信號(hào)幅度的高低狀況，即波形幅度只有兩只關(guān)心信號(hào)幅度的高低狀況，即波形幅度只有兩個(gè)取值個(gè)取值0和和1；因此；因此數(shù)字信號(hào)也稱為邏輯信號(hào)數(shù)字信號(hào)也稱為邏輯信號(hào)； 通常使用一組并行的、有一定時(shí)序關(guān)系的數(shù)字信通常使用一組并行的、有一定時(shí)序關(guān)系的數(shù)字信號(hào)來表示一定含義；號(hào)來表示一定含義； 產(chǎn)生和處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為產(chǎn)生和處理數(shù)字信號(hào)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(shí)間）系統(tǒng)（時(shí)間）系統(tǒng)；t電子線路中處理的幾種信號(hào)電子線路中處理的幾種信號(hào)t101110000110110110t模擬信號(hào)模擬信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)脈沖信號(hào)串脈沖信號(hào)串離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)（特殊模擬信號(hào)）（特殊模擬信號(hào)）取樣取樣量量 化化 編編 碼碼并行的數(shù)字信號(hào)并行的數(shù)字信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)（特殊脈沖信號(hào)）（特殊脈沖信號(hào)）數(shù)數(shù) 字字 化化例例1：tt注意區(qū)分幾對(duì)概念：注意區(qū)分幾對(duì)概念： 1. 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)；脈

6、沖信號(hào)和數(shù)字信號(hào)； 2. 連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)；連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)；tt模擬信號(hào)模擬信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)脈沖信號(hào)串脈沖信號(hào)串離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)（特殊模擬信號(hào)）（特殊模擬信號(hào)）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(hào)并行的數(shù)字信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)（特殊脈沖信號(hào)）（特殊脈沖信號(hào)）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(diǎn)：脈沖的定義和特點(diǎn)： 狹義：在狹義：在短暫時(shí)間間隔短暫時(shí)間間隔

7、內(nèi)作用于電路的電壓和電流。內(nèi)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(shí)間相比擬）（可以與電路的暫態(tài)過渡歷程的時(shí)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(diǎn)：電路的過渡過程往往是脈沖波形的一個(gè)重要組成部分。特點(diǎn)：電路的過渡過程往往是脈沖波形的一個(gè)重要組成部分。 脈沖信號(hào)是一種模擬信號(hào)。脈沖信號(hào)是一種模擬信號(hào)。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(fù)的脈沖序列中，兩個(gè)相鄰脈沖之間周期性重復(fù)的

8、脈沖序列中，兩個(gè)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(dá)從脈沖前沿到達(dá)0.5Vm起，到脈沖后沿到達(dá)起，到脈沖后沿到達(dá)0.5Vm為止的一段時(shí)間。為止的一段時(shí)間。 4.上升時(shí)間上升時(shí)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(shí)間所需要的時(shí)間. 脈沖電路脈沖電路 ：產(chǎn)生與變換各種脈沖波形的模擬電路。：產(chǎn)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(luò)和開關(guān)電路兩部分線性網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)電路兩部分5.5.下降時(shí)間下降時(shí)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(shí)間的時(shí)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(diǎn)1. 由于數(shù)字電路由于數(shù)字電路采用二進(jìn)制采用二進(jìn)制,故其基本單元電路簡(jiǎn)單故其基本單元電路簡(jiǎn)單,對(duì)電對(duì)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(shí)現(xiàn)數(shù)字電路有利于實(shí)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(qiáng)，工作更穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)更容路相比，具有抗干擾能力強(qiáng)，工作更穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)更容易，操作更簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；易，操作更簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；3. 數(shù)字信息的處理、存儲(chǔ)、故障檢測(cè)與校正更加方便；數(shù)字信息的處理、存儲(chǔ)、故障檢測(cè)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(yīng)用，可用于電子計(jì)算機(jī)、廣泛的應(yīng)用，可用于電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字儀表以及許多的其它方面。數(shù)控技術(shù)、通信技術(shù)、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(jié)構(gòu)層門電路結(jié)構(gòu)層開關(guān)器件層開關(guān)器件層材料物理層材料物理層本課程重點(diǎn)本課程重點(diǎn) 后續(xù)課程：如微機(jī)原理、后續(xù)課程：如微機(jī)原理、通信原理、數(shù)字信通