电子技术基础与技能-机工教案教案脉冲与数字信号

电子技术根底与技能主编胡峥 16第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称脉冲与数字信号学时1、脉冲的主要参数及常见波形2、数字信号的表示方法3、数字信号的应用

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：脉冲的主要参数及常见波形、数字信号的表示方法教学内容及步骤 备注脉冲与数字信号信号的形式是多种多样的，现代电子电路所处理的信号主要可分为两大类，一类为模拟信号，一类为数字信号。模拟信号是指在时间上和数值上连续变化的信号。模拟信号一般是指模拟真实世界物理量的电压或电流，如模拟温度、压力、路程这一类物理量的信号，都是在连续的时间范围内有定义且幅度连续变化的信号。数字信号是指那些在时间和数值上都是离散的信号。常用二值量信息来表示，用数字“1”表示高电平或者有信号，用数字“0”表示低电平或者无信号，至于凹凸电平的准确值则无关紧要。在这里01只是一种形式符号，没有任何数字上的概念。脉冲的主要参数及常见波形【脉冲信号】电子技术中，一般把瞬间突变，作用时间极短的电压、电流信号称为脉冲信号。从广义来说,但凡各种非正弦规律变化的电压或电流都可称为脉冲信号。5-2几种常见的脉冲信号波形。【脉冲波形的主要参数】数字电路中常用抱负的矩形脉冲作为电路的工作信号。但是实际的矩形脉冲前后沿都不行能到达抱负脉冲那么陡峭。如5-3Um：脉冲电压变化的最大值脉冲上升时间t：脉冲波形从0.1Um上升到0.9Um所需的时间r脉冲下降时间t：脉冲波形从0.9Um下降到0.1Um所需的时间ftw：脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间脉冲周期T：周期脉冲中相邻两个波形重复消灭所需的时间f：1秒内脉冲消灭的次数f=1/T占空比q：脉冲宽度tw与脉冲周期T的比值q=tw/T数字信号的表示方法【数字信号的概念】通常把脉冲的消灭或消逝用1010字信号在时间上和数值上是离散的、不连续的，即为的电信号。典型的数字信号在电路中常表现为只有高电平和低电平跳变的电压或电流。图5-4所示为典型的数字信号〔即抱负的矩形脉冲信号。电平，是一种二值信号。常用数字01分别表示低电平和高电平。数字0101，也称为二值数字规律。数字信号的应用【数字电路优点】便于高度集成化。工作牢靠性高，抗干扰力量强。数字信息便于长期保存。数字集成电路产品系列多、通用性强、本钱低。保密性好。数字信息简洁加密处理，不易被窃取。【数字信号的应用】数字电子技术不仅广泛应用于现代数字通信、雷达、自动掌握、遥测、遥控、数字计算机、数字测量仪表等领域，而且已经飞速进入了千家万户的数字电影、数字照相机、数字手机、二维条码、网络电子商城等。数字化技术还正在引发一场范围广泛的产品革命，各种家用电器设备，信息处理设备都将朝着数字化方向进展。第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称数制与码制学时1、十进制数、二进制数、十六进制数2、不同数制的转换3、8421BCD

