第11章脈沖數字電路

1、第第11章脈沖數字電路章脈沖數字電路11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念11. 2晶體管的開關特性晶體管的開關特性11. 3基本邏輯電路基本邏輯電路11.4集成邏輯門電路集成邏輯門電路11.5觸發(fā)器觸發(fā)器11.6組合邏輯電路組合邏輯電路11.7時序邏輯電路時序邏輯電路11.8模擬量和數字量的轉換模擬量和數字量的轉換 11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念 電路分為數字電路和模擬電路兩種。電壓或電流信號隨時間電路分為數字電路和模擬電路兩種。電壓或電流信號隨時間變化而連續(xù)變化的信號稱為模擬信號，用以處理模擬信號的電路變化而連續(xù)變化的信號稱為模擬信號，用以處理模擬信

2、號的電路稱為模擬電路稱為模擬電路;電壓或電流信號隨時間變化而不是連續(xù)變化的信號電壓或電流信號隨時間變化而不是連續(xù)變化的信號稱為數字信號，用以處理數字信號的電路稱為數字電路。稱為數字信號，用以處理數字信號的電路稱為數字電路。 脈沖數字電路，包括脈沖電路和數字電路兩部分脈沖數字電路，包括脈沖電路和數字電路兩部分下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念11. 1. 1脈沖電路和數字電路脈沖電路和數字電路 脈沖電路，是指用于脈沖波形的產生和整形的電路。數字電路，脈沖電路，是指用于脈沖波形的產生和整形的電路。數字電路，是指工作在數字信號下的電子電路，主要指用脈沖信號分別代表是指工

3、作在數字信號下的電子電路，主要指用脈沖信號分別代表二進制數中的二進制數中的“0”和和“1”，實現各種邏輯運算的電路數字信號只，實現各種邏輯運算的電路數字信號只有有“n”和和“1”兩種狀態(tài)，當數字信號在兩種狀態(tài)，當數字信號在“0”和和“1”兩種狀態(tài)之間兩種狀態(tài)之間快速變換時，數字電路將輸出一系列脈沖波。它在電路中表現為快速變換時，數字電路將輸出一系列脈沖波。它在電路中表現為信號的有與無，或者電平的高與低。從這個意義上講，數字電路信號的有與無，或者電平的高與低。從這個意義上講，數字電路也是一種脈沖電路，但數字電路是利用脈沖波形進行各種算術運也是一種脈沖電路，但數字電路是利用脈沖波形進行各種算術運算

4、和邏輯運算的電路。算和邏輯運算的電路。 通常把脈沖電路和數字電路合在一起，統(tǒng)稱為脈沖數字電路通常把脈沖電路和數字電路合在一起，統(tǒng)稱為脈沖數字電路上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念 數字電路的主要研究對象是電路的輸入和輸出之間的邏輯關數字電路的主要研究對象是電路的輸入和輸出之間的邏輯關系，所以數字電路也稱邏輯電路。根據邏輯功能的不同特點，通系，所以數字電路也稱邏輯電路。根據邏輯功能的不同特點，通常把數字電路分為常把數字電路分為“組合邏輯電路組合邏輯電路”和和“時序邏輯電路時序邏輯電路”兩大類。兩大類。11. 1. 2脈沖信號的波形及參數脈沖信號的波形及參數 脈

5、沖信號是指存在時間短暫，具有突變性的電信號。圖脈沖信號是指存在時間短暫，具有突變性的電信號。圖11一一1所示的波形是一些典型的脈沖信號波形。所示的波形是一些典型的脈沖信號波形。 由圖可見，常見的脈沖信號也是隨時間作周期性變化的信號。由圖可見，常見的脈沖信號也是隨時間作周期性變化的信號。所以，通常把一切具有突變性、周期性、非正弦波形的電流或電所以，通常把一切具有突變性、周期性、非正弦波形的電流或電壓信號統(tǒng)稱為脈沖信號。壓信號統(tǒng)稱為脈沖信號。 電子電路中的實際波形，并不像圖電子電路中的實際波形，并不像圖11一一1所示那么平直。圖所示那么平直。圖11一一2所示是電路的一種矩形波，我們以它為例，介紹脈

6、沖信號的主所示是電路的一種矩形波，我們以它為例，介紹脈沖信號的主要參數的物理意義。要參數的物理意義。上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念1.脈沖幅度甄脈沖幅度甄Um (Im) 脈沖幅度指脈沖信號由靜態(tài)值到峰值之間的變化量，通常表脈沖幅度指脈沖信號由靜態(tài)值到峰值之間的變化量，通常表示脈沖信號的電壓或電流的最大值。若峰值大于靜態(tài)值，為正脈示脈沖信號的電壓或電流的最大值。若峰值大于靜態(tài)值，為正脈沖沖;若峰值小于靜態(tài)值，為負脈沖。若峰值小于靜態(tài)值，為負脈沖。2.脈沖上升時間脈沖上升時間tr 脈沖上升時間又叫脈沖前沿，指脈沖信號從脈沖上升時間又叫脈沖前沿，指脈沖信號從0

