注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字電子基礎(chǔ)課件

1、注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 1 3.6.13.6.1 時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)及組成時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)及組成 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）存儲(chǔ)電路，因而具有記憶能力。）存儲(chǔ)電路，因而具有記憶能力。 2 2）電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)，而且還與）電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)，而且還與 電路原來的狀態(tài)有關(guān)。電路原來的狀態(tài)有關(guān)。 3.6 3.6 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 2 組成組成: : 由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成。由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成。 組合電路組合電路 存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路 Z1 Zj Y1 YrQ1 Qr X1 Xi 輸輸

2、入入 信信 號(hào)號(hào) 輸輸 出出 信信 號(hào)號(hào) 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 電電 路路 的的 輸輸 入入 輸輸 出出 狀狀 態(tài)態(tài) 邏輯電路中存在反饋，時(shí)序電路的輸出由邏輯電路中存在反饋，時(shí)序電路的輸出由 電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 3 邏輯關(guān)系方程：邏輯關(guān)系方程： 組合邏輯電路組合邏輯電路 X1 Xi Z1 Zj 存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路 Q1 Qr Y1 Yr X(X1，Xi) Q(Q1，Qr)Y(Y1，Yr) Z(Z1，Zj) 各信號(hào)之間的邏輯關(guān)系方程組：各信號(hào)之間的邏輯關(guān)系方程組： ZF1(X，Qn) 輸出方程輸出方程 YF2(X

3、，Qn) 驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程 Qn+1F3(Y，Qn) 狀態(tài)方程狀態(tài)方程 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 4 分類：分類： 時(shí)序電路時(shí)序電路 同步：同步： 異步：異步： 存儲(chǔ)電路里所有觸發(fā)器有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘源存儲(chǔ)電路里所有觸發(fā)器有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘源 沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖 CP X 1J C 1 1K 1J C 1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 C 1 1D C 1 1D & Q2 Q2 Q1 & Y CP 2 CP 1 Q1 CP FF1 FF2 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 5 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ)

4、6 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 7 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 8 3.6.23.6.2時(shí)序邏輯電路的分析步驟和方法時(shí)序邏輯電路的分析步驟和方法 一般步驟一般步驟: （1 1）根據(jù)給定的時(shí)序電路圖寫出下列邏輯方程式：）根據(jù)給定的時(shí)序電路圖寫出下列邏輯方程式： 1)1)各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)CPCP的邏輯表達(dá)式；的邏輯表達(dá)式； 2)2)時(shí)序電路的輸出方程；時(shí)序電路的輸出方程； 3)3)各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程；各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程； （2 2）將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程，求得各）將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程，求得各 觸發(fā)器的次態(tài)方程，也就是時(shí)序邏輯

5、電路狀態(tài)方程。觸發(fā)器的次態(tài)方程，也就是時(shí)序邏輯電路狀態(tài)方程。 （3 3）根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程，列出該時(shí)序電路的狀）根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程，列出該時(shí)序電路的狀 態(tài)圖，畫出狀態(tài)圖或時(shí)序圖。態(tài)圖，畫出狀態(tài)圖或時(shí)序圖。 （4 4）用文字描述給定時(shí)序電路邏輯功能的邏輯功能。）用文字描述給定時(shí)序電路邏輯功能的邏輯功能。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 9 【例】分析下圖所示的同步邏輯電路。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 10 解：（解：（1 1）寫出各邏輯方程寫出各邏輯方程 1 1）輸出方程）輸出方程 n QZ 0 0 n QZ 1 1 n QZ 2 2 2 2）驅(qū)動(dòng)方程）驅(qū)動(dòng)方程

6、 nn QQD 100 n QD 0 1 n QD 1 2 （2 2）驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)的）驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)的D D觸發(fā)器的特征方程，得各觸發(fā)器的特征方程，得各D D觸觸 發(fā)器的次態(tài)方程發(fā)器的次態(tài)方程 nnn QQDQ 100 1 0 nn QDQ 01 1 1 nn QDQ 12 1 2 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 11 （3 3）列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖和時(shí)序圖）列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖和時(shí)序圖 這里要注意是： nnn QQQZZZ 012321 且沒有輸入信號(hào)X。 000001 001010 010100 011110 100001 101010 110100 111110 n

7、Q1 n Q 2 n Q 0 1 2 n Q 1 1 n Q 1 0 n Q 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 12 狀態(tài)圖與時(shí)序圖狀態(tài)圖與時(shí)序圖 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 13 （4）功能分析 由時(shí)序圖可以看出：在正常情況下，各觸發(fā)器 輪流出現(xiàn)一個(gè)寬度為CP周期的脈沖信號(hào)，稱為 脈沖分配器或節(jié)拍脈沖產(chǎn)生器。另外從狀態(tài)圖 可看出：電路如處于其他5個(gè)狀態(tài)為無效狀態(tài) 時(shí)，在CP脈沖的作用下，電路可回到有效序列， 這種能力稱為電路具有自啟動(dòng)能力。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 14 【例】分析下圖所示邏輯電路。（異步時(shí)序） 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ)

8、 15 解：（解：（1 1）寫出各邏輯方程式）寫出各邏輯方程式 1 1）各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的邏輯方程）各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的邏輯方程 CP0=CP（時(shí)鐘脈沖源），上升沿觸發(fā)。（時(shí)鐘脈沖源），上升沿觸發(fā)。 CP1Q0，僅當(dāng)，僅當(dāng)Q0由由0101時(shí)，時(shí)，Q1改變，否則改變，否則Q1保持。保持。 2 2）輸出方程）輸出方程 nn QQZ 01 n QD 00 n QD 1 1 3 3）驅(qū)動(dòng)方程）驅(qū)動(dòng)方程 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 16 （2）各觸發(fā)器的次態(tài)方程 CP由01時(shí)，有效 nn QDQ 00 1 0 n n QDQ 1 1 1 1 Q0由01時(shí)，有效 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試

