數(shù)字電路及其應(yīng)用
當(dāng)今時(shí)代,數(shù)字電路已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本報(bào)將在“電路與制作”欄里,刊登系列文章介紹數(shù)字電路的基本知識(shí)和應(yīng)用實(shí)例。
在介紹基本知識(shí)時(shí),我們將以集成數(shù)字電路為主,該電路又分TTL和CMOS兩種類(lèi)型,這里又以CMOS集成數(shù)字電路為主,因它功耗低、工作電壓范圍寬、扇出能力強(qiáng)和售價(jià)低等,很適合電子愛(ài)好者選用。
介紹應(yīng)用時(shí),以實(shí)用為主,特別介紹一些家電產(chǎn)品和娛樂(lè)產(chǎn)品中的數(shù)字電路。這樣可使剛?cè)腴T(mén)的電子愛(ài)好者盡快學(xué)會(huì)和使用數(shù)字電路。
一、基本邏輯電路1.數(shù)字電路的特點(diǎn)在電子設(shè)備中,通常把電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩類(lèi),前者涉及模擬信號(hào),即連續(xù)變化的物理量,例如在24小時(shí)內(nèi)某室內(nèi)溫度的變化量;后者涉及數(shù)字信號(hào),即斷續(xù)變化的物理量,如圖1所示。當(dāng)把圖1的開(kāi)關(guān)K快速通、斷時(shí),在電阻R上就產(chǎn)生一連串的脈沖(電壓),這就是數(shù)字信號(hào)。人們把用來(lái)傳輸、控制或變換數(shù)字信號(hào)的電子電路稱(chēng)為數(shù)字電路。
數(shù)字電路工作時(shí)通常只有兩種狀態(tài):高電位(又稱(chēng)高電平)或低電位(又稱(chēng)低電平)。通常把高電位用代碼“1”表示,稱(chēng)為邏輯“1”;低電位用代碼“0”表示,稱(chēng)為邏輯“0”(按正邏輯定義的)。注意:有關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。實(shí)際的數(shù)字電路中,到底要求多高或多低的電位才能表示“1”或“0”,這要由具體的數(shù)字電路來(lái)定。例如一些 TTL數(shù)字電路的輸出電壓等于或小于0.2V,均可認(rèn)為是邏輯“0”,等于或者大于3V,均可認(rèn)為是邏輯“1”(即電路技術(shù)指標(biāo))。CMOS數(shù)字電路的邏輯“0”或“1”的電位值是與工作電壓有關(guān)的。
討論數(shù)字電路問(wèn)題時(shí),也常用代碼“0”和“1”表示某些器件工作時(shí)的兩種狀態(tài),例如開(kāi)關(guān)斷開(kāi)代表“0”狀態(tài)、接通代表“1”狀態(tài)。
2.三種基本邏輯電路數(shù)字電路中的基本電路是與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)(反相器)。與門(mén)和或門(mén)電路的基本形式有兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入端、一個(gè)輸出端。因輸入和輸出可以各自為“0”或“1”狀態(tài),具有判定的功能,所以把它們稱(chēng)為基本邏輯電路。三種基本邏輯電路的符號(hào)(圖形)和主要表達(dá)式如附表所示。該表對(duì)初學(xué)者可能難于理解,一旦了解之后就會(huì)覺(jué)得比通常的模擬電路還簡(jiǎn)單些。
(1)與門(mén)電路。以下討論的與門(mén)是2輸入端的,它對(duì)多端輸入的與門(mén)同樣適用。2輸入端與門(mén)的功能設(shè)計(jì)成這樣:當(dāng)輸入端A、B同時(shí)都為邏輯“1”狀態(tài)時(shí),輸出Z才是邏輯“1”狀態(tài)。2輸入端與門(mén)的這種邏輯關(guān)系可以用圖2模式的電路描述。對(duì)圖2,這里作如下規(guī)定:開(kāi)關(guān)K1、K2斷開(kāi)時(shí),代表輸入A、B的“0”狀態(tài)、接通時(shí)代表輸入A、B的“1”狀態(tài);燈L滅代表輸出的Z的 “0”狀態(tài),燈L亮代表輸出Z的“1”狀態(tài)。之后將開(kāi)關(guān)K1、K2“接通”和“斷開(kāi)”的各種組合狀態(tài),以及由此引起燈“亮”和“滅”的輸出狀態(tài)列成表格,該表格叫做真值表,,如附表中所示。從真值表中看出,要使燈L點(diǎn)亮,即輸出Z必須是“1”狀態(tài),輸入的A、B也必須是“1”狀態(tài)。
具有圖2模式電路功能(指輸入、輸出關(guān)系)的電路稱(chēng)為2輸入端與門(mén),并用附表中的邏輯符號(hào)來(lái)代表。
(2)或門(mén)和非門(mén)?;蜷T(mén)的邏輯關(guān)系如下:各輸入端只要有一個(gè)狀態(tài)為“1”時(shí),輸出便是“1”。非門(mén)只有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端,并且其輸出狀態(tài)總是和輸入狀態(tài)相反的,即求“反”。這里同樣可以用圖3和圖4模式的電路分別描述或門(mén)和非門(mén)的功能,也可以作相應(yīng)的真值表,繪出邏輯符號(hào),如附表中所示。
3.邏輯函數(shù)的表示方法在邏輯電路的設(shè)計(jì)時(shí),常用四種方法表示邏輯電路的函數(shù)關(guān)系(指輸入、輸出關(guān)系),即邏輯圖、真值表、函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖。附表中僅列出了三種表達(dá)式,實(shí)際應(yīng)用中邏輯圖和真值表是最常用的,應(yīng)必須掌握的;函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖主要供設(shè)計(jì)人員按要求設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路時(shí)使用。
來(lái)源:0次