7、. 1 Um ,上升到上升到0. 9 Um所用的時間所用的時間3.脈沖下降時間脈沖下降時間tf 脈沖下降時間又叫脈沖后沿，指脈沖信號從脈沖下降時間又叫脈沖后沿，指脈沖信號從0. 9 Um,下降到下降到0. 1 Um所用的時間所用的時間上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念 4.脈沖寬度脈沖寬度tw 脈沖寬度指脈沖信號所持續(xù)的時間，即脈沖信號從脈沖前沿脈沖寬度指脈沖信號所持續(xù)的時間，即脈沖信號從脈沖前沿0. 5 Um 處到脈沖后沿處到脈沖后沿0. 5 Um處所用的時間。處所用的時間。5.脈沖間隔脈沖間隔tg 從上一個脈沖后沿從上一個脈沖后沿0. 5 Um處到下一個

8、脈沖前沿處到下一個脈沖前沿0. 5 Um處所用處所用的時間。脈沖間隔也稱為脈沖休止期。的時間。脈沖間隔也稱為脈沖休止期。上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念6.脈沖周期脈沖周期T 脈沖周期指兩個相鄰的同向脈沖信號上的對應點之間的間隔脈沖周期指兩個相鄰的同向脈沖信號上的對應點之間的間隔時間時間T=tw +tw7.脈沖頻率脈沖頻率f 脈沖周期的倒數就是脈沖頻率，即脈沖周期的倒數就是脈沖頻率，即f= 1/T。脈沖頻率的單位是。脈沖頻率的單位是Hz(赫茲赫茲)。8.空度比空度比Q 空度比指脈沖周期與脈沖寬度的比值，即空度比指脈沖周期與脈沖寬度的比值，即Q = T/tw

9、。當矩形波。當矩形波的的Q =2時，稱為方波時，稱為方波9.脈寬比脈寬比脈沖寬度與周期之比稱為脈寬比，即脈沖寬度與周期之比稱為脈寬比，即tw / T上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念11. 1. 3二進制數及二一十進制數的相互轉換二進制數及二一十進制數的相互轉換 1.二進制數的概念二進制數的概念 十進制數有十進制數有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數碼，在十進制數中是十個數碼，在十進制數中是“逢逢十進一十進一”。二進制數，只有。二進制數，只有0和和1兩個數碼，計數原則為兩個數碼，計數原則為“逢二進逢二進一一”。在電子計算機中，所使用的指令和運算的數

10、據，都是采用。在電子計算機中，所使用的指令和運算的數據，都是采用二進制數的形式。數字電路處理的就是二進制數二進制數的形式。數字電路處理的就是二進制數0和和1 2.二一十進制數間的相互轉換二一十進制數間的相互轉換 二進制數化為十進制數二進制數化為十進制數:可以將一個二進制數按權位展開，將可以將一個二進制數按權位展開，將各位權的系數與權相乘后求得。各位權的系數與權相乘后求得。上一頁下一頁返回11. 1脈沖數字電路的基本概念脈沖數字電路的基本概念 十進制數化成二進制數十進制數化成二進制數:可以采用除可以采用除2取余數，即將十進制數取余數，即將十進制數連續(xù)用連續(xù)用2除，直至商為除，直至商為0。每次的余

11、數即為二進制數碼，且最初得。每次的余數即為二進制數碼，且最初得到的余數為最低位有效數，最后得到的為最高位有效數。到的余數為最低位有效數，最后得到的為最高位有效數。上一頁返回11. 2晶體管的開關特性晶體管的開關特性11. 2. 1二極管的開關特性二極管的開關特性 二極管在正向電壓作用下導通，在反向電壓作用下截止，這二極管在正向電壓作用下導通，在反向電壓作用下截止，這相當于開關的閉合和斷開?？梢?，二極管具有開關特性。相當于開關的閉合和斷開。可見，二極管具有開關特性。 盡管二極管具有開關特性，但它并不是理想的開關。理想開盡管二極管具有開關特性，但它并不是理想的開關。理想開關要求在閉合時，電阻為零，

12、開關兩端的電壓降也為零關要求在閉合時，電阻為零，開關兩端的電壓降也為零;開關在斷開關在斷開時，電阻為無窮大，開關兩端的電壓等于電源電壓。而二極管開時，電阻為無窮大，開關兩端的電壓等于電源電壓。而二極管在正向導通時，有正向電壓降存在在正向導通時，有正向電壓降存在(硅管約為硅管約為0. 7 V，鍺管約為，鍺管約為0. 3 V );且二極管在反向截止時，反向電阻雖然很大，但并不是無窮大，且二極管在反向截止時，反向電阻雖然很大，但并不是無窮大，仍能通過一個很小的反向飽和電流。所以二極管開關只能近似于仍能通過一個很小的反向飽和電流。所以二極管開關只能近似于理想開關。但較之機械開關，二極管開關具有動作時間

13、短、使用理想開關。但較之機械開關，二極管開關具有動作時間短、使用頻率高、無觸點等優(yōu)點。因此，在數字電路中，經常用二極管作頻率高、無觸點等優(yōu)點。因此，在數字電路中，經常用二極管作開關器件。開關器件。下一頁返回11. 2晶體管的開關特性晶體管的開關特性11.2.2限幅器和鉗位器限幅器和鉗位器1.限幅器限幅器 圖圖11一一3( a)所示為串聯下限幅器電路，設二極管為理想開關，所示為串聯下限幅器電路，設二極管為理想開關，輸入信號為雙向尖脈沖，波形見圖輸入信號為雙向尖脈沖，波形見圖11一一3(b) 圖圖11一一4(a)所示為并聯下限幅器電路，設二極管為理想開關，所示為并聯下限幅器電路，設二極管為理想開關

