淺談學(xué)習《脈沖與數字電路》的方法

　　[關(guān)鍵詞]數字電路；邏輯電路；真值表；觸發(fā)器

　　脈沖數字電路是電子技術(shù)的一個(gè)組成部分，是近代電子技術(shù)的重要基礎。在現代電子工程中，信號的產(chǎn)生、傳送及處理愈來(lái)愈多地以數字信號的形式出現。例如微型計算機數控系統、數字通信以及數字編碼的視聽(tīng)設備應運而生。隨著(zhù)數字集成電路工藝日臻完善，數字技術(shù)已滲透到工業(yè)、農業(yè)、國防和生活的各個(gè)領(lǐng)域，而且還在不斷高速地擴展其應用范圍。因此，掌握脈沖數字電路的基本理論及其分析學(xué)習的方法，對于認識和掌握當代電子技術(shù)尤為重要，要學(xué)好該門(mén)課程，必須做到如下幾點(diǎn)。

　　一、明確脈沖與數字電路在電子工程中的重要性

　　脈沖與數字電路是理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎學(xué)科，它是通向理工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的橋梁，對于數字化信息飛速發(fā)展的今天，是理工類(lèi)任一專(zhuān)業(yè)不可缺少的一門(mén)學(xué)科，它的內容主要包括脈沖的產(chǎn)生、整形、變換、傳輸、控制、記憶、計數、顯示等，而這些電路內部的基本狀態(tài)是晶體管的導通與截止，電容的充電和放電。尤其從本世紀末開(kāi)始，人類(lèi)將逐步進(jìn)入信息化社會(huì )，作為支持信息化社會(huì )基礎的微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)等，以其前所未有的速度向前發(fā)展，特別是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)結合而發(fā)展起來(lái)的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)與電視技術(shù)結合并發(fā)展起來(lái)的多媒體技術(shù)正改變著(zhù)人們的工作、學(xué)習和生活方式，為適應信息化社會(huì )的發(fā)展，必須掌握脈沖與數字電路。

　　二、學(xué)習脈沖與數字電路要善于和模擬電路相比較，以利于記憶

　　電子技術(shù)研究的對象包括電子元器件及其用這些元器件所組成的基本功能電路，以及用某些基本功能電路組合成的具有專(zhuān)門(mén)用途的裝置或系統，電子技術(shù)又分為模擬電子技術(shù)和數字電子技術(shù)兩大部分，其中模擬電子技術(shù)是研究平滑的，連續變化的電壓或電流——模擬信號下工作的電子電路及其技術(shù)；而數字電子技術(shù)則是研究離散的、斷續變化的電壓或電流——數字信號下工作的電子電路及其技術(shù)，可通過(guò)兩者的概念和波形進(jìn)行比較，便于加深理解。電子技術(shù)基礎知識包括半導體二極管、半導體三極管、場(chǎng)效應管、部分典型集成電路等元器件，其中三極管有飽和、截止和放大三種工作狀態(tài)，在模擬電子技術(shù)中，主要利用其放大狀態(tài)去研究信號的放大及信號的處理，輸入輸出是線(xiàn)性關(guān)系，而在數字電子技術(shù)中主要利用元器件的導通與截止或飽和與截止，表示電路的開(kāi)與關(guān)，這是兩種很清晰的狀態(tài)，再沒(méi)有模棱兩可的其它狀態(tài)，其輸入和輸出是非線(xiàn)性關(guān)系。在脈沖電路中，二極管和三極管是組成開(kāi)關(guān)電路的最基本元件，一般上學(xué)習脈沖與數字電路都具備了元器件及模擬電路的知識。因此在學(xué)習中要善于將兩種電路的分析方法加以區別，加以比較，才能加深理解，便于記憶。

　　三、學(xué)會(huì )分析各種邏輯門(mén)電路

　　數字電子技術(shù)僅研究開(kāi)或關(guān)狀態(tài)，為了簡(jiǎn)便地描述邏輯關(guān)系，通常用熟知的符號“0” 和“1”來(lái)表示某一事物的對立狀態(tài)，例如電位的“高”與“”低、脈沖的“有”和“無(wú)”、開(kāi)關(guān)的“合”與“斷”、事物的“真”與“假”等。這里的“0”和“1”的概念，并不是通常在數學(xué)中表示數量的大小，而是作為一種表示符號，常稱(chēng)之為邏輯“0”和邏輯“1”。邏輯門(mén)電路指的是具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的開(kāi)關(guān)電路，它按照一定的規律而動(dòng)作，邏輯門(mén)中邏輯的內涵是指一定的因果關(guān)系，即“條件和結果的關(guān)系”，因此在邏輯電路中，若用“1”表示有信號或滿(mǎn)足條件，則用“0”表示無(wú)信號或不滿(mǎn)足條件，通常用電位的高、低控制門(mén)電路，最基本的門(mén)電路包括與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)，邏輯門(mén)電路是構成數字電路的基本單元，由基本邏輯門(mén)可以組成復合邏輯門(mén)。

　　如與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)和異或門(mén)等，在分析邏輯門(mén)電路時(shí)，必須首先根據邏輯關(guān)系圖或電路圖進(jìn)行分析，然后寫(xiě)出邏輯關(guān)系式或用真值表來(lái)表示，最后概括出電路的邏輯功能。

　　例如分析與門(mén)電路，其過(guò)程如下：

　?。ㄒ唬?、與邏輯關(guān)系

　　與邏輯關(guān)系可用串聯(lián)開(kāi)關(guān)控制一盞燈來(lái)說(shuō)明（如圖），圖中A和B作為條件的要素，L作為結果，由圖可見(jiàn)只有開(kāi)關(guān)A和B都閉合時(shí)，燈泡L才亮，只要有任一開(kāi)關(guān)（A或B）斷開(kāi)，燈泡都不亮，因此，燈泡L（結果）與開(kāi)關(guān)A和開(kāi)關(guān)B（條件）的關(guān)系為與邏輯關(guān)系。

　?。ǘ?、用二極管開(kāi)關(guān)組成的與門(mén)電路（如圖）

　　設電路其具有兩個(gè)輸入端，分別為A、B、假設它們的低電平為OV，高電平為3V，Y為信號輸出端。分析如下：

　　1、?當A、B都為低電平OV時(shí)，二極管V₁、V₂都導通，Y=OV，輸出低電平。（V₁、V₂看成理想二極管，下同）。

　　2、當A=3V，B=OV，V2?優(yōu)先導通，輸出Y端被箝位在OV，V₁?截止。

　　3、當A=OV，B=3V，V1?優(yōu)先導通，輸出Y端被箝在OV，V₂?載止。

　　4、當A、B都處在高電平3V時(shí)， V₁與V₂ 均導通，Y端輸出高電平（即3 V）。

　　列表表示如下：?與 邏 輯 關(guān) 系

　　若低電平用“0”表示，高電平用“1”表示，還可列出如下真值表：

　　與 邏 輯 關(guān) 系

　　由上述分析可知，輸入端全為高電平“1”時(shí)輸出也為高電平“1”；輸入端有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平“0”時(shí)，輸出為低電平“0”，故與門(mén)電路的邏輯功能是“有0出0，全I出1”，其邏輯關(guān)系可用如下邏輯函數表達式：Y=A