Chinapub.com 下载 第14章反馈与触发器 人人都知道电可以使物体运动。随便看一眼就会发现,很多家用电器中都装了电动机, 如钟、风扇,食品加工机、CD机等等。电也能使扬声器中的磁芯振动,从而使音响设备、电 视机产生了声音、话音和音乐。不过,电使物体运动的一个最简单、最神奇的例子可能是电 子蜂鸣器和电铃 将继电器、电池、开关按如下形式连接: 如果你觉得它看起来很奇怪,则你还没有发挥出你的想像力。我们还从未见过如此连接 的继电器。原来的继电器中,输入和输出通常是分开的,这里却构成一个闭环。当闭合开关 时,电路连通了 接通的电路使电磁铁把金属簧片拉下来(电流的作用):
下载 第14章 反馈与触发器 人人都知道电可以使物体运动。随便看一眼就会发现，很多家用电器中都装了电动机， 如钟、风扇，食品加工机、 C D机等等。电也能使扬声器中的磁芯振动，从而使音响设备、电 视机产生了声音、话音和音乐。不过，电使物体运动的一个最简单、最神奇的例子可能是电 子蜂鸣器和电铃。 将继电器、电池、开关按如下形式连接： 如果你觉得它看起来很奇怪，则你还没有发挥出你的想像力。我们还从未见过如此连接 的继电器。原来的继电器中，输入和输出通常是分开的，这里却构成一个闭环。当闭合开关 时，电路连通了： 接通的电路使电磁铁把金属簧片拉下来（电流的作用）：
第4章反馈与触发器 113 下载 当金属簧片改变位置后,电路不再完整,电磁铁失去了磁性,金属簧片又弹回原来的位 这样,电路便又一次接通了。可见,只要开关是闭合的,金属簧片就会上下跳动一—使电 路闭合或断开一—并制造一种声音。如果金属簧片制造了一种刺耳的声音,它就构成了一个 蜂鸣器。如果金属簧片附上一把小锤子,再加一个金属锣,它就构成了一个电铃 有两种方法可用来连接继电器以构造一个蜂鸣器,下面是另一种方法的描述: 你可能从上述图中认出了这是第11章介绍过的反向器,所以电路可以简化为: 对于反向器而言,当输入为0时,输出为1:输入为1时,输出为0。在该电路中闭合开关 会使反向器中的继电器间断地闭合和断开。如果去掉开关,可以使反向器连续地工作,如下 图 输出 这幅图似乎在演示一种逻辑矛盾,反向器的输出是和其输入相反的,但是在这里,其输 出同时又是其输入。需要特别指出的是,反向器实际上是一个继电器,而继电器从一个状态 转换到另一个状态是需要时间的。所以,即使输入和输出是相等的,输出也会很快地改变, 成为输入的倒置(当然,随即输出也就改变了输入,如此反复 电路的输出是什么呢?其实就是提供电压和不提供电压之间的变换。或者说输出要么是0, 要么是1
当金属簧片改变位置后，电路不再完整，电磁铁失去了磁性，金属簧片又弹回原来的位 置： 这样，电路便又一次接通了。可见，只要开关是闭合的，金属簧片就会上下跳动—使电 路闭合或断开—并制造一种声音。如果金属簧片制造了一种刺耳的声音，它就构成了一个 蜂鸣器。如果金属簧片附上一把小锤子，再加一个金属锣，它就构成了一个电铃。 有两种方法可用来连接继电器以构造一个蜂鸣器，下面是另一种方法的描述： 你可能从上述图中认出了这是第 11章介绍过的反向器，所以电路可以简化为： 对于反向器而言，当输入为 0时，输出为1；输入为1时，输出为0。在该电路中闭合开关 会使反向器中的继电器间断地闭合和断开。如果去掉开关，可以使反向器连续地工作，如下 图示： 这幅图似乎在演示一种逻辑矛盾，反向器的输出是和其输入相反的，但是在这里，其输 出同时又是其输入。需要特别指出的是，反向器实际上是一个继电器，而继电器从一个状态 转换到另一个状态是需要时间的。所以，即使输入和输出是相等的，输出也会很快地改变， 成为输入的倒置（当然，随即输出也就改变了输入，如此反复）。 电路的输出是什么呢？其实就是提供电压和不提供电压之间的变换。或者说输出要么是 0， 要么是1。 第14章 反馈与触发器 113 下载 输出 输出