14、，輸入信號為雙向尖脈沖，波形見圖輸入信號為雙向尖脈沖，波形見圖11一一4(b)2.鉗位器鉗位器 最簡單的鉗位電路如圖最簡單的鉗位電路如圖11一一5( a )所示，輸入信號為矩形脈沖，所示，輸入信號為矩形脈沖，如圖如圖11一一5( b)所示所示上一頁下一頁返回11. 2晶體管的開關特性晶體管的開關特性11.2.3三極管的開關特性三極管的開關特性 三極管具有飽和、放大、截止三種工作狀態(tài)。當三極管在飽三極管具有飽和、放大、截止三種工作狀態(tài)。當三極管在飽和和截止狀態(tài)下交替工作時，三極管只具有開關作用。和和截止狀態(tài)下交替工作時，三極管只具有開關作用。 1.截止狀態(tài)截止狀態(tài) 三極管的截止狀態(tài)是指基極加三極

15、管的截止狀態(tài)是指基極加0V輸入電壓時的工作狀態(tài)。當輸入電壓時的工作狀態(tài)。當發(fā)射極電壓發(fā)射極電壓Ube0.5V時，時，Ib和和Ic都近似為零，三極管處于截止狀態(tài)，都近似為零，三極管處于截止狀態(tài)，相當于開關斷開，如圖相當于開關斷開，如圖11一一6所示。所示。 2.飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 當三極管的發(fā)射結和集電結均處于正向偏置時，三極管處于當三極管的發(fā)射結和集電結均處于正向偏置時，三極管處于飽和狀態(tài)。三極管飽和后，再增大飽和狀態(tài)。三極管飽和后，再增大Ib ，集電極電流，集電極電流Ic也不再增大。也不再增大。這相當于開關閉合，如圖這相當于開關閉合，如圖11一一7所示所示上一頁下一頁返回11. 2晶體管的開關

16、特性晶體管的開關特性 3.三極管的開關特性三極管的開關特性 如果有目的地控制三極管各電極上的電位，使三極管在截止如果有目的地控制三極管各電極上的電位，使三極管在截止和飽和狀態(tài)下交替工作，三極管就成為一個無觸點開關和飽和狀態(tài)下交替工作，三極管就成為一個無觸點開關11.2.4反相器反相器 利用三極管的開關特性，可構成反相器，其電路如圖利用三極管的開關特性，可構成反相器，其電路如圖11一一8所所示。反向器是一種最基本最重要的脈沖電路，它是組成各種復雜示。反向器是一種最基本最重要的脈沖電路，它是組成各種復雜脈沖電路的基本單元之一，也是數字電路中的脈沖電路的基本單元之一，也是數字電路中的“非門非門”。上

17、一頁返回11. 3基本邏輯電路基本邏輯電路11. 3. 1“與與”門電路門電路(AND電路電路) 當決定某一事件的條件全部具備時，該事件才能發(fā)生。這種當決定某一事件的條件全部具備時，該事件才能發(fā)生。這種因果關系稱為因果關系稱為“與與”邏輯關系能夠實現邏輯關系能夠實現“與與”邏輯關系的電路稱邏輯關系的電路稱為為“與與”門電路。門電路。 具有具有“與與”邏輯關系的照明電路如圖邏輯關系的照明電路如圖11 -9所示，開關所示，開關A與與B串串聯。當開關聯。當開關A與與B同時接通時同時接通時(條件條件)，燈泡，燈泡F發(fā)亮發(fā)亮(結果結果);只要有一個只要有一個開關不接通，燈泡就不會發(fā)亮。開關不接通，燈泡就

18、不會發(fā)亮。 利用二極管的鉗位作用，可以構成利用二極管的鉗位作用，可以構成“與與”門電路，如圖門電路，如圖11一一10所示。它有所示。它有2個輸入端個輸入端(也可以有多個也可以有多個)。下一頁返回11. 3基本邏輯電路基本邏輯電路11. 3. 2“或或”門電路門電路(OR電路電路) 在決定某一事件的各個條件中，只要具備一個條件該事件就在決定某一事件的各個條件中，只要具備一個條件該事件就會發(fā)生，這種因果關系稱為會發(fā)生，這種因果關系稱為“或或”邏輯關系，能夠實現邏輯關系，能夠實現“或或”邏邏輯關系的電路稱為輯關系的電路稱為“或或”門電路。門電路。 具有具有“或或”邏輯關系的照明電路如圖邏輯關系的照明