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：不同数制的转换教学内容及步骤 备注数制与码制十进制〔如56进制格外不便，由于十进制有十个数码，要想严格的区分开必需有十个不同的电路状态与之相对应，这在技术上实现起来比较困难。因此在实际的数字电路中一般不直接承受十进制，而广泛应用二进制，但又由于二进制数有字码长、位数多的缺点，在数字计算机编程中，为了书写便利也常承受十六进制，有时也承受八进制的计数方式。数制【相关概念】数制：就是数的进位制。位权〔位的权数：同一数码在不同位置上所表示的数值是不同的。【十进制数】0、1、2、„、9运算规律：逢十进一、借一当十。5555的位权开放式为：(55)10＝5×101＋5×100【二进制数】01运算规律：逢二进一，借一当二。二进制数的位权开放式：二进制数只有1两个数码，适合数字电路状态的表示〔例如用晶体二极管的开和关表示0和1、用晶体三极管的截止和饱和表示0和电路实现起来比较简洁。【十六进制数】0～9、A～F十六个数码，符号A～Ｆ10～15。运算规律：逢十六进一，借一当十六。十六进制数的位权开放式：例如：(8F8)＝8×162＋15×161＋8×16016【不同数制的转换】二进制转换为十进制的方法是：先写出二进制的位权开放式，然后按十进制相加，就可得到等值的十进制数。十进制转换为二进制：分为整数局部转换和小数局部转换，转换后再合并。整数局部转换承受除2倒取余法，小数局部转换承受乘2顺取整法。码制在数字系统中可用多位二进制数码来表示数量的大小，也可表示各种文字、符号等，这样的多位二进制数码叫代码。数字电路处理的是二进制数据，而人们习惯使用十进制，所以就产生了用四位二进制数表示一位十进制数的计数方法，这种用于表示十进制数的二进制代码称为二-十进制代码，简称BCD8421BCD码使用最多。【8421BCD8〔2、422221〔0。十进制数与8421BCD码对应关系如表5-18421BCD4160000～1111中的前10种组合：0000～10010～961010～1111为无效码。用8421BCD码表示十进制数时，将十进制数的每个数码分别用8421BCD3658421BCD码表示时，3、6、50011、0110、0101代入即可得到转换结果，即：(365)10＝(001101100101)8421BCD5-3788421BCD码的形式。解：(78)10＝(01111000)8421BCD第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称规律门电路学时1、与规律关系和与门电路2、或规律关系与或门电路

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：规律关系、规律真值表教学内容及步骤 备注规律门电路规律门电路是用以实现肯定规律关系的电子电路，简称门电路，是组成数字电路的最根本单元。【分类】按规律功能不同可分为：根本规律门和复合规律门。根本规律门包括与门、或门、非门；复合规律门包括与非门、或非门、与或非门、同或门、异或门等。按功能特点不同可分为：一般门(推拉式输出)、输出开路门、三态门等。按电路构造不同可分为：分立元件门电路和集成门电路两大类。其中集成门电路又包括输入端和输出端都由双极型晶体三极管构成的TTL集成门电路和以互补对称单极型MOS管构成的CMOS集成门电路。简洁门电路与规律关系和与门电路课堂演示1 用2个串联开关掌握一盏灯——与规律5-82有一个开关断开，灯就不亮。5-8与运算〔与规律〕【与规律关系】仅当打算大事〔Y〕发生的全部条件〔A，B，C，„〕均满足时，大事〔Y〕才能发生,这种规律关系称为与规律关系。在规律代数中，与规律又称规律乘。AB21，断开0，Y10，5-2把全部可能的条件组合及其对应结果依次列出来的表格叫做真值表。5-2与规律真值表【规律表达式】Y=A·B=AB其中，“·”为规律乘符号，也可省略。读作“AB”【规律符号】实现与规律关系的电路称为与门电路。其规律符号如图5-95-9与规律符号【规律功能11；输入有0，0。【波形图5-10A1 0 0 1B 0 0 1 1Y 00 0 15-10与规律波形图〔2〕或规律关系与或门电路课堂演示2 用2个开关并联掌握一盏灯——或规律5-1122【或规律关系】当打算大事〔Y〕发生的各种条件〔A，B，C，„)中，只要有一个或多个条件具备，大事〔Y〕就发生。在规律代数中，或规律又称规律加。【真值表A和B210，YY1，05-35-3或规律的真值表其中，“+”为规律加符号。A+BA或B”【规律符号】实现或规律关系的电路称为或门电路。其规律符号如图5-125-12或规律符号【规律功能】或规律功能可表述为：输入有1，输出为1；输入全0，0。【波形图5-13A1 001BY0 01110115-13ABY000011101【】111Y=A+B第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称非规律关系与复合门电路学时1、非规律关系与非门电路2、复合门电路

