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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.自动化PART 1Electrical and Electronic Engineering BasicsUNIT 1AElectrical Networks 3BThree-phase CircuitsUNIT 2AThe Operational Amplifier 5BTransistorsUNIT 3ALogical Variables and Flip-flop 8BBinary Number SystemUNIT 4APower Semicondu
2、ctor Devices 11BPower Electronic ConvertersUNIT 5ATypes of DC Motors 15BClosed-loop Control of DC DriversUNIT 6AAC Machines 19BInduction Motor DriveUNIT 7AElectric Power System 22BPower System AutomationPART 2Control TheoryUNIT 1AThe World of Control 27BThe TTransffer Fuunctioon andd the Laplaace Tr
3、ransfoormatiion 29UNITT 2ASttabiliity annd thee Timee Respponse 30BSteaddy Staate 31UNITT 3AThhe Rooot Loccus 32BTThe Frrequenncy Reesponsse Metthods: Nyquuist DDiagraams 33UNITT 4AThhe Freequenccy Ressponsee Methhods: Bode Piotss 34 B Nonliinear Contrrol Syystem 37UNIT 5 A IIntrodductioon to Moderr
4、n Conntrol Theorry 38B Statte Equuationns 40UNIT 6 A CControollabiility, Obseervabiility, and Stabiility B Optiimum CControol Sysstems UNIT 7 A CConvenntionaal andd Inteelligeent Coontroll B Artiificiaal Neuural NNetworrk PART 3 Compuuter CControol TecchnoloogyUNIT 1 A CComputter Sttructuure annd Fu
5、nnctionn 42B Funddamenttals oof Commputerr and Netwoorks 43UNIT 2 A IInterffaces to Exxternaal Siggnals and DDevicees 44B The Appliicatioons off Compputerss 46UNIT 3 A PPLC Ovvervieew B PACss for Indusstriall Conttrol, the FFuturee of CControol UNIT 4 A FFundammentalls of Singlle-chiip Miccrocommput
6、err 49B Undeerstannding DSP aand Itts Usees UNIT 5 A AA Firsst Loook at Embeddded SSystemms B Embeedded Systeems Deesign PART 4 PProcesss Conntrol UNIT 1 A AA Proccess CControol Sysstem 50B Funddamenttals oof Proocess Contrrol 52UNIT 2 A SSensorrs andd Trannsmittters 53B Finaal Conntrol Elemeents aa
7、nd Coontrolllers UNIT 3 A PP Conttrolleers annd PI Contrrollerrs B PID Contrrollerrs andd Otheer Conntrolllers UNIT 4 A IIndicaating Instrrumentts B Conttrol PPanelss PART 5 Coontroll Baseed on Netwoork annd Infformattion UNIT 1 A AAutomaation Netwoorkingg Appllicatiion Arreas B Evollutionn of CCont
8、rool Sysstem AArchittecturre UNIT 2 A FFundammentall Issuues inn Netwworkedd Conttrol SSystemms B Stabbilityy of NNCSs wwith NNetworrk-indduced Delayy UNIT 3 A FFundammentalls of the DDatabaase Syystem B Virttual MManufaacturiingA Growiing Trrend iin Auttomatiion UNIT 4 A CConceppts off Compputer In
9、teggratedd Manuufactuuring B Enteerprisse Ressourcees Plaanningg and Beyonnd PART 6 SSyntheetic AAppliccationns of Autommatic Technnologyy UNIT 1 A RRecentt Advaances and FFuturee Trennds inn Elecctricaal Macchine Driveers B Systtem Evvolutiion inn Inteelligeent Buuildinngs UNIT 2 A IIndusttrial Rob
