2022-2023学年高二物理竞赛课件：数字电路

数 字 电 路 数字电路应用 精度高、抗干扰能力强 0～+0V 1～+5V 结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产 可以抽象到系统级、寄存器级、门级、物理级 疯狂的数字 音乐：CD、MP3 电影：MPEG、RM、DVD 数字电视 数字照相机 数字摄影机 手机 数字电路在日常生活、自动控制、测量仪器、通信等领域得到广泛应用 电子电路中的信号 模拟信号 数字信号 幅度随时间连续变化的信号 例：正弦波信号、锯齿波信号等。 幅度不随时间连续变化,而是跳跃变化 计算机中,时间和幅度都不连续,称为离散变量 模拟电路与数字电路的区别: 1、工作任务不同： 模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系（因果关系）。 模拟电路中的三极管工作在线性放大区,是一个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态,起开关作用。 因此，基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。 2、三极管的工作状态不同： 模拟电路研究的问题 基本电路元件: 基本模拟电路: 晶体三极管 场效应管 集成运算放大器 信号放大及运算 (信号放大、功率放大） 信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、…） 数字电路研究的问题 基本电路元件 基本数字电路 逻辑门电路 触发器 组合逻辑电路 时序电路（寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲整形电路） A/D转换器、D/A转换器 数字技术是一门应用学科，它的发展可分为5个阶段 ① 产生：20世纪30年代在通讯技术（电报、电话）首先引入二进制的信息存储技术。而在1847年由英国科学家乔治.布尔(George Boole)创立布尔代数，并在电子电路中的得到应用，形成开关代数，并有一套完整的数字逻辑电路的分析和设计方法. A：._ B：_ . . . 数字技术的发展过程 第一台通用电子计算机：ENIAC Electronic Numerical Integrator and Calculator 1946年2月14日 Moore School，Univ. of Pennsylvania 18,000个电子管组成 ②初级阶段：20世纪40年代电子计算机中的应用，此时以电子管（真空管）作为基本器件。另外在电话交换和数字通讯方面也有应用 电子管（真空管） 9 ③第二阶段：20世纪60年代晶体管的出现，使得数字技术有一个飞跃发展，除了计算机、通讯领域应用外，在其它如测量领域得到应用 晶体管图片 10 1947年12月23日 第一个晶体管 NPN Ge晶体管 W. Schokley J. Bardeen W. Brattain 获得1956年Nobel物理奖 $