19、電路如圖11一一11所示，開關所示，開關A與與B并聯，只要開關并聯，只要開關A或或B中有一個接通，燈泡中有一個接通，燈泡F就會亮。就會亮。 利用二極管的鉗位作用，可構成利用二極管的鉗位作用，可構成“或或”門電路。門電路?！盎蚧颉遍T電門電路及符號如圖路及符號如圖11一一12所示。所示。上一頁下一頁返回11. 3基本邏輯電路基本邏輯電路11. 3. 3“非非”門電路門電路(NOT電路電路) 結果與條件處于相反狀態(tài)的邏輯關系稱為結果與條件處于相反狀態(tài)的邏輯關系稱為“非非”邏輯關系，邏輯關系，能夠實現能夠實現“非非”邏輯關系的電路稱為邏輯關系的電路稱為“非非”門電路門電路 具有具有“非非”邏輯關系的照

20、明電路如圖邏輯關系的照明電路如圖11一一13所示，開關與燈所示，開關與燈泡并聯。當開關斷開時，燈泡發(fā)亮泡并聯。當開關斷開時，燈泡發(fā)亮;當開關接通時，燈泡不亮。燈當開關接通時，燈泡不亮。燈泡亮這一結果與開關斷開這個條件相反。泡亮這一結果與開關斷開這個條件相反。 由三極管組成的由三極管組成的“非非”門電路及符號如圖門電路及符號如圖11一一14所示所示上一頁下一頁返回11. 3基本邏輯電路基本邏輯電路 三極管三極管“非非”門電路只有一個輸入端門電路只有一個輸入端A。當輸入端為高電平。當輸入端為高電平時，三極管飽和導通，輸出端為低電平時，三極管飽和導通，輸出端為低電平;當輸入端為低電平時，三當輸入端為

21、低電平時，三極管截止，輸出端為高電平，其電位等于電源電壓魷不因三極管極管截止，輸出端為高電平，其電位等于電源電壓魷不因三極管截止時沒有電流，負載電阻尺上沒有電壓降截止時沒有電流，負載電阻尺上沒有電壓降)。因此，三極管輸入。因此，三極管輸入信號與輸出信號之間的邏輯關系滿足信號與輸出信號之間的邏輯關系滿足“非非”邏輯關系。由于邏輯關系。由于“非非”門電路的輸出信號與輸入信號相反，因此，門電路的輸出信號與輸入信號相反，因此，“非非”門電路又稱為門電路又稱為反向器反向器 “非非”門電路的真值表如表門電路的真值表如表11 -3所示所示 “非非”邏輯關系的表達式為邏輯關系的表達式為:上一頁下一頁返回11.

22、 3基本邏輯電路基本邏輯電路11. 3. 4復合邏輯門電路復合邏輯門電路1.與與“非非”門電路門電路 將一個與門電路和一個非門電路組合，就構成將一個與門電路和一個非門電路組合，就構成“與非與非”門電門電路。路?！芭c非與非”門電路及符號如圖門電路及符號如圖11一一15所示所示2.“或非或非”門電路門電路 將一個或門電路和一個非門電路組合，就構成將一個或門電路和一個非門電路組合，就構成“或非或非”門電門電路。路。“或非或非”門電路及符號如圖門電路及符號如圖11一一16所示。所示。 “或非或非”邏輯運算，應先邏輯運算，應先“或或”后后“非非”，即把，即把“或或”運算運算的結果取的結果取“非非”即可。

23、即可。3.“與或非與或非”門電路門電路 將兩個將兩個“與與”門、一個門、一個“或或”門和一個門和一個“非非”門組合，就構門組合，就構成成“與或非與或非”門電路，其邏輯符號如圖門電路，其邏輯符號如圖11一一17所示。所示。上一頁返回11. 4集成邏輯門電路集成邏輯門電路11. 4. 1 TTL與非門電路與非門電路 隨著集成電路技術的發(fā)展，各種門電路已普遍采用集成電路，隨著集成電路技術的發(fā)展，各種門電路已普遍采用集成電路，且每個集成塊包含多個門電路。實際應用中的且每個集成塊包含多個門電路。實際應用中的TTL(晶體管晶體管晶體晶體管邏輯電路管邏輯電路)與門電路就是在與門電路后加上一個非門集成電路。與

24、門電路就是在與門電路后加上一個非門集成電路。它是數字電路中最基本的單元電路，利用它是數字電路中最基本的單元電路，利用TTL集成電路可以構成集成電路可以構成各種基本門電路各種基本門電路 典型的典型的TTL與非門電路如圖與非門電路如圖11一一18所示，它由三部分組成所示，它由三部分組成1.輸入級輸入級2.中間級中間級3.輸出級輸出級下一頁返回11. 4集成邏輯門電路集成邏輯門電路 多發(fā)射極三極管，就是只有一個基極，一個集電極，而有多個多發(fā)射極三極管，就是只有一個基極，一個集電極，而有多個發(fā)射極的三極管，其等效電路如圖發(fā)射極的三極管，其等效電路如圖11一一19所示所示11.4.2三態(tài)門電路三態(tài)門電路

25、(TSL門電路門電路) 在數據傳送領域中，廣泛使用到三態(tài)門。三態(tài)門又稱為三態(tài)在數據傳送領域中，廣泛使用到三態(tài)門。三態(tài)門又稱為三態(tài)輸出與非門。三態(tài)門是指輸出有三種狀態(tài)的與非門，簡稱輸出與非門。三態(tài)門是指輸出有三種狀態(tài)的與非門，簡稱TSL門。門。圖圖11 -21所示是一種形式的三態(tài)門電路所示是一種形式的三態(tài)門電路 三態(tài)門電路與一般三態(tài)門電路與一般,TTL與非門的不同點是與非門的不同點是: (1)輸入端多了一個輸入端多了一個“控制端控制端”，也稱，也稱“使能端使能端”E (2)輸出端除了輸出輸出端除了輸出1(高電平高電平)和和0(低電平低電平)兩種狀態(tài)外，還增加了一個兩種狀態(tài)外，還增加了一個“高阻態(tài)

