PCB技术中的数字电路及其应用
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2020-12-06
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PCB技术中的数字电路及其应用技术中的数字电路及其应用
当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。本报将在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本
知识和应用实例。 在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS两种类
型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子
爱好者选用。 介绍应用时，以实用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使
刚入门的电子爱好者尽快学会和使用数字电路。 一、基本逻辑电路1.数字电路的特点在电子设备中，通
常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温
度的变化
当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。本报将在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应
用实例。
在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为
主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。
介绍应用时，以实用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使刚入门的电子爱好者尽快学会和使
用数字电路。
一、基本逻辑电路1.数字电路的特点在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连
续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者涉及数字信号，即断续变化的物理量，如图1所示。当把图1的
开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲（电压），这就是数字信号。人们把用来传输、控制或变换数字信号的
电子电路称为数字电路。
数字电路工作时通常只有两种状态：高电位（又称高电平）或低电位（又称低电平）。通常把高电位用代码“1”表示，称
为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”（按正逻辑定义的）。注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。实
际的数字电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电路来定。例如一些 TTL数字电路的输出
电压等于或小于0.2V，均可认为是逻辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”（即电路技术指标）。CMOS数字电路的逻
辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。
讨论数字电路问题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代表“0”状态、接通代表“1”状
态。
2.三种基本逻辑电路数字电路中的基本电路是与门、或门和非门（反相器）。与门和或门电路的基本形式有两个或两个以
上的输入端、一个输出端。因输入和输出可以各自为“0”或“1”状态，具有判定的功能，所以把它们称为基本逻辑电路。三种基
本逻辑电路的符号（图形）和主要表达式如附表所示。该表对初学者可能难于理解，一旦了解之后就会觉得比通常的模拟电路
还简单些。
（1）与门电路。以下讨论的与门是2输入端的，它对多端输入的与门同样适用。2输入端与门的功能设计成这样：当输入
端A、B同时都为逻辑“1”状态时，输出Z才是逻辑“1”状态。2输入端与门的这种逻辑关系可以用图2模式的电路描述。对图2，
这里作如下规定：开关K1、K2断开时，代表输入A、B的“0”状态、接通时代表输入A、B的“1”状态；灯L灭代表输出的Z的
“0”状态，灯L亮代表输出Z的“1”状态。之后将开关K1、K2“接通”和“断开”的各种组合状态，以及由此引起灯“亮”和“灭”的输出状
态列成表格，该表格叫做真值表，，如附表中所示。从真值表中看出，要使灯L点亮，即输出Z必须是“1”状态，输入的A、B也
必须是“1”状态。
具有图2模式电路功能（指输入、输出关系）的电路称为2输入端与门，并用附表中的逻辑符号来代表。
（2）或门和非门。或门的逻辑关系如下：各输入端只要有一个状态为“1”时，输出便是“1”。非门只有一个输入端和一个
输出端，并且其输出状态总是和输入状态相反的，即求“反”。这里同样可以用图3和图4模式的电路分别描述或门和非门的功
能，也可以作相应的真值表，绘出逻辑符号，如附表中所示。
3.逻辑函数的表示方法在逻辑电路的设计时，常用四种方法表示逻辑电路的函数关系（指输入、输出关系），即逻辑图、
真值表、函数表达式和卡诺图。附表中仅列出了三种表达式，实际应用中逻辑图和真值表是最常用的，应必须掌握的；函数表
达式和卡诺图主要供设计人员按要求设计数字逻辑电路时使用。
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