芯片及相关术语

缓冲器

74HC244是8路正相缓冲器/线路驱动器 芯片用于数据同步以解决MUC与外设速度不匹配的问题,同时增强MCU的负载能力以驱动更多外设,又因其具有三态门,故还有隔离保护功能。

总线驱动器:

一.解释 MCU具有一定的负载能力,如果外设过多或所需驱动电流/电压导致MCU负载能力不够,就需要驱动器来提升驱动能力。总线驱动器具有很大的扇出系数,可将输入逻辑信号进行功率提升送到输出端。总线驱动器一方面可实现对总线的驱动,另一方面也可实现对总线的隔离,隔离的能力还是来自于三态门。 功率提升的本质是电流的提升。 二.应用 在屏幕显示及大部分消费类电子产品中常需要驱动器。

译码器:

译码是编码的反过程,是将二进制代码翻译成特定的输出信号。

分类:

  1. 二进制译码器 又称n->2ⁿ线译码器,即将n种二进制输入组合翻译成2ⁿ种高低电平信号。 74HC138是二进制译码器中的一种

  2. 二 - 十进制译码器 将二进制代码翻译成十进制数。这种译码器有4个输入端10个输出端。

  3. 显示译码器 将二进制代码翻译成显示器可显示的数字或文字。

时钟

时钟 = 协调

协调系统部件工作节奏

各干各的是不行的

必须有统一的节奏(注意是统一而不是同一,如:部件A的工作节奏[频率]是1秒中100次,部件B的节奏为2倍的A
,这是统一的节奏,也可以说是所有部件/器件的工作频率是可以相互逻辑推算的)

它的角色像人体的心脏,像乐队的指挥家

三态门

概念

TTL电路只有高电平(1)和低电平(0)两种状态,而三态门(TSL)具有高电平、低电平和高阻态(Z)三种状态,故称三态。三态门的核心就是高阻态的应用,在半导体电路结构中不可能使用闸门开关来闭合电路(设计上和速度响应上都是不现实的),而高阻态(电阻无穷大)可以被认为是开路状态,起到了半导体电路的开关作用 - 半导体电路控制开关。

符号

三态门

应用

1. 总线的分时复用
    三态门主要用于TTL电路与总线间的接口电路,如果一个设备要挂到总线上,则必须要经过三态门,因为总线上一个时刻只能与一个设备通信,此时其它设备要呈高阻态

2. 数据的双向传输
    通过两个三态门的设计可实现一根线路的双线传输

三态门

一周搞定系列 之 数电 第一章 逻辑门

逻辑门的电路分类

  1. 按功能 与 或 非 异或 与非 或非 与或非

    跟数学上的与或非一样,如,与:一假则假,在C语言中就是 &&

                           或:一真则真,在C语言中就是 ||
                           非:反之      ,在C语言中就是 ~
                         异或:同假亦真
    

    只不过表达式不太一样:如,与:Y = AB

                           或:Y = A+B
                           非:Y = 非A
                         异或:Y = A 圈加 B
    
  1. 按电路结构 TTL集成门电路

     输入端和输出端都用三极管的逻辑门电路
    

    COMS集成门电路

     用互补对称MOS管构成的逻辑门电路    
    
  2. 按功能特点 普通门,推拉式输出 输出 开路门 三态门 COMS 传输门

高电平和低电平

高低电平是在某一范围内的电位值,非固定值,也非固定范围

正逻辑:
    高电平 3.5~5V    低电平 0~0.3V

负逻辑:
    高电平 0~0.3V    低电平 3.5~5V

OC门 - Open collector gate (三极管的)集电极开路的门电路

    1. 自己加上上拉电阻和电源可以增加驱动能力
    2. 实现“线与”逻辑

OD门 - 漏极开路的门电路,功能类似OC

三态门

具有三种状态的门电路,分别为高电平、低电平、高阻态

TTL电路只有高电平(1)和低电平(0)两种状态,而三态门(TSL)具有高电平、低电平和高阻态(Z)三种状态,故称三态。三态门的核心就是高阻态的应用,在半导体电路结构中不可能使用闸门开关来闭合电路(设计上和速度响应上都是不现实的),而高阻态(电阻无穷大)可以被认为是开路状态,起到了半导体电路的开关作用

