第一数字电路基础.ppt
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1、第一章 数字电路基础,1.1 数字电路的基本概念 一、数字信号的特点 数字信号在时间上和数值上均是离散的。 数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。 图1.1.1 典型的数字信号,有两种逻辑体制: 正逻辑体制规定:高电平为逻辑1,低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定:低电平为逻辑1,高电平为逻辑0。 如果采用正逻辑,图1.1.1所示的数字电压信号就成为下图所示逻辑信号。,二、正逻辑与负逻辑,数字信号是一种二值信号,用两个电平(高电平和低电平)分别来表示两个逻辑值(逻辑1和逻辑0)。,三、数字信号的主要参数,一个理想的周期性数字信号,可用以下几个参数来描绘: Vm信号幅度。 T信号的重复周期。 t
2、W脉冲宽度。 q占空比。其定义为:,下图所示为三个周期相同(T=20ms),但幅度、脉冲宽度及占空比各不相同的数字信号。,1.2 数 制,例1.2.1 将二进制数10011.101转换成十进制数。 解:将每一位二进制数乘以位权,然后相加,可得 (10011.101)B124023022121120121022123 (19.625)D,一、几种常用的计数体制 1.十进制(Decimal) 2.二进制(Binary) 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制(Octal),二、不同数制之间的相互转换 1二进制转换成十进制,例1.2.2 将十进制数23转换成二进制数。 解: 用“除2取余”法
3、转换:,2.十进制转换成二进制,则(23)D =(10111)B,1.3 二十进制码( BCD码),BCD码用二进制代码来表示十进制的09十个数。 要用二进制代码来表示十进制的09十个数,至少要用4位二进制数。 4位二进制数有16种组合,可从这16种组合中选择10种组合分别来表示十进制的09十个数。 选哪10种组合,有多种方案,这就形成了不同的BCD码。,1.4 数字电路中的二极管与三极管,(1)加正向电压VF时,二极管导通,管压降VD可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。,一、二极管的开关特性,1二极管的静态特性,可见,二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。当外加电压vi为一脉冲信
4、号时,二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。,(2)加反向电压VR时,二极管截止,反向电流IS可忽略。二极管相当于一个断开的开关。,2二极管开关的动态特性,给二极管电路加入 一个方波信号,电流的 波形怎样呢?,ts为存储时间,tt称为渡越时间,trets十tt称为反向恢复时间。,反向恢复时间:trets十tt,产生反向恢复过程的原因: 反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。,同理,二极管从截止转为正向导通也需要时间,这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多,一般可以忽略不计。,二、三极管的开关特性,1三极管的三种工作
5、状态,(1)截止状态:当VI小于三极管发射结死区电压时,IBICBO0,ICICEO0,VCEVCC,三极管工作在截止区,对应图1.4.5(b)中的A点。 三极管工作在截止状态的条件为:发射结反偏或小于死区电压,此时,若调节Rb,则IB,IC,VCE,工作点沿着负载线由A点B点C点D点向上移动。在此期间,三极管工作在放大区, 其特点为ICIB。 三极管工作在放大状态的条件为:发射结正偏,集电结反偏,(2)放大状态:当VI为正值且大于死区电压时,三极管导通。有,若再减小Rb,IB会继续增加,但IC已接近于最大值VCC/RC,不会再增加,三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES,
6、其典型值为:VCES0.3V。 三极管工作在饱和状态的电流条件为:IB IBS 电压条件为:集电结和发射结均正偏,(3)饱和状态:保持VI不变,继续减小Rb,当VCE 0.7V时,集电结变为零偏,称为临界饱和状态,对应图(b)中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流,用ICS表示,基极电流称为基极临界饱和电流,用IBS表示,有:,解: 根据饱和条件IBIBS解题。,例1.4.1 电路及参数如图1.4.6所示,设输入电压VI=3V,三极管的VBE=0.7V。 (1)若60,试判断三极管是否饱和,并求出IC和VO的值。,(2)将RC改为6.8kW,重复以上计算。,IBIBS 三极管饱和。,IB
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