26、高阻態(tài)”也稱也稱“禁止態(tài)禁止態(tài)”。上一頁返回11. 5觸發(fā)器觸發(fā)器11. 5. 1基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 圖圖11 - 23是由與非門是由與非門A,B構成的與非型基本構成的與非型基本RS觸發(fā)器，它是觸發(fā)器，它是由兩個與非門交叉藕合構成的由兩個與非門交叉藕合構成的(此外還有一類由兩個或非門交叉藕此外還有一類由兩個或非門交叉藕合構成的或非型基本合構成的或非型基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器)。 基本基本RS觸發(fā)器的邏輯符號如圖觸發(fā)器的邏輯符號如圖11一一24所示所示 基本基本RS觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表11一一7和表和表11一一8下一頁返回11. 5觸發(fā)器觸發(fā)器11. 5

27、. 2可控可控RS觸發(fā)器觸發(fā)器 基本基本RS觸發(fā)器是以電平信號作為觸發(fā)信號直接控制觸發(fā)器翻觸發(fā)器是以電平信號作為觸發(fā)信號直接控制觸發(fā)器翻轉的。當采用多個觸發(fā)器工作時，往往要求各觸發(fā)器在同一時刻轉的。當采用多個觸發(fā)器工作時，往往要求各觸發(fā)器在同一時刻實現翻轉，這就要求引入時鐘控制信號實現翻轉，這就要求引入時鐘控制信號(簡稱時鐘脈沖用簡稱時鐘脈沖用CP表示表示)。當時鐘脈沖到達時，各觸發(fā)器根據輸入信號同時翻轉，這種有時當時鐘脈沖到達時，各觸發(fā)器根據輸入信號同時翻轉，這種有時鐘控制的觸發(fā)器稱為可控鐘控制的觸發(fā)器稱為可控RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。 可控可控RS觸發(fā)器是在基本觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎上，

28、加上兩個與非門觸發(fā)器的基礎上，加上兩個與非門構成，如圖構成，如圖11一一25所示。所示。 可控可控RS觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表11一一9和表和表11一一10上一頁下一頁返回11. 5觸發(fā)器觸發(fā)器11. 5. 3 D觸發(fā)器觸發(fā)器 可控可控RS觸發(fā)器在使用中存在著輸入信號不能同時為觸發(fā)器在使用中存在著輸入信號不能同時為1的缺點，的缺點，這給使用帶來不便。若把可控這給使用帶來不便。若把可控RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的R端與端與C門的輸出端連接門的輸出端連接起來，就能保證起來，就能保證R,S兩端不同時為兩端不同時為1。這樣就構成了。這樣就構成了D觸發(fā)器，如圖觸發(fā)器，如圖11

29、一一26所示所示 D觸發(fā)器的真值表和邏輯功能見表觸發(fā)器的真值表和邏輯功能見表11一一11和表和表11一一1211. 5. 4 T觸發(fā)器觸發(fā)器 以上討論的幾種觸發(fā)器，當以上討論的幾種觸發(fā)器，當CP=1來到時，若輸入信號決定的來到時，若輸入信號決定的新狀態(tài)與原狀態(tài)一致，則觸發(fā)器的狀態(tài)會保持不變。而在實際中新狀態(tài)與原狀態(tài)一致，則觸發(fā)器的狀態(tài)會保持不變。而在實際中常常要求每來一個時鐘信號，觸發(fā)器必須翻轉一次，即原態(tài)為常常要求每來一個時鐘信號，觸發(fā)器必須翻轉一次，即原態(tài)為0時時須翻為須翻為1;原態(tài)為原態(tài)為1時須翻為時須翻為0，這樣的觸發(fā)器稱為，這樣的觸發(fā)器稱為T觸發(fā)器觸發(fā)器上一頁下一頁返回11. 5觸發(fā)

30、器觸發(fā)器 在在RS觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸發(fā)器的基礎上加反饋線就構成觸發(fā)器的基礎上加反饋線就構成T觸發(fā)器。觸發(fā)器。在在RS觸發(fā)器上加反饋線觸發(fā)器上加反饋線a,b，由，由Q, 分別接通分別接通S,R端，這種觸發(fā)器端，這種觸發(fā)器稱為對稱型稱為對稱型T觸發(fā)器觸發(fā)器;在在D觸發(fā)器上加反饋線，由觸發(fā)器上加反饋線，由 接通接通D端。這種端。這種觸發(fā)器稱為非對稱型觸發(fā)器稱為非對稱型T觸發(fā)器。如圖觸發(fā)器。如圖11一一27所示所示 T觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表11一一13和表和表11一一14。當。當T恒等于恒等于1時，每來一個時鐘脈沖時，每來一個時鐘脈沖CP，觸發(fā)器必須翻一次，這時

