斷斷續(xù)續(xù)在電源網(wǎng)發(fā)帖一年半了,寫(xiě)了很多模擬電子技術(shù)方面的帖子,接下來(lái)準(zhǔn)備著手寫(xiě)一點(diǎn)數(shù)字電路方面的帖子.
在此首先需要感謝電源網(wǎng)提供的好平臺(tái),接著需要感謝娜姐,FQD,417zhouge版主以及廣大壇友等.謝謝你們默默的關(guān)注.
準(zhǔn)備花三至五個(gè)月的時(shí)間將數(shù)字電路梳理幾遍,還是和之前的套路一樣,先手算,再搭電路,最后實(shí)測(cè).
剛開(kāi)始打算用晶體管制作各種門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各種邏輯電路,但是工程量太大.換了個(gè)思維,準(zhǔn)備直接用各種門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯功能電路,希望對(duì)大家有幫助.
大家可能覺(jué)得上述電路很簡(jiǎn)單,實(shí)際上確實(shí)很簡(jiǎn)單.但是數(shù)字世界卻是由這些最最基本簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成的,后面我會(huì)使用這些邏輯電路的組合實(shí)現(xiàn)一些特定的功能,希望對(duì)大家有幫助.
其實(shí)主要使用的芯片,TTL邏輯芯片一般用與非門(mén)多,而CMOS邏輯芯片使用或非門(mén)多.
接著更新.與門(mén)電路輸入兩信號(hào)有相位差時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么效果呢,大家有沒(méi)有想過(guò).當(dāng)兩輸入信號(hào)存在相位差,不斷調(diào)節(jié)相位角度時(shí),輸出信號(hào)的脈寬發(fā)生變化,也就是所謂的占空比調(diào)節(jié).
實(shí)物
兩輸入信號(hào)錯(cuò)相90
輸入與輸出對(duì)比
當(dāng)兩輸入信號(hào)錯(cuò)相180゜,輸入輸出對(duì)比
現(xiàn)在全身心的轉(zhuǎn)戰(zhàn)數(shù)字電路,先拋幾個(gè)問(wèn)題給大家.
第一:為什么TTL電路基本都是與非門(mén)組成?
第二:為什么CMOS電路基本都是或非門(mén)組成?
第三:為什么數(shù)字世界其實(shí)只有兩種,時(shí)序邏輯和組合邏輯?
第四:為什么TTL邏輯和CMOS邏輯之間對(duì)接需要加緩沖信號(hào)?
第五:什么是正邏輯,什么是負(fù)邏輯?
第六:為什么通過(guò)數(shù)字電路僅僅只有兩個(gè)變化高和低就可以構(gòu)建整座數(shù)字電路的世界?
第一個(gè)問(wèn)題回答了后面的問(wèn)題其實(shí)都不用回答.
我們知道數(shù)字電路的基礎(chǔ)為三種邏輯,與或非,實(shí)際上只需要通過(guò)與非門(mén)就可以構(gòu)建與或非三種門(mén).
同樣的道理通過(guò)或非門(mén)也可以構(gòu)造與或非門(mén).先從非門(mén)講起,非門(mén)是什么?大家知道輸入信號(hào)和輸出信號(hào)相反,怎么實(shí)現(xiàn)?
很簡(jiǎn)單,共射極放大器.那大家應(yīng)該知道如果想輸入和輸出同相呢?射極跟隨器.
共射極放大器有放大的作用,而射極跟隨器也就是共集電極電路,他沒(méi)有放大的作用.
與門(mén)的原型就是共集電極電路,只不過(guò)多加了一級(jí)輸入信號(hào).實(shí)際上輸入信號(hào)通過(guò)射極跟隨器會(huì)衰減,但是我們并不希望他衰減.
怎么辦,加一級(jí)信號(hào)放大即可,也就是共射極放大器.
其實(shí)還是三大信號(hào)電路的處理,共射極放大電路,共集電極放大電路,共基極放大電路.
這其實(shí)是最最基礎(chǔ)的,而真正構(gòu)建整個(gè)數(shù)字電路的基礎(chǔ)是組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路.
接下來(lái)講講什么叫做組合邏輯,什么叫做時(shí)序邏輯.
組合邏輯其實(shí)就是我們經(jīng)常接觸到的加法器,譯碼器等.
實(shí)際上僅僅加法器,譯碼器等用處并不大,只能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的加減,地址的選擇等.
