当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第一周 > 1.5 用电压来表达信息 > Video
在学习了信息与编码
以及逻辑代数基础之后
我们接触到了0/1
我们也知道了0/1之间的
逻辑运算关系
但是大家别忘了这门课程
还是落在了电子电路上
也就是说在我们的课程当中
和在我们实际的系统当中
我们还是离不开电的
那大家可以先回顾一下
我们都了解哪些与电相关的物理量
电压 电流 相位 频率
这些是我们一想起电信号
就会想到的一些物理量
那大家应该还能记得
前边我们也提过在这门课程当中
我们是要用离散的
电压序列来表达信息
最后还是落在电压上面
在这学期
我们选择电压来表达信息
那电压有哪些优缺点呢
我们看一下电压的优点
电压容易产生也容易被测量
而且我们有很多
关于电压的先验知识
除此之外电压
如果在电子电路当中
表达信息的话还有一个优点是
有电压如果电流量很小的话
功耗是很低的
如果你能实现近乎
电流值为零
只有电压信号
甚至可以做到零功耗
那大家想这正是我们现在
对于我们常用的数字系统
比方说手机比方说电脑
我们希望它们待机时间长
用的时候电池能够经用
一方面是电池容量提高
另外一方面不就是
要求电子电路本身的功耗低吗
当然电压也有它的缺点
有哪些缺点呢
我们说电压信号
容易受到环境的影响
另外就是你是用电压值
来表达信息
是不是需要一个直流的信号呢
另外如果用电压表达信息
我们知道信息信号
在传递的过程当中
如果遇到RC环节
就会由于RC时间常数
由于电容的充放电
会让信号慢下来
这可不是我们希望的
我们希望我们的系统
工作的频率足够高
处理信息的速度足够快
工作的时候频率足够高
那我们用电压去表达信息
我们来看一个
最简单最直白的例子
好
现在我们有一幅待表达的图像
如果它是一个黑白图象的话
我们说如果0伏代表的是黑色
1伏代表的是白色
那么0到1这个期间
任何一个点它的电压值
都代表的是灰度
那你想这是不是就正好
把我们前面说的颜色的连续变化
和电压本身的连续变化对应起来
这样的编码方式
应该说是很完美的
如果每一点这个图像
我们都用相应的电压信号
去进行表达的话
那我们采用逐点扫描的方式
在显象管上予以显示的话
如果频率足够高
这是不是就得到了一幅黑白图象
这也是我们显示器
工作的基本原理
那好如果有了这样的一个表达
那就说0伏代表的是黑色
1伏代表的是白色
举例0.37伏代表的是37%的灰度
这个整个图像
我就可以用每一点的
电压值来予以表达
那现在我对这个图像
做一个简单的处理
你不是说电子电路的任务
就是信息处理能量转换吗
那在这门课程当中
我们进行信息处理
那我现在做两个最简单的处理
一个是拷贝
拷贝那什么意思呢
就是这幅图像
我要把它原样的呈现出来
这叫拷贝
还有一个处理
我要对这幅图像取反
得到它的底片效果
那是不是我用这个1伏
减去它原来每一点的电压值
就能得到这样的效果
那就说我要拷贝的话
如果用电子电路来实现
大家可以想想
你们可以用模拟电路
当中学到的什么
是不是可以用电压跟随器来实现
如果是取反的话
你也可以用模拟电路
当中学到的运算电路来予以实现
那好我现在有了
电子电路的具体的实现
我来做下边的一个处理
我们看我们对这个待处理的信息
进行拷贝取反拷贝取反拷贝取反
依此类推那我问你输出是什么
其实同学一看这个就知道
四次拷贝四次取反
其实结果从理论上来讲
应该是这样的
是把图像原样的呈现
但是如果在这个实现过程当中
真的放上了大家
所选择的电压跟随和运算
真的进行这样的运算下来
结果还会是这样吗
我举个例子来讲
刚才我们提到的图中的
某一个37%的灰度点
在进行第一次拷贝的时候
它变成了0.369
其实不差 因为从精度上来讲
它有千分之一的迁移 还不错
但是如果进行完这样的拷贝
0.369就变成
就替代了原来的原始信息
变成了下一个信息处理的输入
那在取反的时候
如果又引入了类似的变化
那你想最后的结果会是什么
我们看可能会是这样
那我们想想在整个的
这个信息表达
和处理的过程当中谁出问题了
从一开始我们想
这个信息的表达和完美
因为0伏到1伏的这个连续量
正好对应了黑白
连续变化的这个连续量
这个编码效率很高
那哪儿出问题了
拷贝出问题了
像刚才我们说的如果
0.37伏在拷贝的过程当中
用电压跟随变成了0.369
那有同学会说你可以精度再高点
那变成0.3699
那它也发生变化了
它仍然没有确保
你过去的原始信息
取反出问题了
取反出问题跟刚才
拷贝的这个环节类似
我没有办法去区分
到底谁是原始的信息
谁是因为我
经过电子电路之后引进的干扰
那么我们的编码的理论出问题了
刚才看似完美的
两个连续的完美对接出问题了
还有一个就是我们的
现实世界没有那么完美
我们看到当你
用电子电路去予以实现的时候
你要求的每一个精准点
可能都没有办法复现
再往下如果
我是进行这样的处理
每一个拷贝每一个取反的时候
我都引入了一个电压跟随
和一个运算的话
那我这个系统的可靠性
是不是也会有点问题
没有必要
因为如果我们看整体的系统
你会发现四次拷贝四次取反
其实结果就是原来这个值
我们说所有刚才你能想到的
这些确实都出问题了
但是问题的核心
不是让它每一步更精准
问题的核心在于我们刚才所说的
这个电子电路
带来的干扰和不准确性
是你永远没有办法避免的
我们无法复现
一个无限精准的信号
即便是一个电压值
你都没有办法
无限精准的去重现它
你比方说刚才说的0.37
那0.3699 9再加个9
跟它是一样吗
还是不一样
因此我们要做的一件事情是什么呢
我们要做的事情是
我们一定要设计一个系统
让我们的系统能够
对整个电子电路当中
引入的干扰和一些不准确性
有一定的容差能力或者说容错能力
能够提高我们的可靠性
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
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-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
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-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
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-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
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-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
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-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
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-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-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
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-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
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
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-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
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-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
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-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
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-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
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-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
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-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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