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第四章脈沖與數(shù)字邏輯電路-展示頁

2024-08-16 13:34本頁面
  

【正文】 。 三極管反相器 167。第四章 脈沖與數(shù)字邏輯電路 167。 脈沖電路 167。 脈沖的整形與鑒別 167。 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 167。 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 一、數(shù)字信號和模擬信號 電子電路中的信號 模擬信號 數(shù)字信號 隨時間連續(xù)變化的信號 時間和幅度都是離散的 模擬信號: t u 正弦波信號 t 鋸齒波信號 u 研究模擬信號時,我們注重電路輸入、輸出信號間的大小、相位關(guān)系。 在模擬電路中,晶體管一般工作在放大狀態(tài)。 數(shù)字表盤的讀數(shù)。主要的分析工具是邏輯代數(shù),電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式或波形圖表示。 在近代電子設(shè)備中,按照信號形式的不同 ,通常我們將電路分為兩大類:模擬電路與數(shù)字電路。 數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點(diǎn)之 一是:它的工作信號是離散的脈沖信號。如何產(chǎn)生方波以及對不理想的方波如何整形,是本章討論的重點(diǎn)。 t 0 u t 0 u 尖脈沖 方波 矩形脈沖 梯形脈沖 脈沖上升時間:脈沖前沿從 上升到 脈沖下降時間:脈沖前沿從 x下降到 所需要的時間 三、脈沖的主要參數(shù) Um 0 tw tr tf tp 脈沖幅度:脈沖電壓或電流由 0跳變至最大值 前沿 平頂 后沿 T 脈沖寬度:從脈沖前沿上升到始,到脈沖后沿下降到所持續(xù)的時間。 脈沖周期:周期性重復(fù)的脈沖序列中,兩個相鄰脈沖間的時間間隔。 占空系數(shù) tw / T :周期性脈沖 寬度與 脈沖周期的比值。 τ 四、 RC分壓電路 ui uo R1 R2 Co mURRR212? Um ui 0 t uo 0 t Um mURRR212?ui uo R1 R2 Co Cj 波形的改善 uo 0 t Cj合適 uo 0 t Cj過小 uo 0 t Cj過大 iojjO UCCCU??io URRRU21239。oU 兩段電路的時間常數(shù)相同 oj CRCR 21 ? 五、脈沖的微分 ui uo R C ui 0 t Um tw uo 0 t Um Um Uo只是反映輸入電壓 Ui的突變部分,對于輸入電壓的恒定部分,輸出為零。 ui uo R ui uo R E D1 D2 ui uo R D1 D2 + + - - V1 V2 雙向限幅電路 請自行分析 t ui uo t ui uo R C ui 0 t Um tw uo 0 t Um Um ⒉ 鉗位電路 當(dāng)脈沖寬度大于微分電路的時間常數(shù)時 ui uo R C ⒉ 鉗位電路 ui 0 t Um 當(dāng)脈沖寬度遠(yuǎn)小于微分電路的時間常數(shù)時,輸出波形有一平頂下降Δ,在負(fù)跳變處,輸出波形將有與平頂下降同樣大的反沖。 D ui 0 t uo 0 t 零電平底部鉗位器 ⒉ 鉗位電路 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20?A 40?A 60?A 80?A 100?A 當(dāng) IbIbs, 三極管進(jìn)入飽和區(qū) , UCE ? 放大區(qū) 當(dāng) Ib≤ 0時,晶體管工作在 截止區(qū) 一、三極管的開關(guān)特性 ui uo K R Ucc Ics 開啟時間: 三極管由截止轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通所需的時間。它是一種大信號運(yùn)用狀態(tài)。 通常,關(guān)閉時間比開啟時間要長得多。 