真正重要的是信號(hào)的存儲(chǔ),也就是時(shí)序邏輯.他為什么牛B,因?yàn)闀r(shí)序邏輯的輸出變化不僅僅取決于當(dāng)前時(shí)刻的信號(hào)輸入,同時(shí)還取決與前一時(shí)刻的信號(hào)狀態(tài).
最簡(jiǎn)單的就是觸發(fā)器,D觸發(fā)器,T觸發(fā)器,RS觸發(fā)器,JK觸發(fā)器等.通過(guò)觸發(fā)器也就是時(shí)序邏輯再加上組合邏輯,整個(gè)數(shù)字世界便構(gòu)成了.
所以真正掌握了觸發(fā)器的原理以及加法器的原理并知道如何重組變化,恭喜你,你已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字電路的世界.
后面看我來(lái)玩數(shù)字電路讓大家見(jiàn)識(shí)一下邏輯電路的力量.
接下來(lái)講講為什么TTL邏輯和CMOS邏輯之間對(duì)接需要加緩沖器或者是轉(zhuǎn)換電路 .
因?yàn)門(mén)TL邏輯的電平變化和CMOS邏輯電平的變化不同,就這么簡(jiǎn)單.至于不同在哪里,直接百度就可以.
所謂正負(fù)邏輯,其實(shí)也很簡(jiǎn)單.將高電平定義為1,低電平定義為0,就是正邏輯,反之就是負(fù)邏輯.
當(dāng)你進(jìn)入了模擬電路的世界再進(jìn)入數(shù)字電路的世界,真的很容易.
數(shù)字電子世界其實(shí)只有兩種狀態(tài)叫做0和1.
模擬電子世界有三種狀態(tài),開(kāi),關(guān),放大.
雙輸入與門(mén)電路,大家知道通過(guò)輸入兩信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)輸出高低電平的變化.
但是大家有沒(méi)有想過(guò)當(dāng)兩輸入信號(hào)的相位錯(cuò)相時(shí)輸出會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題呢?
兩輸入信號(hào)錯(cuò)相45゜,90゜,180゜等等,輸出會(huì)有什么變化,其實(shí)此時(shí)的輸出會(huì)隨著輸入信號(hào)的錯(cuò)相其占空比出現(xiàn)變化.
至此其實(shí)整個(gè)數(shù)字世界的大門(mén)已經(jīng)向我們打開(kāi)了.
輸出的電平幅值頻率均不變,變化的僅僅是脈寬.那如果我們接著將輸出的信號(hào)分頻會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
當(dāng)輸出信號(hào)2分頻,4分頻,8分頻會(huì)有什么現(xiàn)象呢?
時(shí)序邏輯產(chǎn)生了,整個(gè)世界都已經(jīng)變了, 此時(shí)所謂的IIC,UART等等協(xié)議,我們其實(shí)都已經(jīng)知道了.
什么叫做分頻,假設(shè)輸入信號(hào)為100K,如果2分頻,輸出就是50K,如果是4分頻,輸出就是25K,如果在二分頻基礎(chǔ)上再2分頻其實(shí)就是4分頻.
那么其實(shí)我們已經(jīng)知道了,所謂時(shí)序邏輯就是將主頻信號(hào)通過(guò)不斷的降頻率,之后通過(guò)高低電平的組合實(shí)現(xiàn)了不同的信息,也就是各種不同的通信協(xié)議.
這是我個(gè)人的理解,剛剛涉及通信協(xié)議這一塊,可能有不對(duì)的或者不完善的地方希望大家補(bǔ)充.
我當(dāng)初理解數(shù)字電平,僅僅考慮的是單個(gè)的高低電平.其實(shí)這看不出什么效果,只有通過(guò)信號(hào)源往邏輯芯片內(nèi)部輸入各種電平信號(hào)時(shí),你才會(huì)體會(huì)到數(shù)字電路的真正內(nèi)涵.
其實(shí)分頻器的原理是由觸發(fā)器加譯碼器實(shí)現(xiàn).
如果你真正理解了觸發(fā)器,你就知道他的好了.
再拋一個(gè)問(wèn)題,很多的單片機(jī)的IO口為什么需要做成漏極開(kāi)路的形式?
為什么,今天不解答.歡迎補(bǔ)充.
當(dāng)真正理解了三極管的放大,我們才會(huì)知道數(shù)字電路的核心不是開(kāi)關(guān),而是放大.
數(shù)字電路的核心是模擬電子技術(shù)中用的最多的放大技術(shù).