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：复合门电路教学内容及步骤 备注课堂演示3 用1个开关掌握一盏灯——非规律如图5-14所示，开关闭合，灯就灭，假设想要灯亮，则开关需断开。a)非运算电路 b〕电路实物图 c〕非规律关系5-14非运算〔非规律〕【非规律关系】当打算大事〔Y〕发生的条件〔A〕满足时，大事不发生；条件不满足，大事反而发生。在规律代数中，非规律又称反规律。AB210，Y1，05-45-4非规律的真值表【规律表达式】Y=A其中，“”为规律非符号。A读作“A非或A【规律符号】实现非规律关系的电路称为非门电路。其规律符号如图5-15。5-15非规律符号【规律功能】非规律功能可表述为：输入为1，输出为0；输入为0，1。5-16AA101Y0105-16非规律波形图〔4〕复合门电路:表5-5所示为常用与非门、或非门和异或门的逻辑组成、规律表达式、规律功能及规律符号的比照。5-5常用规律门的规律表达式、规律功能和规律符号第五章教案授课班级

课程名称

电子技术根底与技能教学内容课堂类型

晶体二极管和晶体晶体三极管等元件构成的最简洁与、或、非门电路学时 学时教学目的 1、把握电路连接2、稳压电源的使用

授课时间教学重、难点教学重、难点：电路的连接教学内容及步骤 备注由晶体二极管和晶体晶体三极管等元件构成的最简洁与、或、非门电路。4【最简洁的晶体二极管与门电路5-17b〕5-17晶体二极管与门电路原理图 b〕实物图在晶体二极管与门的两个输入端AB分别输入肯定大小的电压信号，并测量出输出端Y5-6所示。1表示高电平，灯不亮用规律0表示低电平，则可依据5-65-7所示。5-6与规律表5-7与门真值表A/VB/VY/VABY0．30．310000．33101030．31100333．7111结论：A、B均输入高电寻常，输出Y才为高电平，在其他状况下输出均为低电平。符合与规律关系，其规律表达式为Y＝AB。【最简洁的晶体二极管或门电路5-18原理图b〕实物图5-18晶体二极管或门电路在晶体二极管或门的两个输入端AB分别输入肯定大小的电压信号，并测量出输出端Y5-85-8列出5-9所示。表5-8或规律表 表5-9 或门真值表A/VB/VY/VABY0．30．300000．332．301130．32．3101332．3111结论：晶体二极管或门电路中只要A、B有高电平输入时，输出Y就为高电平。只有A、B都为低电寻常，Y才为低电平，符合或规律关系，其规律表达式为Y＝A＋B。【最简洁的晶体三极管非门电路5-19a)原理图 b〕实物图5-19晶体三极管非门电路在晶体三极管输入端A端Y的电压大小。测量结果是：输入低电压时，输出为高电压，反之输出为低电压。从而可以得出该电路的真值表，如表5-9所示。5-10非门真值表A Y0 11 0结论：当输入为高电寻常，晶体三极管饱和导通，输出Y为低电平，而输入为低电寻常，晶体三极管截止输出为高电平，因此，输出与输入的电平之间是反相关系，它实际上就是一个非门〔亦称反相器达式为Y A。第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

1、集成TTL

课程名称TTL学时

电子技术根底与技能授课时间2、TTL教学重、难点教学重、难点：TTL教学内容及步骤 备注集成TTLTTL型晶体三极管集成电路，简称集成TTL门电路。他开关速度快，是目前应用较多的一种集成规律门。这里我们不再介绍其内部电路组成，主要了解它的外部特性、规律功能主要参数和使用留意事项等。【一般集成TTL〔1〕5-2174LS00〔T4000〕2脚排列图，其规律表达式分别为YAB。5-2174LS00〔T4000〕管脚排列图5-22a3Y=ABC。非门。如图5-22b)所示为六反相器〔非门〕的管脚排列图。其规律表达式为Y=A。5-22c2输入或非门的管脚排列图。其规律表达式为Y=AB。a〕与门 b〕非门c)或非门5-22与门、非门、或非门【OCTTLOCOCOC5-23【OC