114编的奥 下 这个电路称为振荡器,它和我们以前见到的每样东西都有本质上的区别。以前,所有的 电路都靠手动地断开或闭合开关来改变状态,而振荡器却不需要人的干涉,它可以自主地工 作 当然,单独的一个振荡器不会有什么用,但在本章的后面及接下去的几章里,你会看到 这个电路和其他电路连接后构成了自动控制中一个十分关键的部分。所有计算机都靠某种振 荡器来使其他部件同步工作。 振荡器的输出是0和1的交替序列,可以用下图形象地来表示它 L「∏ 图中,水平轴表示时间,垂直轴表示输出是0或1: 几几 此图表示随着时间的变化,振荡器的输出在0和1之间交替变化。基于这个原因,振荡器 有时称为时钟( clock),因为通过对振荡次数记数还可确定时间。 那么,振荡器运行的速度有多快呢?也就是说,金属簧片上下跳动的频率是多少?每秒 有多少次呢?很明显,这依赖于继电器是如何构造的。容易想到,一个大的、笨重的继电器 只能迟钝地上下摆动:而一个小的、轻巧的继电器可以迅速地跳动。 我们把振荡器从某个时间的输出开始,经历一段变化又回到同样输出的这一段间隔称为 振荡器的一个循环( cycle) 个循环 一LL 个循环所需要的时间称为振荡器的周期。假设一个振荡器的周期是0.05秒,则可以在水 平轴上标出时间: 个循环 000250.0500750.100.1250.15时间 振荡器的频率是周期的倒数。本例中,若振荡器的周期是0.05秒,则其频率是1÷0.05秒, 即每秒钟20个循环。这表明振荡器的输出每秒钟改变20次 每秒循环数与每小时英里数、每平方英寸磅数、每份食物(饮料)的卡路里数等毋需多 解释的术语一样是一个很容易理解的概念,但已不常用。为了纪念第一个发送和接收无线电 波的人——鲁道夫·赫兹(1857-1894),我们用“赫兹”这个词表示每秒的循环数。这个用法
这个电路称为振荡器，它和我们以前见到的每样东西都有本质上的区别。以前，所有的 电路都靠手动地断开或闭合开关来改变状态，而振荡器却不需要人的干涉，它可以自主地工 作。 当然，单独的一个振荡器不会有什么用，但在本章的后面及接下去的几章里，你会看到 这个电路和其他电路连接后构成了自动控制中一个十分关键的部分。所有计算机都靠某种振 荡器来使其他部件同步工作。 振荡器的输出是0和1的交替序列，可以用下图形象地来表示它： 图中，水平轴表示时间，垂直轴表示输出是 0或1： 此图表示随着时间的变化，振荡器的输出在 0和1之间交替变化。基于这个原因，振荡器 有时称为时钟（c l o c k），因为通过对振荡次数记数还可确定时间。 那么，振荡器运行的速度有多快呢？也就是说，金属簧片上下跳动的频率是多少？每秒 有多少次呢？很明显，这依赖于继电器是如何构造的。容易想到，一个大的、笨重的继电器 只能迟钝地上下摆动；而一个小的、轻巧的继电器可以迅速地跳动。 我们把振荡器从某个时间的输出开始，经历一段变化又回到同样输出的这一段间隔称为 振荡器的一个循环（c y c l e）： 一个循环所需要的时间称为振荡器的周期。假设一个振荡器的周期是 0 . 