脈沖的整形與鑒別 S 將各種形狀和幅度的脈沖轉(zhuǎn)換為幅度一致的矩形脈沖 —— 脈沖的整形 在整形過程中,把幅度較小的脈沖消除 —— 脈沖的鑒別 ui 0 t 0 t uo 輸出波形 一、二極管幅度鑒別電路 ui uo R C D1 D2 R RW E 通過調(diào)節(jié) RW可鉗制在任意的負(fù)電平上 ui 0 t u1 0 t uo 0 t 削波電路 鉗位電路 u1 二、施密特觸發(fā)器 ui uo R1 Re +Ec Rc1 Rc2 R2 T1 T2 ui 0 t uo 0 t 三極管特性 Ic1 Uc1下降 Ube2下降 Ie2減小 Ics2不變, T2仍處于飽和狀態(tài) Uc1下降到一定程度,使T2脫離飽和 ui進(jìn)一步上升 c2開始下降 Ui=0 T1截止 T2飽和 Ue↓ Ube1↑ 1飽和截止UT+ UT 穩(wěn)態(tài) 1 穩(wěn)態(tài) 2 上限閾值電平 下限閾值電平 ?? ??? TTT UUUuo 0 ui UT UT+ 電壓傳輸特性 T1截止 T2飽和 T1飽和 T2截止 集成運(yùn)放組成的施密特觸發(fā)器 實際上是一個具有正反饋的 電壓比較器 Us uo ui + ?Us R1 R2 uf 221 RUURRUU sfso ????osssofURRRURRRUUURRRU212211212)(????????uo ui + ?Us R1 R2 uf 假設(shè)在起始狀態(tài) ui uf , uo = +UOH 隨著 ui的增加,當(dāng)其增加到 U1時,放大器進(jìn)入線性放大區(qū),由于電路的開環(huán)增益大于 1,電路將迅速轉(zhuǎn)入另一個狀態(tài), uo = UOH OHsf URRRURRRUU2122111 ?????由于 UO的降低, Uf也迅速降低到 OHs URRRURRRU21221139。1u 1u上觸發(fā)電平 下觸發(fā)電平 OHT URRRUUU21239。 ⑵ 脈沖波形的整形和幅度鑒別 0 t ui 0 t uo 0 t uo u1 39。1uU1 39。電路的輸出與輸入之間構(gòu)成一定的邏輯關(guān)系。 在邏輯代數(shù)中,邏輯函數(shù)的變量只能取兩個值( 二值變量 ),即 0和 1,中間值沒有意義,這里的 0和 1只表示兩個對立的邏輯狀態(tài),如電位的低高( 0表示低電位,1表示高電位)、開關(guān)的開合等。 在數(shù)字電路中,一般用高電平代表 低點(diǎn)平代表 0,即所謂的 正邏輯系統(tǒng) 。 E F A B amp。 門電路 “或”邏輯 A、 B只有一個條件具備時,事件 F就發(fā)生。 邏輯符號 A E F R A F “非”邏輯 邏輯式 邏輯非 邏輯反 真值表 AF ?A F 0 1 1 0 R1 D R2 A F +12V +3V 三極管非門 u A u F 3V 0V 嵌位二極管 (三極管的飽和壓降 假設(shè)為 ) amp。 CBAF ???與非: 條件A、 B、 C都具備,則 F 不發(fā)生。 ?1 A B C F BABABAF????異或: 條件A、 B有一個具備,另一個不具備則 F 發(fā)生。 2. 需要不同電源。 分立元件門電路的缺點(diǎn) 與分立元件電路相比,集成電路具有體積小、可靠性高、速度快的特點(diǎn),而且輸入、輸出電平匹配,所以早已廣泛采用。 二、集成門電路 ⒈ TTL與非門的基本原理 TTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu) +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B C CBAF ???? ? ? ? ? ? ? 1. 任一輸入為低電平( )時 “0” 1V 不足以讓 T T5導(dǎo)通 三個 PN結(jié) 導(dǎo)通需 +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B C ? ? ? ? ? ? ? +5V F R4 R2 R1 3k R5 T3 T4 T1 b1 c1 A B C 1. 任一輸入為低電平( )時 “0” 1V uo uo=5uR2ube3ube4?高電平! ? ? ? ? 2. 輸入全為高電平( )時 “1” 全導(dǎo)通 電位被鉗 在 全反偏 ?1V 截止 +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B C ? ? ? ? ? ? ? 2. 輸入全為高電平( )時 +5V F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c1 A B C 全反偏 “1” 飽和 uF= A B CF ?? ? ⒉ MOS型集成門電路 G S D 柵極 源極 漏極 MOS管是絕緣柵場效應(yīng)管,是一種新型半導(dǎo)體器件,外形與普通晶體管相似,但控制特性卻截然不同。而場效應(yīng)管則是電壓控制元件,它的輸出電流取決于輸入電壓的大小,基本上不需要信號源提供電流,所以它的輸入電阻可高達(dá) 109~ 1014Ω ⒉ MOS型集成門電路 MOS型集成門電路的類型 PMOS CMOS NMOS UCC S T2
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