三态门的应用

  1. 总线的分时复用

三态门主要用于TTL电路与总线间的接口电路,如果一个设备要挂到总线上,则必须要经过三态门,因为总线上一个时刻只能与一个设备通信,此时其它设备要呈高阻态。

  1. 数据的双向传输

通过两个三态门的设计可实现一根线路的双线传输。

COMS传输门

COMS门电路 VS TTL门电路

1. 功耗极低
2. 抗干扰能力强
3。电源电压范围宽
4. 输出信号摆动幅度大
5. 输入阻抗高
6. 扇出系数大(带负载能力强)
7. TTL门比COMS门电平反转速度快一些

TTL电平:晶体管-晶体管逻辑电平,是计算机电路中的标准电平,它使用+5v=逻辑1、0V=逻辑0。

TTL与CMOS
TTL电路速度快、延迟小、功耗高、抗噪声能力差
CMOS电路速度慢、延迟高、功耗低、抗噪声能力强

TTL电平的实际标准
输出:
高电平 - >2.4V
低电平 - <0.4V

输入:
高电平 - >2.0V
低电平 - <0.8V

CMOS电平的实际标准
低电平(逻辑0)
输入 - <0.3 x Vcc
输出 - <0.1 x Vcc

高电平(逻辑1)
输入 - >0.7 x Vcc
输出 - >0.9 x Vcc

可见CMOS电平的高低电平取值是依电源电压而定的
,高电平接近电源电压,低电平接近0

一周搞定系列 之 数电 第二章 组合逻辑电路

由逻辑门电路组合而成的电路    

一周搞定系列 之 数电 第三章 编码器和译码器

二进制代码与某种编码的相互转换

编码器的类型

1. 二进制编码器
    用N位二进制对2^n个输入信号进行编码的电路
2. 2-10进纸编码器
    将0~9十个十进制数转换成二进制的译码电路
3. 优先编码器

一周搞定系列 之 数电 第四章 触发器

数字电路分为 组合逻辑电路 和 时序逻辑电路 两类

组合逻辑电路的基本单位是 门电路
时序逻辑电路的基本单位是 触发器

门电路在某一时刻的输出信号完全取决于该时刻的输入信号,没有记忆功能
触发器具有记忆功能,能够在无输入信号的时候,保持上一次输入信号的状态

触发器:每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲(CLK)作为控制信号,只有CLK到来时电路才被“触发”而动作,并根据输入
信号改变输出状态,这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路,称为触发器.

触发器的现态和次态

现态Qn   ---- 触发器接收输入信号之前的状态
现态Qn+1 ---- 触发器接收输入信号之后的状态

分类

从电路结构不同分:基本触发器、同步触发器、边沿触发器
    基本触发器:
        输入信号直接加到输入端,是触发器的基本电路结构,是构成其它触发器的基础

    同步触发器:
        输入信号经过控制门输入,控制门受时钟信号CP控制

    边沿触发器:
        只在时钟信号CP的上升下降沿时刻输入信号才能被接收

从逻辑功能不同分:RS触发器、JK触发器、    D触发器、T触发器、T‘触发器

一周搞定系列 之 数电 第五章 计数器

用来统计输入计数脉冲个数的电路

计数器由触发器构成,因为触发器具有记忆功能,1个触发器单元能存储一位二进制数

应用:计数、定时、分频

一周搞定系列 之 数电 第六章 电路设计

(无程序控制的,纯电路设计,如简易秒表、抢答器等等)


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 IO扩展的方法:①  逻辑芯片 ②  FPGA/CPLD
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