31、為，觸發(fā)器必須翻一次，這時為計數觸發(fā)器。計數觸發(fā)器。上一頁下一頁返回11. 5觸發(fā)器觸發(fā)器11. 5. 5 JK觸發(fā)器觸發(fā)器 將對稱型將對稱型T觸發(fā)器的觸發(fā)器的T端斷開，就構成端斷開，就構成JK觸發(fā)器，如圖觸發(fā)器，如圖11 - 28所示。所示。 JK觸發(fā)器是一種雙輸入端多功能觸發(fā)器，它具有觸發(fā)器是一種雙輸入端多功能觸發(fā)器，它具有RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的功能。集成觸發(fā)器產品主要是功能。集成觸發(fā)器產品主要是JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸發(fā)器。觸發(fā)器。J ,K為兩個輸為兩個輸入端。入端。 JK觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表觸發(fā)器的真值表和邏輯功能表見表11一一15和表和表11一一16上一頁下一頁返回11. 6

32、組合邏輯電路組合邏輯電路11. 6. 1編碼器編碼器 按照被編信號的不同特點和要求，編碼器可分為二進制編碼按照被編信號的不同特點和要求，編碼器可分為二進制編碼器、二一十進制編碼器、優(yōu)先編碼器等。器、二一十進制編碼器、優(yōu)先編碼器等。 1.二進制編碼器二進制編碼器 能將輸入信息編成二進制代碼的電路叫做二進制編碼器。圖能將輸入信息編成二進制代碼的電路叫做二進制編碼器。圖11一一29是三位二進制編碼器的邏輯圖，它按常用的二進制編碼順是三位二進制編碼器的邏輯圖，它按常用的二進制編碼順序和二進制自然計數進位形式構成，方便入們的使用和記憶。序和二進制自然計數進位形式構成，方便入們的使用和記憶。上一頁下一頁返

33、回11. 6組合邏輯電路組合邏輯電路 2.二一十進制編碼器二一十進制編碼器 十進制是人們最熟悉的編碼方式，二一十進制編碼器是指將十進制是人們最熟悉的編碼方式，二一十進制編碼器是指將十進制數碼轉換成二進制代碼的電路，二一十進制編碼器有許多十進制數碼轉換成二進制代碼的電路，二一十進制編碼器有許多編碼方式。能用四位二進制的代碼來表示一個十進制數字的代碼，編碼方式。能用四位二進制的代碼來表示一個十進制數字的代碼，稱作稱作BCD碼，碼，BCD碼的種類很多，如碼的種類很多，如8421碼、碼、5211碼、碼、2421碼等。碼等。能將十個輸入信號分別編排成對應的能將十個輸入信號分別編排成對應的BCD電路，稱為

34、二一十進制電路，稱為二一十進制編碼器。編碼器。 8421 B C D編碼器是最常見的一種二一十進制編碼器。所謂編碼器是最常見的一種二一十進制編碼器。所謂8421是指這種編碼從左至右各位的權分別是是指這種編碼從左至右各位的權分別是8,4,2,1,即代碼為即代碼為1時，時，分別代表十進制數碼中的分別代表十進制數碼中的8,4,2,1，各位代碼與權乘積的和，就是所，各位代碼與權乘積的和，就是所代表的十進制數。代表的十進制數。 圖圖11一一30是二一十進制是二一十進制8421編碼器的邏輯圖。這種編碼器用編碼器的邏輯圖。這種編碼器用四個與非門電路組成。四個與非門電路組成。上一頁下一頁返回11. 6組合邏輯

35、電路組合邏輯電路 3.優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器 優(yōu)先編碼器分二進制優(yōu)先編碼器和二一十進制優(yōu)先編碼器。優(yōu)先編碼器分二進制優(yōu)先編碼器和二一十進制優(yōu)先編碼器。優(yōu)先編碼器的功能是允許幾個輸入信號同時輸入，而編碼只對事優(yōu)先編碼器的功能是允許幾個輸入信號同時輸入，而編碼只對事先排定的優(yōu)先順序中優(yōu)先權最高的一個輸入信號進行編碼，對級先排定的優(yōu)先順序中優(yōu)先權最高的一個輸入信號進行編碼，對級別較低的輸入信號不予理睬。防止前兩種編碼器中存在的，當多別較低的輸入信號不予理睬。防止前兩種編碼器中存在的，當多個信號同時輸入時編碼器不能正常工作的問題。個信號同時輸入時編碼器不能正常工作的問題。上一頁下一頁返回11. 6組合邏

36、輯電路組合邏輯電路11.6.2譯碼器譯碼器 譯碼器的功能與編碼器正好相反，它的作用是將若干位二進譯碼器的功能與編碼器正好相反，它的作用是將若干位二進制代碼翻譯成對應的脈沖信號，也可是電位或十進制數碼輸出。制代碼翻譯成對應的脈沖信號，也可是電位或十進制數碼輸出。能完成譯碼功能的電路稱為譯碼器或解碼器。能完成譯碼功能的電路稱為譯碼器或解碼器。 按譯碼器的邏輯功能可分為按譯碼器的邏輯功能可分為:通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。通用譯碼器又包括通用譯碼器又包括:二進制譯碼器、二一十進制譯碼器和代碼轉換二進制譯碼器、二一十進制譯碼器和代碼轉換譯碼器，習慣上通稱為譯碼器。譯碼器