5-23OC5-25图5-25 OC门实现与非功能5-26G1、G2任一导通，Y=0；G1、G2全截止，Y=1。所以：5-26OC5-27OC12V电路。5-27OC门实现电平转换5-28OC门驱动指示灯。图5-28 OC门实现驱动【三态输出门〔TSL门〕】具有三种输出状态——高电平、低电平、高电阻状态的门电路，称为三态门电路。图5-29所示为三态门的规律符号，是在一般门电路的根底上，多了一个掌握端EN或EN，EN或EN称使a〕EN＝0b〕EN＝15-29三态门的规律符号使能端EN低电平有效的三态门：EN＝0时，输出YABEN=1时，输出Y呈现高阻态；ENEN＝1时，输出YAB；EN=0时，输出Y呈现高阻态。【TTL电源电压及电源干扰的消退74系列电源电压满足〔55%〕V，54系列电源电压满足〔510%〕V。为防止外来干扰通过电源串入电路，需对电源进展滤波。10~100F电容至地，对低频滤波。电路中每6~80.01~0.1F电容至地，对高频滤波。输出端的连接一般TTL门输出端不允许直接并联使用。三态输出门的输出端可并联使用，但同一时刻只能有一个门工作，其他门输出处于高阻状态。CC集电极开路门输出端可并联使用，但公共输出端和电源V之间应CCL接负载电阻R。LCC输出端不允许直接接电源V或直接接地。输出电流应小于产品手册上规定的最大值。CC多余输入端的处理15V1～10k5-315-31多余输入端的处理或门和或非门的多余输入端接规律0。即可以直接接地。如图5-32所示。5-32多余输入端的处理第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

1、常见CMOS

课程名称CMOS学时

电子技术根底与技能授课时间2、CMOS3、CMOS集成门的使用留意事项教学重、难点教学重、难点：CMOS集成门的使用留意事项教学内容及步骤 备注*5.3.3CMOSMOS集成规律门是承受MOSMOS门有PMO、NMOSCMOSCMOS电路又称互补MOS低、抗干扰力量强、工作稳定性好、开关速度高，是性能较好且应用较广泛的一种电路。【CMOSCMOSNPMOS5-33所示。当输入端A1时，输出Y0；反之当输入A为低电平0时输出Y为高电平其规律表达式为A。图5-33 CMOS反相器【CMOSCMOSCC40115-34(a)为CC4011与非门引脚排列图【CMOSCMOSCC40015-34(b)为CC4001或非门引脚排列图。与非门引脚排列图CC40015-34CMOS留意：CMOS“与非”门的输入端越多，串联的驱动管越多，导通时的总电阻就愈大，输出低电平值将会因输入端的增多而提高，对于CMOS“或非”门因驱动管并联，不存在这个问题，因此，CMOS门电路中“或非”门用的较多。【CMOSTTLCMOS下特点：制造工艺较简洁，集成度和成品率较高。功耗低。电源电压范围宽。输入阻抗高。抗干扰力量强。当配备适当的缓冲器后，能与现有的大多数规律电路兼容【CMOS 集成门的使用留意事项】〔1〕电源电压留意不同系列CMOS 电路允许的电源电压范围不同，一般为3~18V5。电源电压越高，抗干扰力量也越强。电源电压极性不能接反也不能超压，否则，可能会造成电路永久性失效。在进展CMOS电路试验或对CMOS，应先接入直流电源，后接入信号源；使用完毕时，应先关信号源，后关直流电源。〔4〕其他留意事项CMOS 集成门焊接时，电烙铁必需接地良好，必要时，将电烙铁的电源插头拔下，利用余热焊接。集成电路在存放和运输时，应放在导电容器或金属容器内。组装、调试时，应使全部的仪表、工作台面等有良好的接地。第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称规律代数的根本运算及规章学时1、规律代数的根本运算及规章2、规律代数的根本定律和公式

