当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第一周 > 1.6 电压信号的离散化 > Video
那既然我们前面
提到的用连续的值来表达信息
用模拟电路来构建系统
没有办法完成没有办法回避
刚才我们说的问题的话
这才出现了我们说的数字系统
为什么数字系统得到大量的应用
原因有一个核心就在于它的可靠性
它的可靠性体现在哪儿呢
它的可靠性就体现在
在它整个系统当中跑的确实只有0/1
那在整个系统当中
如果跑的只有0/11的话
那这时候你想想
如果你把它还原到电压的话
过去一根线上边
能够跑的电压信号
可以是无限位的
但是现在如果你只跑0/1的话
就意味着它只能跑一位二进制
那你想一想我们不要说无限位
就说刚才的0.37
0.37意味着37%的灰度
那换句话讲说我对这个黑白图象
在做处理的时候
每一个点我能表达的灰度值
一百个等级
那首先你就牺牲了一件事
你的灰度表达颜色不连续了
你只有一百个等级
那要付出的第二个代价就是
那这一百个灰度等级
如果用二进制的0/1去表达的时候
需要多少位
是不是就应该用到
咱们在前边讲过的这个编码分析
log2然后是一百
你算出来是多少位呢
七位
如果要用七位才能表达的话
那刚才本来是一根线
能传递的信息
现在至少七根线
所以当我们要获得
高可靠性的时候
你是做了牺牲的
两个方面
一个是对精度的牺牲
一个是对实现成本和方式的牺牲
那我们看一下数字系统
在数字系统的模块当中
只跑0/1
那么数字系统
在带给我们可靠性的时候
原因是什么呢
是因为它让它的游戏规则特别的简单
每一条线跑一位0/1
那如果想跑的多
你要么是在空间上增加线数
要么是在时间上
这一位跑完了再跑一位
无论你是在时间上
还是空间上付出代价
都会使你的系统复杂
但是你的系统会可靠
那所有的数字系统当中的模块
还要答应一件事情
这件事情是模拟电路当中
所有的电路不敢说的话
这件事情说什么呢
说所有的数字系统
当中的每一个模块
如果你要称之为
我是一个数字模块的话
你必须要做这样的事
我仅仅输出了0/1
而且它们都是高质量的0/1
与此同时我也只接受0/1
但是我能忍受这个0/1的质量
不太高
那什么意思
那是不是说低质量的01进
高质量的01出
那每一个模块如果都这样的话
它就能确保我的0/1到最后跑出来
都是一个高质量的0/1
那我们想象的数字世界是这样
但实际呢我们也知道电压信号
可是一个连续量
虽然前面说了
我要想用离散的电压序列
但是本身电压信号本身
可是一个连续量那在理想当中
数字模块之间只有0/1在传递
而且每一个模块
都高质量的处理和输出0/1
然后在模块之间连接的时候
如果有一些噪声或者干扰
当它到达下一级模块的时候
下一级模块还能接纳它
然后再输出高质量的
但是在现实世界当中
可没有0/1在跑
真的跑的都是什么呢
还是电信号
那么我们知道电压信号电流信号
本身是一个连续量
那我们怎么能够让它离散化呢
能够实现我们前面所说的
在这门课程当中
我们用离散的电压序列
去表达信息呢
我们来看一下如果说
我要数字化的离散的
来用一个电压信号的话
就意味着这条线我要么表达的是0
要么表达的是1
那按我们的想象
0和1在用电压信号表达的时候
如果用电压值来表达
你要做的第一件事
是不是就是说说
0和1千万别搞混了
那我们会让0和1
分居电压信号的两头
最理想的0无外乎是电压值为0
最理想的1无外乎是
你说在这个系统当中
你的电源电压值是多少
这两头就离的很远了
那还要注意的一个问题就是
那中间这些值是什么值
是不是只有一头一尾的
两个精准的电压值才能表达0/1呢
我们说不是这样的
我们说在数字系统当中
在你自己所设计的数字系统当中
如果每一个模块
我们都认同相同的0/1
让0/1能够传递能够处理
那就可以
所以对于我们来讲
第一件事0和1不能混起来
第二件事0和1中间0和1中间
我们要也一个共同的认识
什么样它不是0也不是1
什么样它是0是1
那我们中间要画出这么一个区域
这个区域就是刚才我们讲的
非0非1区
那如果是电压信号话
0信号我们说
最理想的最高质量的0
是接地
最高质量的1
说是直流的电源信号的话
电源电压值的话
那么靠近的这些呢
靠近的这些都是0
靠近这边的这些都是1
那这样的一个划分
你很快就读出来什么是高低质量
靠两头的高质量
往中间这个区域走的
因为受到外界的干扰
质量降低
中间一定还有一个区域
就是我们画出来
这个区域是非0非1的
这个区域至关重要
它要区分逻辑的0和1
和电压的0和1
那对于我们来讲
你看电压信号的使用上边
它付出了代价
过去能够表达
点点连续的一个电压值
被我们分成了三段
那么有两段是我们要用的0和1
中间这一段是非0非1
那你也可以想象
对于数字系统来讲
当你电路稳定的时候
你应该是工作在哪个区呢
应该稳定在0或者1
这个区
我们可以看到说这样的一个使用
相较于我们前边模拟电压
使用当中的点点有效
它应该说付出了代价
它用一段代表的是一位二进制0
还有一段电压信号
都去代表了一位二进制1
那我们刚才前边讲到的数字模块
应该接受低质量的0/1
能够输出高质量的0/1
那我们可以看到其实我们是希望
我们的信号始终
要处在这两个状态的
那下边我们就来看一个例子
在数字系统当中
模块和模块之间的连接一定有导线
想问一句这个导线
能不能算成数字模块
我们来看一下如果这是一根导线
这是输入这是输出的话
应该说输入信号进输出信号
那应该是导线最理想的情况下
电阻为0信号原样呈现
那如果这时候
我们来一个输入信号
大家看是刚才所划分的
质量较低的这个0来了
质量较低的0作为输入信号
来到了这一点
来到这一点之后
在这根导线上
我们说reality也不是很完美的
有干扰信号会来
改变了它的值
这个改变让这个信号
往前挪了一点
那这时候你再看你的输出
你的输出现在还是0吗
显然不是了
所以导线在数字电路系统当中
连接必不可少 一定会有
但是它不是一个数字模块
只有遵循前边我们说的
能够接纳质量较低0/1
与此同时还输出
质量较高0/1的这样的模块
我们才称之为数字模块
那么我们看到的说
我们要提高它的可靠性
这些干扰都从哪儿来
大家可以看一下
这是一个典型的
中小规模的集成电路
那么一个中小规模集成电路
这是它的引脚这是它的电源
处处都有干扰
我们举个例子来讲
在门之间电流信号
引起的压降会是30毫伏
在模块之间
这个压降会到50毫伏
芯片和芯片之间
这个压降会到350毫伏
所有的芯片有引脚
引脚有电感效应
也会带来当电流变化的时候
也会带来电压值的变化
还举例来讲在芯片当中
会有等效的LC环节
它们之间形成的串扰
会形成电压值的跳变
那所有的这些都会是我们
干扰信号的来源
因此数字模块接受低质量的0/1
输出高质量0/1就很重要了
-0.1 数字量和模拟量
--Video
-0.2 电子技术的发展历程
--Video
-0.3 课程的基本任务
--Video
-1.1 信息与编码
--Video
-1.2 二进制的补码
--Video
-1.3 二进制补码运算的符号位
--Video
-1.4 二进制的编码
--Video
-1.5 用电压来表达信息
--Video
-1.6 电压信号的离散化
--Video
-2.1 逻辑代数概述
--Video
-2.2 逻辑代数的三种基本运算
--Video
-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
--Video
-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
--Video
-2.5 逻辑代数的基本定理
--Video
-2.6 逻辑函数及其表示方法
--Video
-2.7 逻辑函数形式的变换
--Video
-2.8 逻辑函数的化简
--Video
-2.9 逻辑函数的最小项之和
--Video
-2.10 逻辑函数的最大项之积
--Video
-2.11 最小项和最大项的关系
--Video
-2.12 逻辑函数的卡诺图
--Video
-2.13 卡诺图化简法
--Video
-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
--Video