0 5秒，则可以在水 平轴上标出时间： 振荡器的频率是周期的倒数。本例中，若振荡器的周期是 0 . 0 5秒，则其频率是1÷0 . 0 5秒， 即每秒钟2 0个循环。这表明振荡器的输出每秒钟改变 2 0次。 每秒循环数与每小时英里数、每平方英寸磅数、每份食物（饮料）的卡路里数等毋需多 解释的术语一样是一个很容易理解的概念，但已不常用。为了纪念第一个发送和接收无线电 波的人—鲁道夫·赫兹( 1 8 5 7-1 8 9 4 )，我们用“赫兹”这个词表示每秒的循环数。这个用法 114 编码的奥秘 下载 时间 时间 一个循环 一个循环 0 0.025 0.05 0.075 0.10 0.125 0.15 时间
chinapup.com 下载 第14章反馈与触发器 115 始于20世纪20年代的德国,后来传到其他国家。 于是,我们可以说这个振荡器的频率是20赫兹,或直接简写为20Hz。 到目前为止,我们只是在假设一个振荡器的速度。到本章末尾,我们可以构造一种器件 来真正地测量一个振荡器的速度 为了构造这个器件,先看一个用特殊方式连接的一对或非门。或非门的特点是只有两个 输入都为0时,输出才为1 NOR 0 100 下图是含有两个或非门、两个开关和一个灯泡的电路 注意图中奇特的连接方式:左边或非门的输出是右边或非门的输入,右边或非门的输出是左 边或非门的输入。这是一种反馈。事实上,这和在振荡器中类似,输出又返回作为一种输入 这是本章中大部分电路的特点 在上图电路中,一开始,只有左边或非门的输出有电流,因为它的两个输入均为0。现在 闭合上面的开关,左边或非门的输出变为0,于是右边或非门的输出变为1,灯泡点亮 神奇之处在于当你断开上面的开关时,由于或非门的输入中只要有一个为1,其输出就是 0,因而左边或非门的输出不变,灯泡仍然亮着:
始于2 0世纪2 0年代的德国，后来传到其他国家。 于是，我们可以说这个振荡器的频率是 2 0赫兹，或直接简写为2 0 H z。 到目前为止，我们只是在假设一个振荡器的速度。到本章末尾，我们可以构造一种器件 来真正地测量一个振荡器的速度。 为了构造这个器件，先看一个用特殊方式连接的一对或非门。或非门的特点是只有两个 输入都为0时，输出才为1： N O R 0 1 0 1 0 1 0 0 下图是含有两个或非门、两个开关和一个灯泡的电路： 注意图中奇特的连接方式：左边或非门的输出是右边或非门的输入，右边或非门的输出是左 边或非门的输入。这是一种反馈。事实上，这和在振荡器中类似，输出又返回作为一种输入。 这是本章中大部分电路的特点。 在上图电路中，一开始，只有左边或非门的输出有电流，因为它的两个输入均为 0。现在 闭合上面的开关，左边或非门的输出变为 0，于是右边或非门的输出变为 1，灯泡点亮： 神奇之处在于当你断开上面的开关时，由于或非门的输入中只要有一个为 1，其输出就是 0，因而左边或非门的输出不变，灯泡仍然亮着： 第14章 反馈与触发器 115 下载
