逻辑电平与脉冲波形

数字系统是一种利用二进制数系统工作的电子系统。换句话说，数字系统是一种双态电子系统，用于表示两个二进制数字0和1，其中0表示低电平或“关闭”状态，1表示高电平或“开启”状态。

在数字电子领域，不同的电压电平用于表示数字信号中的两个二进制值，即0和1。这些电压电平被称为逻辑电平。

本章我们将学习逻辑电平和脉冲波形的概念。

什么是逻辑电平？

在数字电子学中，表示特定二进制值（0或1）的电压电平称为逻辑电平。这里，二进制值0表示低电压电平，而二进制值1表示高电压电平。

因此，逻辑电平可以分为以下两种类型：

让我们详细讨论这两种逻辑电平。

在数字系统中，接近系统在不损坏的情况下可以承受的最大电压电平的电压电平称为高逻辑电平。

高逻辑电平由二进制数字“1”表示。高逻辑电平的电压电平取决于用于设计系统的技术标准。通常，2V到5V之间的电压值表示高逻辑电平或1。

在数字系统中，低逻辑电平定义为系统保持关闭状态的最大电压电平。

低逻辑电平由二进制数字“0”表示。与高逻辑电平类似，低逻辑电平的电压电平取决于用于设计系统的技术标准。在实际应用中，0V到0.8V之间的电压值表示低逻辑电平或逻辑0。

在大多数实际数字系统中，地电压用于表示低逻辑电平。

注意 - 0.8V和2V之间的电压范围称为不确定逻辑范围。如果数字信号位于0.8V和2V之间，则系统的响应是不可预测的。

脉冲是一种电子信号，可以在两种可能的状态（即高状态和低状态）之间突然变化。

用于表示脉冲转换的图表称为脉冲波形。脉冲在数字系统、通信系统以及许多其他电子设备和电路的操作中非常重要。

根据开关特性，脉冲可分为以下两种类型：

正脉冲和负脉冲的脉冲波形如下图所示。

脉冲有两个边缘，即前沿和后沿。

对于正脉冲，从低逻辑电平到高逻辑电平的边缘称为前沿，从高逻辑电平到低逻辑电平的边缘称为后沿。

对于负脉冲，从高逻辑电平到低逻辑电平的边缘称为前沿，而从低逻辑电平到高逻辑电平的边缘称为后沿。

上图所示的正脉冲和负脉冲波形是理想脉冲波形，因为它们的前沿和后沿会瞬时变化，即在零时间内变化。但在实际应用中，脉冲的边缘不会瞬时从低逻辑电平变为高逻辑电平，反之亦然。

需要有限时间才能从低逻辑电平变为高逻辑电平，反之亦然的脉冲波形称为非理想脉冲波形。

对于非理想脉冲波形，脉冲从低逻辑电平变为高逻辑电平所需的时间称为上升时间。脉冲从高逻辑电平变为低逻辑电平所需的时间称为下降时间。

数字系统中使用的脉冲波形主要分为以下两种类型：

以规律的时间间隔重复自身的脉冲波形称为周期波形。完成一个周期所需的时间称为周期波形的周期。

不以规律的时间间隔重复自身的脉冲波形称为非周期波形或非周期波形。

总之，“逻辑电平”是在数字系统中用于表示系统状态的概念。对于数字系统，存在两种可能的逻辑电平，即高逻辑电平和低逻辑电平。高逻辑电平由二进制1表示，而低逻辑电平由二进制0表示。

数字信号或脉冲的图形表示称为“脉冲波形”。脉冲波形用于表示脉冲或数字信号的转换或数字系统状态。本章我们讨论了逻辑电平和脉冲波形的概念。在下一章中，我们将学习“数字系统的组件”。

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