37、，習慣上通稱為譯碼器。 1.二進制譯碼器二進制譯碼器 二進制譯碼器是最簡單的一種譯碼器。圖二進制譯碼器是最簡單的一種譯碼器。圖11一一31所示是三位所示是三位二進制譯碼器，它有三個輸入端，八個輸出端，用三個非門和八二進制譯碼器，它有三個輸入端，八個輸出端，用三個非門和八個與門電路構成。個與門電路構成。上一頁下一頁返回11. 6組合邏輯電路組合邏輯電路2.二一十進制譯碼器二一十進制譯碼器 將二一十進制代碼翻譯成將二一十進制代碼翻譯成0 9等等10個十進制數碼的電路稱為二個十進制數碼的電路稱為二一十進制譯碼器一十進制譯碼器 3.顯示譯碼器顯示譯碼器 顯示譯碼器是將數字電路中的二進制數碼，用直觀的十

38、進制顯示譯碼器是將數字電路中的二進制數碼，用直觀的十進制數在顯示元件上顯示出來的電路。這就需要在代碼被譯出后，再數在顯示元件上顯示出來的電路。這就需要在代碼被譯出后，再用譯碼器的輸出去驅動數碼顯示器件。用譯碼器的輸出去驅動數碼顯示器件。上一頁返回11. 7時序邏輯電路時序邏輯電路11. 7. 1計數器計數器 1.二進制計數器二進制計數器 二進制計數器可用觸發(fā)器來構成。它利用觸發(fā)器的狀態(tài)來表二進制計數器可用觸發(fā)器來構成。它利用觸發(fā)器的狀態(tài)來表示二進制數碼。觸發(fā)器的輸出端口有示二進制數碼。觸發(fā)器的輸出端口有0和和1兩個狀態(tài)，可用來表示兩個狀態(tài)，可用來表示二進制的數碼二進制的數碼0和和1。用。用N個

39、觸發(fā)器可以構成個觸發(fā)器可以構成N位二進制計數器。圖位二進制計數器。圖11一一36是用三個是用三個T觸發(fā)器構成的三位二進制異步計數器。觸發(fā)器構成的三位二進制異步計數器。 計數器的狀態(tài)表如表計數器的狀態(tài)表如表11一一22所示所示下一頁返回11. 7時序邏輯電路時序邏輯電路 2.十進制計數器十進制計數器 十進制有十個數碼，用四個觸發(fā)器就可構成十進制計數器。十進制有十個數碼，用四個觸發(fā)器就可構成十進制計數器。構成方法很多，圖構成方法很多，圖11一一38是用四個是用四個JK觸發(fā)器構成的十進制計數器觸發(fā)器構成的十進制計數器邏輯圖。由于四個觸發(fā)器可以表示邏輯圖。由于四個觸發(fā)器可以表示16種不同狀態(tài)，而十進制

40、只有種不同狀態(tài)，而十進制只有十個數碼，所以必須加適當的門電路加以控制。十個數碼，所以必須加適當的門電路加以控制。 十進制計數器的波形如圖十進制計數器的波形如圖11一一39所示所示11. 7. 2寄存器寄存器 寄存器也是數字系統(tǒng)常用的主要部件，它由觸發(fā)器或由觸發(fā)寄存器也是數字系統(tǒng)常用的主要部件，它由觸發(fā)器或由觸發(fā)器和門電路構成，它是用來存放和傳送數碼的具有記憶功能的數器和門電路構成，它是用來存放和傳送數碼的具有記憶功能的數字單元電路。字單元電路。 上一頁下一頁返回11. 7時序邏輯電路時序邏輯電路1.寄存器的分類寄存器的分類 (1)按照寄存器的功能不同，分為數碼寄存器和移位寄存器兩大類。按照寄存

41、器的功能不同，分為數碼寄存器和移位寄存器兩大類。 數碼寄存器也稱為基本寄存器，它僅具有接收數碼和清除數數碼寄存器也稱為基本寄存器，它僅具有接收數碼和清除數碼的功能，又可分為多位碼的功能，又可分為多位D寄存器寄存器,D鎖存器和寄存器陣三種。鎖存器和寄存器陣三種。 移位寄存器具有寄存和將數碼移位雙重功能。按照數碼移動移位寄存器具有寄存和將數碼移位雙重功能。按照數碼移動的方向不同，可分為左移寄存器、右移寄存器和雙向移位寄存器的方向不同，可分為左移寄存器、右移寄存器和雙向移位寄存器三種。三種。 (2)按照寄存器接收代碼的方式，可分為單拍接收寄存器和雙拍接收按照寄存器接收代碼的方式，可分為單拍接收寄存器