開(kāi)關(guān)技術(shù)其實(shí)在電子技術(shù)中用的最多的是開(kāi)關(guān)電源而不是數(shù)字電路.
分頻的原理就是一個(gè)計(jì)數(shù)器,輸出兩次輸出一次就是二分頻,這個(gè)解釋超級(jí)簡(jiǎn)單,好理解.
分頻原理就是一個(gè)計(jì)數(shù)器,輸入兩次輸出一次就是二分頻.
最近花了一點(diǎn)時(shí)間梳理數(shù)字電路,感覺(jué)自己的實(shí)力又提升了.
什么是計(jì)數(shù)器,什么是半加器,什么是全加器?
計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是全加器,全加器的實(shí)質(zhì)是半加器,也就是觸發(fā)器.而半加器的實(shí)質(zhì)是什么?
就是大家忽略的異或門(mén)加與門(mén)?為什么大家覺(jué)得異或門(mén)很難記住他的真值表.因?yàn)楫惢蜷T(mén)就是進(jìn)位加法器.
如何分析觸發(fā)器電路.初始狀態(tài)怎么定? 我當(dāng)初就卡在這里.
觸發(fā)器的實(shí)質(zhì)是雙與非門(mén)對(duì)于TTL邏輯來(lái)說(shuō),當(dāng)然對(duì)于CMOS邏輯是或非門(mén).
針對(duì)TTL邏輯來(lái)說(shuō),觸發(fā)器是通過(guò)雙與非門(mén)自身的相互負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)信號(hào)的鎖存的.
我們很多人分析數(shù)字電路的思維方式是假設(shè)初始為何種狀態(tài)來(lái)推算輸出是何種狀態(tài).
這樣對(duì)于一般很簡(jiǎn)單的時(shí)序邏輯是可行的,一般3-5個(gè)邏輯門(mén),大家這種思路是可行的.
但是如果有50個(gè),100個(gè)邏輯門(mén)時(shí)我想大家已經(jīng)瘋掉了,實(shí)際上普通的芯片動(dòng)輒幾千個(gè)邏輯門(mén),這種分析思路不對(duì).
怎么做?很簡(jiǎn)單,書(shū)上其實(shí)已經(jīng)告訴我們大家了.
將邏輯電路的表達(dá)式寫(xiě)出來(lái),然后通過(guò)邏輯表達(dá)式畫(huà)邏輯門(mén)電路.不管多么復(fù)雜都一目了然.
當(dāng)然邏輯表達(dá)式需要是最簡(jiǎn)化的,至于如何簡(jiǎn)化邏輯門(mén)表達(dá)式,可以通過(guò)邏輯公式去化簡(jiǎn).
其實(shí)講到這里,我們大家已經(jīng)清楚了,分析觸發(fā)器電路根本不需要假設(shè)輸入什么狀態(tài),直接根據(jù)觸發(fā)器的表達(dá)式來(lái)分析觸發(fā)器的狀態(tài)即可.
如何知道電路的邏輯表達(dá)式呢?
很簡(jiǎn)單,手頭上有沒(méi)有邏輯分析儀或者是示波器.電路上電直接測(cè)輸出電平的變化,然后邏輯表達(dá)式就出來(lái)了.就這么簡(jiǎn)單.
實(shí)測(cè)是最好的檢驗(yàn)方法,所有的電路其實(shí)不管是什么樣子的,分析的方法,我一直推崇的是先實(shí)測(cè),等你將實(shí)測(cè)的電路搞定了,再來(lái)分析原理.
這樣才是真正做電路,而不是像很多人那樣拿到電路先分析一通,其實(shí)狗屁不通.
學(xué)習(xí)了，樓主能否圖文并茂呢！搞定晶體管制作非門(mén)電路.
實(shí)物
原理圖
輸入波形
輸出波形
輸入輸出對(duì)比
繼續(xù)更新,通過(guò)與非門(mén)實(shí)現(xiàn)或門(mén).
實(shí)物
原理圖
兩輸入信號(hào)無(wú)相位差,輸入輸出對(duì)比
兩輸入信號(hào)相差45度,輸入輸出對(duì)比
兩輸入信號(hào)相差90度,輸入輸出波形對(duì)比
兩輸入信號(hào)相差180度,輸入輸出波形對(duì)比
以前也用過(guò)數(shù)字電路，沒(méi)系統(tǒng)學(xué)習(xí)過(guò)，期待樓主精彩開(kāi)講！
另外請(qǐng)教一下樓主，4000系列電源12V輸出是5V還是12V?
樓主辛苦了！