9、數(shù)字 電子基礎(chǔ) 17 （3）列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖和時(shí)序圖 /Z 0011/0 01000/0 1001/0 11010/1 1 0 1 1 nn QQ n Q1 n Q0 0 CP 1 CP 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 18 狀態(tài)圖與時(shí)序圖 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 19 （4 4）功能分析）功能分析 由狀態(tài)圖和時(shí)序圖可以看出：該電由狀態(tài)圖和時(shí)序圖可以看出：該電 路是一個(gè)異步四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，路是一個(gè)異步四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，Z Z是借是借 位信號(hào)。也可把該電路看作一個(gè)時(shí)序信位信號(hào)。也可把該電路看作一個(gè)時(shí)序信 號(hào)發(fā)生器。輸出序列脈沖信號(hào)號(hào)發(fā)生器。輸出序列脈沖信號(hào)Z

10、Z的重復(fù)周的重復(fù)周 期是期是4TCP4TCP，寬度為，寬度為1 TCP1 TCP。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 20 3.6.33.6.3計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 作用作用 用來計(jì)算時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)的電路，具有計(jì)數(shù)、分頻和定用來計(jì)算時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)的電路，具有計(jì)數(shù)、分頻和定 時(shí)等功能。時(shí)等功能。 分類分類 （1 1）按計(jì)數(shù)的脈沖引入方式）按計(jì)數(shù)的脈沖引入方式 有同步和異步計(jì)數(shù)器；有同步和異步計(jì)數(shù)器； （2 2）按計(jì)數(shù)的變化規(guī)律）按計(jì)數(shù)的變化規(guī)律 有加法器、減法器和可逆計(jì)數(shù)有加法器、減法器和可逆計(jì)數(shù) 器；器； （3 3）按計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)數(shù)制）按計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)數(shù)制 有二進(jìn)制、十進(jìn)制和任意進(jìn)制有二進(jìn)制、十進(jìn)制和任

11、意進(jìn)制 計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 21 3.6.4 3.6.4 寄存器寄存器 寄存器主要部件是觸發(fā)器，一個(gè)觸發(fā)寄存器主要部件是觸發(fā)器，一個(gè)觸發(fā) 器可存器可存1 1位二進(jìn)制代碼，存儲(chǔ)位二進(jìn)制代碼，存儲(chǔ)n n位二進(jìn)制代位二進(jìn)制代 碼的寄存器則需要碼的寄存器則需要n n個(gè)觸發(fā)器。常用左、個(gè)觸發(fā)器。常用左、 右移位寄存器。右移位寄存器。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 22 4 4位寄存器位寄存器 CPCP上沿作用下，上沿作用下， 使使1D1D4D4D端數(shù)據(jù)端數(shù)據(jù) 并行存入寄存器，并行存入寄存器， 即寄存于輸出端即寄存于輸出端 1Q-4Q1Q-4Q端。端。R

12、DRD是是 清零端。清零端。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 23 四位右移寄存器四位右移寄存器 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 24 3.7 3.7 脈沖波形的產(chǎn)生脈沖波形的產(chǎn)生 3.7.13.7.1多諧振蕩器多諧振蕩器 性質(zhì)：性質(zhì)：是一種自激振蕩電路，無穩(wěn)定的狀態(tài)。是一種自激振蕩電路，無穩(wěn)定的狀態(tài)。 它在接通電源后無需外接觸發(fā)信號(hào)就能產(chǎn)生矩形脈它在接通電源后無需外接觸發(fā)信號(hào)就能產(chǎn)生矩形脈 沖信號(hào)。沖信號(hào)。 主要用途：主要用途：信號(hào)源。信號(hào)源。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 25 RCRC環(huán)形多諧振蕩器環(huán)形多諧振蕩器 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ)

13、26 3.7.23.7.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種只有一個(gè)穩(wěn)定狀單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種只有一個(gè)穩(wěn)定狀 態(tài)的電路。態(tài)的電路。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器須有一個(gè)觸發(fā)信號(hào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器須有一個(gè)觸發(fā)信號(hào) RCRC環(huán)節(jié)，它決定暫態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)短。輸環(huán)節(jié)，它決定暫態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)短。輸 出信號(hào)寬窄出信號(hào)寬窄 用途：常用于脈沖波形變換（即寬窄波形用途：常用于脈沖波形變換（即寬窄波形 的相互變換）、定時(shí)等。的相互變換）、定時(shí)等。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 27 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 28 3.8 3.8 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 3.8.1 D/A3.8.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器

14、 使用最多的使用最多的D/AD/A轉(zhuǎn)換器是轉(zhuǎn)換器是R-2RR-2R的的T T形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 29 )2( 2 ) 2222 ( 3 0 41 3 2 2 3 1 4 0 i i REFREF i D R VDDDD R V i = vO= iRf= R R f )2( 2 3 0 4 i i REF i D V 二進(jìn)制數(shù)與模擬電壓vO成正比。 注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)考試數(shù)字 電子基礎(chǔ) 30 3.8.2 A/D3.8.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 （1 1）逐次逼近式）逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 逐次逼近式逐次逼近式A/DA