42、和雙拍接收寄存器兩種寄存器兩種單拍接收就是不需要事先清零工作，只用一拍即可完成。單拍接收就是不需要事先清零工作，只用一拍即可完成。雙拍接收方式，就是第一拍清零，第二拍存放代碼。雙拍接收方式，就是第一拍清零，第二拍存放代碼。 上一頁下一頁返回11. 7時序邏輯電路時序邏輯電路 (3)按代碼輸入輸出方式不同，移位寄存器又有四種工作方式按代碼輸入輸出方式不同，移位寄存器又有四種工作方式:串行輸串行輸入一串行輸出入一串行輸出;串行輸入一并行輸出串行輸入一并行輸出;并行輸入一串行輸出并行輸入一串行輸出;并行輸并行輸入一并行輸出。入一并行輸出。 2.雙拍接收方式的代碼寄存器雙拍接收方式的代碼寄存器 圖圖1

43、1一一40是由三個是由三個D觸發(fā)器構成的三位代碼寄存器。觸發(fā)器構成的三位代碼寄存器。 3.單向移位寄存器單向移位寄存器 單向稱位寄存器是由三個單向稱位寄存器是由三個D觸發(fā)器構成的三位串入一并出或串觸發(fā)器構成的三位串入一并出或串入一串出右移寄存器，如圖入一串出右移寄存器，如圖11一一41所示所示上一頁返回11. 8模擬量和數字量的轉換模擬量和數字量的轉換 能將數字量轉換為模擬量的裝置稱為數一模轉換器，簡稱能將數字量轉換為模擬量的裝置稱為數一模轉換器，簡稱D/A轉換器或轉換器或DAC( Digital-Analog Converter );能將模擬量轉換成能將模擬量轉換成數字量的裝置稱為模一數轉換

44、器，簡稱數字量的裝置稱為模一數轉換器，簡稱A/D轉換器或轉換器或ADC( Analog-Digital Converter )。因此，。因此，D/ A和和A/ D是聯系數字系統(tǒng)和模擬系是聯系數字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的橋梁，也可稱為數字電路和模擬電路的接口。圖統(tǒng)的橋梁，也可稱為數字電路和模擬電路的接口。圖11 - 42所示是所示是數一模和模一數轉換的原理框圖。數一模和模一數轉換的原理框圖。11. 8. 1數字一模擬數字一模擬(D/A)轉換器轉換器 D/A轉換器通常有轉換器通常有:權電阻權電阻D/ A轉換器和轉換器和R一一2RT型電阻型電阻D/ A轉轉換器兩種形式。換器兩種形式。下一頁返回11. 8模擬

45、量和數字量的轉換模擬量和數字量的轉換 1.權電阻權電阻D/A轉換器轉換器 為了將數字量轉換成模擬量，必須將每一位代碼按其為了將數字量轉換成模擬量，必須將每一位代碼按其“權權”值轉換成相應的模擬量，再把各位的模擬量相加，所得到的總模值轉換成相應的模擬量，再把各位的模擬量相加，所得到的總模擬量就是與數字量成正比的模擬量，這就完成了數字量向模擬量擬量就是與數字量成正比的模擬量，這就完成了數字量向模擬量的轉換。采用這種方案時，常用恒壓源的轉換。采用這種方案時，常用恒壓源(或恒流源或恒流源)和由數字量各位和由數字量各位的代碼所控制的電阻網絡來構成。稱之為解碼網絡。的代碼所控制的電阻網絡來構成。稱之為解碼

46、網絡。 圖圖11 - 43是權電阻解碼網絡，這是一個將四位二進制代碼轉是權電阻解碼網絡，這是一個將四位二進制代碼轉換成電壓的網絡。換成電壓的網絡。上一頁下一頁返回11. 8模擬量和數字量的轉換模擬量和數字量的轉換 2. R -2RT型電阻型電阻D/A轉換器轉換器 R - 2 RT型電阻轉換器的電阻網絡電路如圖型電阻轉換器的電阻網絡電路如圖11 - 44所示。該所示。該電路的電阻接成電路的電阻接成T形，所以稱為形，所以稱為T型解碼網絡。該電路中只使用了型解碼網絡。該電路中只使用了R ,2R兩種電阻，克服了權電阻兩種電阻，克服了權電阻D/A轉換器中電阻值相差過大的缺轉換器中電阻值相差過大的缺點，因

47、而這是一種使用范圍很廣的電路。電路使用標準電壓點，因而這是一種使用范圍很廣的電路。電路使用標準電壓U，從從U0端輸出轉換后的模擬量電壓。端輸出轉換后的模擬量電壓。A,B,C,D分別代表二進制的四位代分別代表二進制的四位代碼和由代碼控制的雙向開關。該位代碼為碼和由代碼控制的雙向開關。該位代碼為1時，開關接電源時，開關接電源1;代碼代碼為為0時，開關接地。時，開關接地。上一頁下一頁返回11. 8模擬量和數字量的轉換模擬量和數字量的轉換11.8.2模擬一數字模擬一數字(A/D)轉換器轉換器 A/D轉換器就是把模擬量轉換成數字量的電路。將模擬量轉轉換器就是把模擬量轉換成數字量的電路。將模擬量轉換成數字量時，有兩個重要參數換成數字量時，有兩個重要參數: 1.精度精度 數字量有一個最小單位，將連續(xù)變化的模擬量轉換成數字量數字量有一個最小單位，將連續(xù)變化的模擬量轉換成數字量時，一定會有誤差，數字量的位數增多，誤差減小，精度提高。時，一定會有誤差，數字量的位數增多，誤差減小，精度提高。根