-2.15 逻辑函数的机器化化简法
--Video
-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
--Video
-3.1-1 半导体二极管的开关特性
--Video
-3.1-2 二极管与门
--Video
-3.1-3 二极管或门
--Video
-3.1-4 二极管门电路的缺点
--Video
-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
--Video
-3.2-2 MOS管的开关特性
--Video
-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
--Video
-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
--Video
-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
--Video
-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
--Video
-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
--Video
-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
--Video
-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
--Video
-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
--Video
-3.4-3 漏极开路的门电路
--Video
-3.4-4 CMOS传输门和三态门
--Video
-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
--Video
-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
--Video
-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
--Video
-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
--Video
-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
--Video
-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
--Video
-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
--Video
-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
--Video
-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
--Video
-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
--Video
-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
--Video
-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
--Video
-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
--Video
-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
--Video
-3.5-5-3 三态输出门
--Video
-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
--Video
-实验二：与非门传输延迟时间的测量
--Video
-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
--Video
-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
--Video
-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
--Video
-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
--Video
-4.3-1-2-1 优先编码器
--Video
-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
--Video
-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
--Video
-4.3-2-1 译码器
--Video
-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
--Video
-4.3-2-3-1 显示译码器
--Video
-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
--Video
-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
--Video
-4.3-3-1 数据选择器
--Video
-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
--Video
-4.3-4-1 加法器
--Video
-4.3-4-2 多位加法器
--Video
-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
--Video
-4.3-5 数值比较器
--Video
-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
--Video
-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
--Video
-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
--Video
-5.0 触发器的由来
--Video
-5.1 门电路与触发器的关系
--Video
-5.2 基本RS锁存器
--Video
-5.3-1 电平触发的SR触发器
--Video
-5.3-2 电平触发的D触发器1
--Video
-5.3-3 电平触发的D触发器2
--Video
-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
--Video
-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
--Video
-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
--Video
-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
--Video
-5.5 边沿触发的触发器
--Video
-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
--Video
-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
--Video
-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
--Video
-5.7-2 触发器的动态特性2
--Video
