选择性必修1 第三章 电子控制系统的信号处理-【导与练】2024高考通用技术一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

第三章　电子控制系统的信号处理 知识体系 三、走进数字电路 一、模拟信号与数字信号 1.传感器将所获取的信息转换成电信号后,控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、变换等,最后向输出部分发出命令,控制执行机构的操作。对信号的分析、比较等过程统称为处理。 2.电子电路所处理的信号有模拟信号和数字信号两类。 教材解读 特征 描述方法 典例 模拟信号 数值连续变化 连续变化的曲线或直线 正弦波电压信号 数字信号 数值不连续变化 柱状图或数字 个数计数信号 通常,模拟信号泛指那些数值可连续变化的信号;有些非连续变化的量可以用数字表示,若用二进制来表示这个数,并用高和低两个电平代表二进制中的“1”和“0”,则其形成的在高、低电平之间来回跳变的电压信号就是通常所说的数字信号。 二、初识模拟电路 1.处理模拟信号的电路叫模拟电路。半导体二极管和半导体三极管(简称二极管、三极管)是模拟电路中的重要器件。 2.二极管用VD表示。二极管只允许电流由正极流入,负极流出,反方向流不通。这是二极管的单向导电特性。 3.当二极管正向导通时,其两端电压基本保持不变,这称为正向导通压降。 4.整流电路将交变电流变成直流,这是二极管一个最简单且最重要的应用。 5.二极管的种类和应用非常多,如发光二极管在正向导通时能发出各种颜色的光;开关二极管可以用作数字门电路;检波二极管可以将高频电波中的声音和图像信号分离出来;稳压二极管利用二极管反向击穿电压基本保持不变的特性,可用于直流稳压电路。 6.三极管的结构和组合形式 7.三极管的三种工作状态 三、走进数字电路 1.电子控制系统控制(处理)部分的输出信号与输入信号之间存在着一定的逻辑关系,其中输出信号对应于逻辑结论,输入信号对应于逻辑前提。实现各种逻辑关系的电路称之为数字电路(或逻辑电路)。数字信号用数字电路处理,数字电路最基本的单元是门电路。 2.在数字电路中,“真”用高电平“1”表示,“假”用低电平“0”表示。“1”和“0”称为数字电路的真值或逻辑值。 3.数字电路中用以实现一定逻辑关系的电路称为逻辑门电路,简称门电路。数字电路中的基本逻辑关系有三种,即“与”(AND)、“或”(OR)、“非” (NOT)。与其对应的基本门电路有“与门”、“或门”、“非门”三种。 逻辑门电路 与门 或门 非门 电路符号 逻辑关系 “所有逻辑前提皆为真时,逻辑结论才为真”的逻辑关系称为“与”逻辑关系 “逻辑前提中有一个或一个以上为真,逻辑结论就为真”的逻辑关系称为“或”逻辑关系 “逻辑前提为假时逻辑结论为真,逻辑前提为真时逻辑结论反而为假”,即逻辑结论与逻辑前提的逻辑值总是相反的逻辑关系称为“非”逻辑关系 A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 A F 0 1 1 0 4.在实际使用中,可以把基本逻辑门电路组合起来构成复合逻辑门。常用的复合逻辑有“与非”(NAND)和“或非”(NOR)。与其对应的逻辑电路是“与非门”和“或非门”。 逻辑门电路 与非门 或非门 电路符号 逻辑关系 “所有逻辑前提全为真时,逻辑结论才为假;否则逻辑结论为真” “逻辑前提中有一个或一个以上为真,逻辑结论为假;逻辑前提全为假时,逻辑结论才为真” 逻辑描述 全高出低,有低出高 有高出低,全低出高 5.对于简单的组合逻辑电路,先确定输入输出的逻辑关系,然后用真值表加以描述,通过真值表写出逻辑函数。逻辑电路设计的一般步骤: (1)分析事件的因果关系,确定输入变量和输出变量。把引起事件的原因作为“输入变量”,把引起事件的结果作为“输出变量”。 (2)定义“逻辑状态”的含意。用1和0代表输入输出变量的状态。 (3)列出逻辑真值表。 (4)写出逻辑表达式。先找到使输出变量为1的组合,每个组合对应一个乘积项,其中输入值为1的写入原变量,输入值为0的写入反变量,最后将各乘积项相加得到逻辑表达式。 (5)画出逻辑电路图。 6.常见的数字集成电路的类型: (1)TTL(晶体管-晶体管逻辑):是用普通晶体三极管构成的集成电路,运行速度较快,允许负载流过的电流较大,但消耗功率较大。 (2)CMOS(互补MOS电路):电路是用MOS管构成的集成电路,消耗的功率最低,但工作速度较TTL的低,允许负载流过的电流较TTL的小。CMOS器件较容易损坏,使用时要注意保护。 (3)TTL集成电路的标准直流电源电压为5 V,CMOS集成电路的直流电源电压可以在3～18 V之间,通常不能在同一电路中使用,两者在同一电路中使用时要注意电位相等,须加上电平转换电路。 (4)CMOS集成电路容易损坏,电源的极性不能接反,焊接时要切断电源。 四、数字电路的仿真实验