8.数字电路基础（课件）-高一《汽车电工电子基础》同步教学（高教版）

中等专业教育国家规划教材配套用书 汽车电工电子 基础 第八章　数字电路基础 一、脉冲的基本概念 在数字电路中,信号电压和电流是脉冲的。脉冲是一种跃变信号,并 且持续时间短暂。左图所示是最常见的矩形波和尖顶波。实际波形如右图所示。 脉冲信号波形的参数 (1)脉冲幅度A:脉冲信号变化的最 大值。 (2)脉冲上升沿tr:从脉冲幅度的10% 上升到90% 所需的时间。 (3)脉冲下降沿tf:从脉冲幅度的90% 下降到10% 所需的时间。 (4)脉冲宽度tp :从上升沿幅度的 50% 到下降沿幅度的50% 所需的时间。 (5)脉冲周期T:周期性脉冲信号相 邻两个上升沿或下降沿的脉冲幅度的 10% 两点之间的时间间隔。 (6)脉冲频率f:单位时间的脉冲个 数f = 1 /T。 脉冲信号有正和负之分。如果脉冲跃变后的值比初始值高,则为正脉冲,如图a所示;反之,则为负脉冲,如图b 所示。 二、数的进制与码制 1.数制 将数制符号按序排列成数位,并遵照某种由低位到高位的进位方式 计数来表示数值的方法,称为进位计数制,简称计数制。在日常生活中 通常使用的是十进制数,在计算机中使用的是二进制计数制。 (1)二进制 所谓二进制数,其基数为二,只有0 和1 两个数码,计数原则为“逢二 进一”。 (2)二- 十进制数间的相互转换 二进制数化为十进制数:可以将一个二进制数按权位展开(二进制数 某一位“1”对应十进制数的值,叫做这一位的“权”),将各权位的系数与权 相乘后求得的多相式的和的值是对应的十进制数。 例:将二进制数(1011.1)2 转换为十进制数。 2.码制 在计算机中,十进制数除了用二进制数来表示之外,还可以用一种二 进制编码的十进制数码来表示,这就是BCD 码(Binary Coded Decimals)。 BCD 码既有二进制数的形式,又具有十进制数的特点,可以作为“人—机”交 互的一种中间表示形式,有专门的指令可以对BCD 码直接进行运算。 一般BCD 码都以4 位二进制数来表示1 位十进制数。常用的BCD 码 有8421 码等,它的编码如表所示。 例:将十进制数(126)10 转换成对应的8421BCD。   例:将8421BCD 码(1001 0000 0011)8421BCD 转换成对应的十进制数。 三、脉冲电路与数字电路 脉冲电路表示一种产生与改变脉冲信号波形的电路。学习脉冲电路, 重点在脉冲信号的产生、变化、测量、放大等,感兴趣的不仅是脉冲的 有或无,而且还有它的波形。数字电路是利用半导体二极管和晶体管的 开关特性来工作的。晶体管饱和与截止这两个不同的工作状态正好可以 用数字“1”和“0”来表示。这就是数字电路的由来。 数字电路中的信号是靠脉冲的有无、高低来表示的。它研究的是电 路间信号的逻辑关系,使用的数学工具是逻辑代数(布尔代数)。 第二节 晶体管开关电路 一、二极管开关电路 二极管具有单向导电性,利用这一特性可将二极管当作一个开关,如图 所示。 1.晶体管的开关特性 晶体管具有饱和、放大、截止三种工作状态。如果有目的地控制晶体 管基极电压或电流,就可使晶体管交替工作于饱和或截止状态,相当于晶 体管工作在开关的闭合或断开状态。可用图的实验电路来验证晶体管的 开关特性。在图5a 中,加在基极电源电压是3 V,晶体管工作于饱和状态, 即相当于开关闭合,此时小电灯发亮;在图b 中,加在基极电源电压是0 V, 晶体管工作于截止状态,即相当于开关断开,此时小电灯不会亮。 2.基本开关电路 反相器是最基本的开关电路,电路如图a 所示。 当晶体管基极输入信号为低电平时,由于负电源- UBB 的作用,使 UBE < 0,使晶体管发射结反向偏置,此时晶体管截止,IC = 0,U o = UC C ,即输出高电平。当晶体管基极输入信号突变为高电平时,就可使管子 进入饱和状态。若忽略管子的饱和压降,则有Uo ≈0,即输出低电平。 输入与输出的波形如图b 所示,从图中看出输入与输出的波形相位相反。 三、晶体管开关电路应用举例 在汽车电源中,普遍采用调节器调节输出电压。图是JFT201 型晶体管 调压器电路图 。 晶体管调压器的基本原理: 上页图中电阻R2 、R3 、R4 组成分压器。当接通点火开关SA 时, 蓄电池电压同时加在分压器及由电阻R7 、R8 构成的晶体管VT2 的偏置 电路上。此时蓄电池电压较低,不能击穿稳压管VD1 ,故晶体管VT1 的基 极电流为零,处于截止状态。于是晶体管VT2 在正向偏置电压作用下产 生基极电流而导通,相当于开关闭合。蓄电池经VT2 向发电机激磁绕组 提供激磁电流。发电机运转,便会产生电压。当发电机输出电压高于稳 压管稳定电压值时,稳压管VD1 被击穿而导通,