第五章数字电路基础（教案）-《电子技术基础与技能》同步教学（机械工业出版社第3版）

第五章 教案 授课班级 课程名称 电子技术基础与技能 教学内容 脉冲与数字信号 课堂类型 学时 学时 授课时间 教学目的 1、脉冲的主要参数及常见波形 2、数字信号的表示方法 3、数字信号的应用 教学重、难点 教学重、难点： 脉冲的主要参数及常见波形、数字信号的表示方法 教学内容及步骤 备注 5.1脉冲与数字信号 信号的形式是多种多样的，现代电子电路所处理的信号主要可分为两大类，一类为模拟信号，一类为数字信号。 模拟信号是指在时间上和数值上连续变化的信号。模拟信号一般是指模拟真实世界物理量的电压或电流，如模拟温度、压力、路程这一类物理量的信号，都是在连续的时间范围内有定义且幅度连续变化的信号。 数字信号是指那些在时间和数值上都是离散的信号。常用二值量信息来表示，用数字“1”表示高电平或者有信号，用数字“0”表示低电平或者无信号，至于高低电平的精确值则无关紧要。在这里0和1只是一种形式符号，没有任何数字上的概念。 5.5.1.1脉冲的主要参数及常见波形 【脉冲信号】 电子技术中，一般把瞬间突变，作用时间极短的电压、电流信号称为脉冲信号。从广义来说, 凡是各种非正弦规律变化的电压或电流都可称为脉冲信号。 【常见的几种脉冲信号波形】 脉冲信号的波形多种多样,图5-2给出了几种常见的脉冲信号波形。 【脉冲波形的主要参数】数字电路中常用理想的矩形脉冲作为电路的工作信号。但是实际的矩形脉冲前后沿都不可能达到理想脉冲那么陡峭。如图5-3所示，为了表征矩形脉冲波形的特性,可用以下几个主要参数表示: （1）脉 冲 幅 度Um ：脉冲电压变化的最大值 （2）脉冲上升时间tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间 （3）脉冲下降时间tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间 （4）脉 冲 宽 度tw ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间 （5）脉 冲 周 期T ：周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 （6）脉 冲 频 率f ：1 秒内脉冲出现的次数 f = 1/T （7）占空比q ：脉冲宽度 tw 与脉冲周期 T 的比值 q = tw/T 5.1.2数字信号的表示方法 【数字信号的概念】通常把脉冲的出现或消失用1和0来表示，这样一串脉冲就变成一串由1和0组成的数码，这样的信号就是数字信号，数字信号在时间上和数值上是离散的、不连续的，即为的电信号。典型的数字信号在电路中常表现为只有高电平和低电平跳变的电压或电流。图5-4所示为典型的数字信号（即理想的矩形脉冲信号）。 【数字信号的表示方法】数字信号只有两个离散值--——高电平和低电平，是一种二值信号。常用数字0和1分别表示低电平和高电平。数字信号的0和1没有大小之分，只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1，也称为二值数字逻辑。 5.1.3数字信号的应用 【数字电路优点】 1. 便于高度集成化。 2. 工作可靠性高，抗干扰能力强。 3. 数字信息便于长期保存。 4. 数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。 5. 保密性好。数字信息容易加密处理，不易被窃取。 【数字信号的应用】 数字电子技术不仅广泛应用于现代数字通信、雷达、自动控制、遥测、遥控、数字计算机、数字测量仪表等领域，而且已经飞速进入了千家万户的日常生活。从传统的电子表、计算器，到目前流行的数字广播、数字电视、数字电影、数字照相机、数字手机、二维条码、网络电子商城等。数字化技术还正在引发一场范围广泛的产品革命，各种家用电器设备，信息处理设备都将朝着数字化方向发展。 第五章 教案 授课班级 课程名称 电子技术基础与技能 教学内容 数制与码制 课堂类型 学时 学时 授课时间 教学目的 1、十进制数、二进制数、十六进制数 2、不同数制的转换 3、8421BCD码 教学重、难点 教学重、难点：不同数制的转换 教学内容及步骤 备注 5.2 数制与码制 人们习惯使用的是十进制数（如563），而在实际的数字电路中采用十进制十分不便，因为十进制有十个数码，要想严格的区分开必须有十个不同的电路状态与之相对应，这在技术上实现起来比较困难。因此在实际的数字电路中一般不直接采用十进制，而广泛应用二进制，但又由于二进制数有字码长、位数多的缺点，在数字计算机编程中，为了书写方便也常采用十六进制，有时也采用八进制的计数方式。 5.2.1 数制 【相关概念】 （1）数制：就是数的进位制。 （2）位权（位的权数）：同一数码在不同位置上所表示的数值是不同的。 【十进制数】 （1）采用 0、1、2、…、9十个基本数码。 （2）运算规律：逢十进一、借一当十。 例如：十进制数55