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：规律代数的根本运算及规章教学内容及步骤 备注根本规律运算规律代数又称布尔代数，是分析数字电路所使用的数学工具。任何事物的因果关系均可用规律代数中的规律关系表示，这些规律关系也称规律运算。规律代数的根本运算及规章规律代数运算规章规律代数根本运算只有：与AN、或OR、非NOT〕三种。【与运算规章】0·0=0，0·1=0，1·0=0，1·1=1。【或运算规章】0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1。【非运算规章】01,10规律代数的根本定律和公式5-11所示。表5-11 规律代数的根本定律和公式留意：证明上述各定律可用列真值表的方法，即分别列出等式两边规律表达式的真值表，假设两个真值表完全全都，则说明两个表达式相等，定律得证。案例解析【例5-4】证明反演律: ABAB证明：5-12所示，表5-12 真值表由表可知，由表可知，ABAB，所以等式成立。第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称规律函数的公式化简法学时1、规律函数的表达式及最简的概念2、规律函数的公式化简法

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：规律函数的公式化简法教学内容及步骤 备注*5.4.2规律函数的公式化简法规律函数化简的意义在于规律表达式越简洁，实现它的电路越简洁，电路工作越稳定牢靠。规律函数的公式化简法就是运用规律代数的运算规章、根本公式和定律来化简规律函数。非—或非”、“与或非”表达式。所谓最简式，必需是乘积项的个数最少，其次是每个乘积项中所含变量个数为最少。留意：由于同一个规律函数可用多种不同的表达式表示，所以公式化简法是没有固定的步骤的，下面我们介绍几种常用的化简方法。【并项法】利用公式AA1，将两乘积项合并为一项，并消去一个互补〔相反〕YABCABC(AA)BCBC【吸取法】利用公式A+AB=A吸取多余的乘积项。如YABABCABAABAB消去多余因子,如YAACBCDACBCDACBDAA1，给某函数配上适当的项，进而可以消去原函数式中的某些项。如ABACBCABAC(AA)BCABACABCABCABAC案例解析5-5】化简函数YABBCBCAB分析外表看来似乎无从下手，似乎Y承受配项法，则可以消去一项。解法一： YABBC(AA)BCAB(CC)ABBCABCABCABCABCABBCAC解法二：假设前解法二：假设前2项配项，后2项不动，则YAB(CC)(AA)BCBCABABBCAC由此可见，公式法化简的结果并不是唯一的。假设两个结果形式〔项数、每项中变量数〕一样，则二者均正确，可以验证二者规律相等。第五章教案授课班级教学内容课堂类型学时教学目的

课程名称规律函数的表示法学时1、常用的规律函数表示法2、相互转换方法

电子技术根底与技能授课时间教学重、难点教学重、难点：相互转换方法教学内容及步骤 备注5.4.3规律函数的表示法表示一个规律函数有多种方法，常用的有：真值表、规律函数式、规律图、波形图。它们各有特点又相互联系，还可以相互转换。5-6】函数的规律表达式YABAB，列出Y画出规律图和波形图解：该函数有两个变量，有4种取值的可能组合，将他们按挨次排列5-145-14YABAB真值表由真值表求规律表达式。将真值表中函数值等于1的变量组合选出；每个组合中凡取值为1的变量写成原变量的形式〔如A，B，C〕，取值为0的变量写成反变量的形式〔如A，B，C最终将全部组合的乘积项相加就可得到规律表达式。案例解析【例5-7】规律函数的真值表，如表5-15所示，求规律表达式。5-15真值表解：Y=1的变量组合有011、101、110、111。各个组合对应的乘积项为ABC、ABC、ABC、ABC 。将所有乘积项相加，即得YABCABCABCABC由规律图求规律表达式依据规律图，由规律图逐级写出规律表达式。案例解析5-85-385-38规律图解：由输入至输出逐步写出规律表达式：Y=AB1Y=BC2Y=AC3Y=Y+Y+Y1 2 3=AB+BC+AC由规律表达式画规律图与、或、非的运算组合可实现规律