《电子技术基础与技能》 课件 5-1 脉冲与数字信号.pptx

5.1脉冲与数字信号

教学活动：实践导入——这些都什么什么电气设备？

（a）手机实物图（b）家庭影院实物图（c）计算机实物图

（d）全自动洗衣机实物图（e）速印机实物图（f）数控机床实物图

5.1脉冲与数字信号

教学活动1：数字信号及其应用

一、模拟信号与数字信号

电子技术中的电信号可以分为模拟信号和数字信号两大类。凡在数值上和时间上都是连续变化的信号，称为模拟信号。如图5-1-2（a）所示，为模拟信号波形图，如声音、温度、压力等物理量随时间连续变化，它们都是模拟信号。凡在数值上和时间上不连续变化的信号，称为数字信号。图5-1-2（b）所示为数字信号波形图。如图5-1-3所示的只有高、低电平跳变的矩形脉冲信号，就是典型的数字信号。不连续性和突变性是数字信号的主要特性。

（a）模拟信号波形

（b）数字信号波形

图5-1-2模拟信号与数字信号的波形

图5-1-3矩形脉冲信号波形

5.1脉冲与数字信号

教学活动2：数字信号及其应用

数字信号只有高、低电平两种状态，如果用1和0这两个字符分别代表高、低电平，则一组脉冲信号就是一串用1、0表示的数字量，如图5-1-4所示。这就是把这类信号称为数字信号的原因。

图5-1-4脉冲信号的数字表示

用这种高、低电平可以表示自然界中各种有与无、大与小、是与非、真与假的对比关系，只要按一定的要求建立起某种逻辑函数式，就可以实现判断、推理、计算和记忆等。

5.1脉冲与数字信号

教学活动2：数字信号及其应用

二、模拟电路与数字电路

电子电路分为模拟电路与数字电路两类。我们前面所学的，都是产生、传递和处理模拟信号的模拟电路，而数字电路产生、传递和处理的是数字信号。

数字电路具有逻辑运算能力，因而数字电路又称为逻辑电路。在数字电路中，侧重研究输入、输出信号间的逻辑关系及其所反映的逻辑功能。分析数字电路所使用的数学工具主要是逻辑代数。

5.1脉冲与数字信号

教学活动2：实践应用

数字电路具有以下的应用特点：

1.因为数字信号只有0和1两个状态，可很方便地用开关的通断来实现。因此数字电路是一系列的开关电路。这种电路结构简单，对元件的精度要求不高，便于集成和制造，价格便宜。

2.数字电路中，晶体管元件均处于开关状态，利用晶体管的截止与饱和状态来表示数字信号的高、低电平。晶体管在电路中可靠截止与饱和，实现起来相对比较简单。图5-1-5所示为处理数字信号的电子设备。

（a）数码照相机实物图

（b）数字电视实物图

图5-1-5处理数字信号的电子设备举例

5.1脉冲与数字信号

教学活动3：脉冲波形及主要参数

一、脉冲及其常见波形

瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称为脉冲。脉冲是脉动和冲击的意思。常见的几种脉冲波形如图5-1-6所示。

图5-1-6几种常见的脉冲波形

5.1脉冲与数字信号

教学活动3：脉冲波形及主要参数

二、矩形脉冲的主要参数

数字电路中，矩形波是最常见也是最典型的工作信号。图5-1-3所示的矩形波的波形是理想化的，实际的矩形脉冲波形都有一个上升边沿（简称上升沿）和下降边沿（简称下降沿），中间为平顶部分。因为实际的跳变总需要一定的时间，所以实际矩形脉冲的上升沿和下降沿都不可能那么陡峭，中间部分也不可能绝对平坦，在其延续的后期总会有点下降，如图5-1-7所示。

图5-1-7实际的矩形脉冲波形

5.1脉冲与数字信号

教学活动3：脉冲波形及主要参数

常用以下几个主要参数，描述矩形脉冲的波形特征。

（1）幅度Um脉冲电压变化的最大值。

（2）脉冲上升沿τr脉冲从幅度的10%处上升到幅度的90%处所需时间。

（3）脉冲下降沿τf脉冲从幅度的90%处下降到幅度的10%处所需的时间。

（4）脉冲宽度τw脉冲上升沿和下降沿幅度为50%处的时间间隔。

（5）脉冲周期T相邻两脉冲波对应点间的时间间隔。