淺談學習《脈沖與數(shù)字電路》的方法

　　[關(guān)鍵詞]數(shù)字電路；邏輯電路；真值表；觸發(fā)器

　　脈沖數(shù)字電路是電子技術(shù)的一個組成部分，是近代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。在現(xiàn)代電子工程中，信號的產(chǎn)生、傳送及處理愈來愈多地以數(shù)字信號的形式出現(xiàn)。例如微型計算機數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字通信以及數(shù)字編碼的視聽設(shè)備應運而生。隨著數(shù)字集成電路工藝日臻完善，數(shù)字技術(shù)已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和生活的各個領(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(shù)字電路的基本理論及其分析學習的方法，對于認識和掌握當代電子技術(shù)尤為重要，要學好該門課程，必須做到如下幾點。

　　一、明確脈沖與數(shù)字電路在電子工程中的重要性

　　脈沖與數(shù)字電路是理工類專業(yè)的一門基礎(chǔ)學科，它是通向理工類各專業(yè)的橋梁，對于數(shù)字化信息飛速發(fā)展的今天，是理工類任一專業(yè)不可缺少的一門學科，它的內(nèi)容主要包括脈沖的產(chǎn)生、整形、變換、傳輸、控制、記憶、計數(shù)、顯示等，而這些電路內(nèi)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。尤其從本世紀末開始，人類將逐步進入信息化社會，作為支持信息化社會基礎(chǔ)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(jié)合而發(fā)展起來的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)與電視技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來的多媒體技術(shù)正改變著人們的工作、學習和生活方式，為適應信息化社會的發(fā)展，必須掌握脈沖與數(shù)字電路。

　　二、學習脈沖與數(shù)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門用途的裝置或系統(tǒng)，電子技術(shù)又分為模擬電子技術(shù)和數(shù)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(xù)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(shù)字電子技術(shù)則是研究離散的、斷續(xù)變化的電壓或電流——數(shù)字信號下工作的電子電路及其技術(shù)，可通過兩者的概念和波形進行比較，便于加深理解。電子技術(shù)基礎(chǔ)知識包括半導體二極管、半導體三極管、場效應管、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，輸入輸出是線性關(guān)系，而在數(shù)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，表示電路的開與關(guān)，這是兩種很清晰的狀態(tài)，再沒有模棱兩可的其它狀態(tài)，其輸入和輸出是非線性關(guān)系。在脈沖電路中，二極管和三極管是組成開關(guān)電路的最基本元件，一般上學習脈沖與數(shù)字電路都具備了元器件及模擬電路的知識。因此在學習中要善于將兩種電路的分析方法加以區(qū)別，加以比較，才能加深理解，便于記憶。

　　三、學會分析各種邏輯門電路

　　數(shù)字電子技術(shù)僅研究開或關(guān)狀態(tài)，為了簡便地描述邏輯關(guān)系，通常用熟知的符號“0” 和“1”來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”、開關(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(shù)學中表示數(shù)量的大小，而是作為一種表示符號，常稱之為邏輯“0”和邏輯“1”。邏輯門電路指的是具有多個輸入端和一個輸出端的開關(guān)電路，它按照一定的規(guī)律而動作，邏輯門中邏輯的內(nèi)涵是指一定的因果關(guān)系，即“條件和結(jié)果的關(guān)系”，因此在邏輯電路中，若用“1”表示有信號或滿足條件，則用“0”表示無信號或不滿足條件，通常用電位的高、低控制門電路，最基本的門電路包括與門、或門和非門，邏輯門電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元，由基本邏輯門可以組成復合邏輯門。

　　如與非門、或非門、與或非門和異或門等，在分析邏輯門電路時，必須首先根據(jù)邏輯關(guān)系圖或電路圖進行分析，然后寫出邏輯關(guān)系式或用真值表來表示，最后概括出電路的邏輯功能。

　　例如分析與門電路，其過程如下：

　?。ㄒ唬?、與邏輯關(guān)系

　　與邏輯關(guān)系可用串聯(lián)開關(guān)控制一盞燈來說明（如圖），圖中A和B作為條件的要素，L作為結(jié)果，由圖可見只有開關(guān)A和B都閉合時，燈泡L才亮，只要有任一開關(guān)（A或B）斷開，燈泡都不亮，因此，燈泡L（結(jié)果）與開關(guān)A和開關(guān)B（條件）的關(guān)系為與邏輯關(guān)系。

　　（二）、用二極管開關(guān)組成的與門電路（如圖）

　　設(shè)電路其具有兩個輸入端，分別為A、B、假設(shè)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，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， 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”時輸出也為高電平“1”；輸入端有一個或一個以上為低電平“0”時，輸出為低電平“0”，故與門電路的邏輯功能是“有0出0，全I出1”，其邏輯關(guān)系可用如下邏輯函數(shù)表達式：Y=A