-5.7-3 触发器的动态特性3
--Video
-6.1-1 时序逻辑电路概述
--Video
-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
--Video
-6.1.3 时序电路的分类
--Video
-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
--Video
-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
--Video
-6.2.3 异步时序电路的分析方法
--Video
-6.3.1-1 寄存器
--Video
-6.3.1-2 移位寄存器1
--Video
-6.3.1-3 移位寄存器2
--Video
-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
--Video
-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
--Video
-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
--Video
-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
--Video
-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
--Video
-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
--Video
-6.3.2-2 异步计数器
--Video
-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
--Video
-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
--Video
-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
--Video
-6.3.2-4 计数器应用举例
--Video
-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
--Video
-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
--Video
-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
--Video
-7.0 半导体存储器绪论
--Video
-7.1 半导体存储器概述和分类
--Video
-7.2-1 ROM的结构和工作原理
--Video
-7.2-2 可编程ROM1
--Video
-7.2-3 可编程ROM2
--Video
-7.3 RAM的结构和工作原理
--Video
-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
--Video
-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
--Video
-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
--Video
-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
--Video
-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
--Video
-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
--Video
-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
--Video
-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
--Video
-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
--Video
-10.2.2 集成施密特触发器
--Video
-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
--Video
-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
--Video
-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
--Video
-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
--Video
-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
--Video
-10.3.2 集成单稳态触发器
--Video
-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
--Video
-10.4.2 对称式多谐振荡器
--Video
-10.4.3 非对称式多谐振荡器
--Video
-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
--Video
-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
--Video
-10.5 脉冲电路的分析方法
--Video
-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
--Video
-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
--Video
-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
--Video
-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
--Video
-11.1 数模和模数转换概述
--Video
-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
--Video
-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
--Video
-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
--Video
-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
--Video
-11.3.1 A/D转换的基本原理
--Video
-11.3.2 采样保持电路
--Video
-11.3.3 并联比较型A/D转换器
--Video
-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
--Video
-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
--Video
-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
--Video
-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
--Video
-II-指定芯片及时序仿真
--Video
-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
--Video
-IV-电路扩展设计
--Video
-V-用Verilog描述状态机电路
--Video