116的 Chinas∴cow 下 你不觉得奇怪吗?两个开关都断开着,和第一幅图一样,但灯泡却亮着。这种情形和以 前所见到的完全不同。通常,一个电路的输出仅仅依赖于输入,这里的情况却不一样。无论 断开或闭合上面的开关,灯泡总是亮着。这里开关对电路没有什么影响,原因是左边或非门 的输出一直是0 现在闭合下面的开关。由于右边或非门的输入中有一个是1,则其输出变为0,灯泡熄灭 左边或非门的输出此刻变为1 现在,再断开下面的开关,灯泡仍旧不亮: 她 此电路和初始电路一样。然而这回却是下面开关的状态对灯泡没有什么影响。总结起来就是 闭合上面的开关使灯泡点亮,当再断开时,灯泡仍然亮着 闭合下面的开关使灯泡熄灭,当再断开时,灯泡仍然不亮 电路的奇特之处是:有时当两个开关都断开时,灯泡亮着:而有时,当两个开关都断开 时,灯泡却不亮。当两个开关都断开时,电路有两个稳定状态,这样的一个电路称为触发器。 触发器是1918年在英国射电物理学家 William Henry Eccles(1875-1966)和 F.JOrdan的工作中 发明的。 触发器电路可以保持信息,换句话说,它有记忆性。它可以“记住”最近一次是哪个开 关先闭合的。如果你遇到这样一个触发器,它的灯泡亮着时,你可以确定最近闭合的是上面 的开关:而灯泡灭着时则是下面的开关。 触发器和跷跷板很像。跷跷板有两个稳定状态,它不会长期停留在不稳定的中间位置 你只要一看跷跷板就知道哪边是最近被压下来的 触发器是十分关键的工具,尽管你现在可能还没看出来。它们赋予电路“记忆”,使其知 道以前曾有过的状态。想像一下,如果你没有记忆力,你该如何去数数,你记不住你刚数过 的数,当然也无法确定下一个数是什么。同样,一个能计数的电路(本章后面要提到)必定 需要触发器 触发器有很多种,刚才所看到的是最简单的一种,称为R-S(或 Reset-Set,复位/置位) 触发器。下面以对称的方式把它重新绘出来
你不觉得奇怪吗？两个开关都断开着，和第一幅图一样，但灯泡却亮着。这种情形和以 前所见到的完全不同。通常，一个电路的输出仅仅依赖于输入，这里的情况却不一样。无论 断开或闭合上面的开关，灯泡总是亮着。这里开关对电路没有什么影响，原因是左边或非门 的输出一直是0。 现在闭合下面的开关。由于右边或非门的输入中有一个是 1，则其输出变为0，灯泡熄灭。 左边或非门的输出此刻变为 1： 现在，再断开下面的开关，灯泡仍旧不亮： 此电路和初始电路一样。然而这回却是下面开关的状态对灯泡没有什么影响。总结起来就是： • 闭合上面的开关使灯泡点亮，当再断开时，灯泡仍然亮着。 • 闭合下面的开关使灯泡熄灭，当再断开时，灯泡仍然不亮。 电路的奇特之处是：有时当两个开关都断开时，灯泡亮着；而有时，当两个开关都断开 时，灯泡却不亮。当两个开关都断开时，电路有两个稳定状态，这样的一个电路称为触发器。 触发器是1 9 1 8年在英国射电物理学家 William Henry Eccles(1875-1 9 6 6 )和F. W. J o r d a n的工作中 发明的。 触发器电路可以保持信息，换句话说，它有记忆性。它可以“记住”最近一次是哪个开 关先闭合的。如果你遇到这样一个触发器，它的灯泡亮着时，你可以确定最近闭合的是上面 的开关；而灯泡灭着时则是下面的开关。 触发器和跷跷板很像。跷跷板有两个稳定状态，它不会长期停留在不稳定的中间位置。 你只要一看跷跷板就知道哪边是最近被压下来的。 触发器是十分关键的工具，尽管你现在可能还没看出来。它们赋予电路“记忆”，使其知 道以前曾有过的状态。想像一下，如果你没有记忆力，你该如何去数数，你记不住你刚数过 的数，当然也无法确定下一个数是什么。同样，一个能计数的电路（本章后面要提到）必定 需要触发器。 触发器有很多种，刚才所看到的是最简单的一种，称为 R - S（或 R e s e t - S e t，复位/置位） 触发器。下面以对称的方式把它重新绘出来： 116 编码的奥秘 下载