电压中的二进制

标签:电压
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       二进制数是数字计算机和系统使用的零和一形式的信息流。与线性或模拟电路(例如AC放大器)处理不断从一个值变化到另一个值(例如幅度或频率)的信号不同,数字电路处理仅包含两个电压电平或状态的信号,标记为“ 0” ”和逻辑“ 1”。

 

       通常,逻辑“ 1”代表较高的电压,例如5伏,通常称为HIGH值,而逻辑“ 0”代表较低的电压,例如0伏或接地,并且通常称为作为低值。代表“ 1”(一个)和“ 0”(零)数字值的这两个离散电压电平通常被称为:BI nary digi TS,在数字和计算电路及应用中,它们通常被称为二进制BITS。

 

       零和一的二进制位

 

1

 

       因为只有两个有效的布尔值代表逻辑“ 1”或逻辑“ 0”,所以使用二进制数的系统非常适合在数字或电子电路和系统中使用。

 

       二进制数字系统是一个遵循在数学作为通常使用的小数或碱- 10号码体系中的同一组的规则库-2编码系统。因此,二进制数不是10的幂( 例如10 n):1、10、100、1000等,而是  使用2的幂(即  2 n  )有效地将每个连续位的值加倍,例如:1 ,2、4、8、16、32等。

 

       用于表示数字电路的电压可以是任何值,但通常在数字和计算机系统中,它们的电压要保持在10伏以下。在数字系统中,这些电压称为“逻辑电平”,理想情况下,一个电压电平表示“高”状态,而另一个不同的较低电压电平则表示“低”状态。二进制数系统使用这两种状态。

 

       数字波形或信号由离散或独特的电压电平组成,这些电压电平在这两个“高”和“低”状态之间来回变化。但是,是什么使信号或电压“数字”化,又如何表示这些“高”和“低”电压电平呢?电子电路和系统可以分为两个主要类别。

 

       •模拟电路 –模拟或线性电路会放大或响应连续变化的电压电平,这些电压电平会在一段时间内在正值和负值之间交替变化。

 

       •数字电路 –数字电路会产生或响应两种不同的正或负电压电平,分别代表逻辑电平“ 1”或逻辑电平“ 0”。

 

       模拟电压输出

 

       下面显示了一个模拟(或模拟)电路和数字电路之间差异的简单示例:

 

       模拟电压输出表示

 

2

 

       这是一个模拟电路。电位器的输出随着抽头端子的旋转而变化,从而在0伏和V MAX之间产生无限数量的输出电压点。输出电压可以从一个值到下一个值缓慢或快速变化,因此在两个电压电平之间不会出现突然或阶跃变化,从而产生连续可变的输出电压。模拟信号的示例包括温度,压力,液位和光强度。

 

       数字电压输出

 

       在此数字电路示例中,电位器抽头已由单个旋转开关代替,该旋转开关依次连接到串联电阻链的每个结点,形成了基本的分压器网络。当开关从一个位置(或节点)旋转到下一个输出电压时,V OUT以离散且独特的电压电平快速变化,代表每个开关动作或步骤的1.0伏的倍数,如输出图所示。

 

       因此,例如,输出电压将是2伏,3伏,5伏等,但不是2.5V,3.1V或4.6V。通过使用多位置开关并增加分压器网络中电阻元件的数量,可以轻松地产生更精细的输出电压,从而增加了分立的开关步骤。

 

       数字电压输出表示

 

3

 

       然后我们可以看到,模拟信号或数量与数字量之间的主要区别在于,“模拟”量随时间连续变化,而“数字”量具有离散(逐步)值。“低”至“高”或“高”至“低”。

 

       一个很好的例子是您家中的调光器,它在完全打开(最大亮度)和完全关闭之间旋转时,会向上或向下改变灯光强度(亮度),从而产生连续变化的模拟输出。另一方面,对于标准壁装式电灯开关,操作该开关时,该灯要么为“ ON”(高),要么为“ OFF”(LOW)(低)。结果是产生开-关数字输出形式之间没有任何关系。

 

       某些电路将模拟信号和数字信号结合在一起,例如模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)。无论哪种方式,数字输入或输出信号都代表等效于模拟信号的二进制数值。

 

       数字逻辑电平

 

       在所有电子电路和计算机电路中,只允许两个逻辑电平代表一个状态。这些级别被称为一个逻辑1或逻辑0,HIGH或LOW,真或假,ON或OFF。大多数逻辑系统使用正逻辑,在这种情况下,逻辑“ 0”由零伏表示,逻辑“ 1”由较高电压表示。例如,如图所示,TTL逻辑为+5伏。

 

       数字价值表示

 

4

 

       通常,从一个电压电平“> 0”到“ 1”或从“ 1”到“ 0”的切换要尽可能快地进行,以防止逻辑电路的误切换。在标准TTL(晶体管-晶体管逻辑)IC中,有一个预定义的输入和输出电压限制范围,用于定义逻辑值“ 1”和逻辑值“ 0”,如下所示。

 

       TTL输入和输出电压电平

 

5

 

       然后,当使用+5伏电源时,2.0v和5v之间的任何电压输入都被识别为逻辑“ 1”值,而低于0.8v的任何电压输入都被识别为逻辑“ 0”值。2.7v至5v之间的逻辑门输出代表逻辑“ 1”值,而低于0.4v的电压输出代表逻辑“ 0”值。这被称为“正逻辑”,并在这些数字逻辑教程中使用。

 

       然后,二进制数通常在数字和计算机电路中使用,并由逻辑“ 0”或逻辑“ 1”表示。二进制编号系统最适合二进制数字信号编码,因为它仅使用两位数字(一个和零)来形成不同的数字。因此,在本部分的二进制数中,我们将研究如何将十进制或以10为底的数字转换为八进制数,十六进制数和二进制数。

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