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数字电路及其应用(一)

菜鸟
2005-09-20 15:14:31     打赏
当今时代,数字电路已广泛地应用于各个领域。本报将在“电路与制作”栏里 ,刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应用实例。   在介绍基本知识时,我们将以集成数字电路为主,该电路又分TTL和CMOS两种 类型,这里又以CMOS集成数字电路为主,因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力 强和售价低等,很适合电子爱好者选用。   介绍应用时,以实用为主,特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。 这样可使刚入门的电子爱好者尽快学会和使用数字电路。   一、基本逻辑电路   1.数字电路的特点 在电子设备中,通常把电路分为模拟电路和数字电路两类 ,前者涉及模拟信号,即连续变化的物理量,例如在24小时内某室内温度的变化量 ;后者涉及数字信号,即断续变化的物理量,如图1所示。当把图1的开关K快速通 、断时,在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压),这就是数字信号。人们把用来传 输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。   数字电路工作时通常只有两种状态:高电位(又称高电平)或低电位(又称低电 平)。通常把高电位用代码“1”表示,称为逻辑“1”;低电位用代码“0”表示, 称为逻辑“0”(按正逻辑定义的)。注意:有关产品手册中常用“H”代表“1”、 “L”代表“0”。实际的数字电路中,到底要求多高或多低的电位才能表示“1” 或“0”,这要由具体的数字电路来定。例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小 于0.2V,均可认为是逻辑“0”,等于或者大于3V,均可认为是逻辑“1”(即电路 技术指标)。CMOS数字电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。   讨论数字电路问题时,也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状 态,例如开关断开代表“0”状态、接通代表“1”状态。   2.三种基本逻辑电路 数字电路中的基本电路是与门、或门和非门(反相器)。 与门和或门电路的基本形式有两个或两个以上的输入端、一个输出端。因输入和输 出可以各自为“0”或“1”状态,具有判定的功能,所以把它们称为基本逻辑电路 。三种基本逻辑电路的符号(图形)和主要表达式如附表所示。该表对初学者可能难 于理解,一旦了解之后就会觉得比通常的模拟电路还简单些。   (1)与门电路。以下讨论的与门是2输入端的,它对多端输入的与门同样适用。 2输入端与门的功能设计成这样:当输入端A、B同时都为逻辑“1”状态时,输出Z 才是逻辑“1”状态。2输入端与门的这种逻辑关系可以用图2模式的电路描述。对 图2,这里作如下规定:开关K1、K2断开时,代表输入A、B的“0”状态、接通时代 表输入A、B的“1”状态;灯L灭代表输出的Z的“0”状态,灯L亮代表输出Z的“1 ”状态。之后将开关K1、K2“接通”和“断开”的各种组合状态,以及由此引起灯 “亮”和“灭”的输出状态列成表格,该表格叫做真值表,,如附表中所示。从真 值表中看出,要使灯L点亮,即输出Z必须是“1”状态,输入的A、B也必须是“1” 状态。   具有图2模式电路功能(指输入、输出关系)的电路称为2输入端与门,并用附表 中的逻辑符号来代表。   (2)或门和非门。或门的逻辑关系如下:各输入端只要有一个状态为“1”时, 输出便是“1”。非门只有一个输入端和一个输出端,并且其输出状态总是和输入 状态相反的,即求“反”。这里同样可以用图3和图4模式的电路分别描述或门和非 门的功能,也可以作相应的真值表,绘出逻辑符号,如附表中所示。   3.逻辑函数的表示方法 在逻辑电路的设计时,常用四种方法表示逻辑电路的 函数关系(指输入、输出关系),即逻辑图、真值表、函数表达式和卡诺图。附表中 仅列出了三种表达式,实际应用中逻辑图和真值表是最常用的,应必须掌握的;函 数表达式和卡诺图主要供设计人员按要求设计数字逻辑电路时使用。



关键词: 数字     电路     及其     应用     逻辑     状态     输出    

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