10、ott B A Geenerall Intrroducttion tto Patttern Recoggnitioon UNIT 3 A RRenewaable EEnergyy B Elecctric Vehiccles UNIT 1A 电路电路或电网络由由以某种方式式连接的电阻阻器、电感器器和电容器等等元件组成。如如果网络不包包含能源，如如电池或发电电机，那么就就被称作无源源网络。换句句话说，如果果存在一个或或多个能源，那那么组合的结结果为有源网网络。在研究究电网络的特特性时，我们们感兴趣的是是确定电路中中的电压和电电流。因为网网络由无源电电路元件组成成，所以必须须首先定义这这些元件的电电
11、特性.就电阻来说，电电压-电流的的关系由欧姆姆定律给出，欧欧姆定律指出出：电阻两端端的电压等于于电阻上流过过的电流乘以以电阻值。在在数学上表达达为:u=iR (11-1A-11)式中 uu=电压，伏伏特；i =电流，安培培；R = 电阻，欧姆姆。纯电感电压由法法拉第定律定定义，法拉第第定律指出：电感两端的的电压正比于于流过电感的的电流随时间间的变化率。因因此可得到：U=Ldii/dt 式式中 di/dt = 电流变化率率， 安培/秒； L = 感应系系数， 享利利。 电容两端建立的的电压正比于于电容两极板板上积累的电电荷q 。因因为电荷的积积累可表示为为电荷增量ddq的和或积积分，因此得得到的
12、等式为为 u= ， 式式中电容量CC是与电压和和电荷相关的的比例常数。由由定义可知，电电流等于电荷荷随时间的变变化率，可表表示为i = dq/ddt。因此电电荷增量dqq 等于电流流乘以相应的的时间增量，或或dq = i dt， 那么等式 (1-1AA-3) 可可写为式中 C = 电电容量，法拉拉。归纳式(1-11A-1)、(1-1A-2) 和 (1-1AA-4)描述述的三种无源源电路元件如如图1-1AA-1所示。注注意，图中电电流的参考方方向为惯用的的参考方向，因因此流过每一一个元件的电电流与电压降降的方向一致致。 有源电气元件件涉及将其它它能量转换为为电能，例如如，电池中的的电能来自其其储
13、存的化学学能，发电机机的电能是旋旋转电枢机械械能转换的结结果。有源电气元件存存在两种基本本形式：电压压源和电流源源。其理想状状态为：电压压源两端的电电压恒定，与与从电压源中中流出的电流流无关。因为为负载变化时时电压基本恒恒定，所以上上述电池和发发电机被认为为是电压源。另另一方面，电电流源产生电电流，电流的的大小与电源源连接的负载载无关。虽然然电流源在实实际中不常见见，但其概念念的确在表示示借助于等值值电路的放大大器件，比如如晶体管中具具有广泛应用用。电压源和和电流源的符符号表示如图图1-1A-2所示。分析电网络的一一般方法是网网孔分析法或或回路分析法法。应用于此此方法的基本本定律是基尔尔霍夫第
14、一定定律，基尔霍霍夫第一定律律指出：一个个闭合回路中中的电压代数数和为0，换换句话说，任任一闭合回路路中的电压升升等于电压降降。网孔分析析指的是：假假设有一个电电流即所所谓的回路电电流流过过电路中的每每一个回 路路，求每一个个回路电压降降的代数和，并并令其为零。考虑图1-1AA-3a 所所示的电路，其其由串联到电电压源上的电电感和电阻组组成，假设回回路电流i ，那么回路路总的电压降降为 因为在在假定的电流流方向上，输输入电压代表表电压升的方方向，所以输输电压在（11-1A-55）式中为负负。因为电流流方向是电压压下降的方向向，所以每一一个无源元件件的压降为正正。利用电阻阻和电感压降降公式，可得
15、得等式(1-1A-6)是电路电流流的微分方程程式。或许在电路中，人人们感兴趣的的变量是电感感电压而不是是电感电流。正正如图1-11A-1指出出的用积分代代替式(1-1A-6)中的i，可可得1-1AA-7B 三相电路 三相电路不过是是三个单相电电路的组合。因因为这个事实实，所以平衡衡三相电路的的电流、电压压和功率关系系可通过在三三相电路的组组合元件中应应用单相电路路的规则来研研究。这样看看来，三相电电路比单相电电路的分析难难不了多少。使使用三相电路路的原因在单单相电路中，功功率本身是脉脉动的。在功功率因数为11时，单相电电路的功率值值每个周波有有两次为零。当当功率因数小小于1时，功功率在每个周周
16、波的部分时时间里为负。 虽然供给给三相电路中中每一相的功功率是脉动的的，但可证明明供给平衡三三相电路的总总功率是恒定定的。基于此此，总的来说说三相电气设设备的特性优优于类似的单单相电气设备备的特性。三三相供电的机机械和控制设设备与相同额额定容量的单单相供电的设设备相比： 体积小， 重量轻，效效率高。除了了三相系统提提供的上述优优点，三相电电的传输需要要的铜线仅仅仅是同样功率率大小单相电电传输所需铜铜线的3/44。三相电压压的产生三相相电路可由三三个频率相同同在时间相位位上相差1220电角度度的电动势供供电。这样的的三相正弦电电动势如图 1-1B-1 所示。这这些电动势由由交流发电机机的三套独立
17、立电枢线圈产产生，这三套套线圈安装在在发电机电枢枢上，互相之之间相差1220电角度度。线圈的头头尾可以从发发电机中全部部引出，组成成三个独立的的单相电路。然然而一般线圈圈无论在内部部或在外部均均会相互连接接，形成三线线或四线三相相系统。连接接三相发电机机线圈有两种种方法，一般般来说，把任任何类型的装装置连接到三三相电路也存存在两种方法法。它们是星星（Y）形联联接和角（DD）形联接。大大多数发电机机是星（Y）形形联接，但负负载可以是星星（Y）形联联接或角（DD）形联接。 星（Y）形形联接发电机机的电压关系系 图1-1B-2aa 表示发电电机的三个线线圈或相绕组组。这些绕组组在电枢表面面上是按它们
18、们产生的电动动势在时间相相位上相差1120分布布的。每一个个线圈的两端端均标有字母母S和F (起始和终结结)。图1-1B-2aa中，所有标标有S的线圈圈端连接到一一个公共点NN，三个标有有F的线圈端端被引出到接接线端A、BB和C ，形形成三相三线线电源。这种种联接形式被被称为Y形联联接。中性联联接经常被引引出接到接线线板上，如图图1-1B-2a 的虚虚线所示，形形成三相四线线系统。交流流发电机每相相产生的电压压被称为相电电压（符号为为Ep）。如如果中性联接接从发电机中中引出，那么么从任一个接接线端A、 B或 C到到中性联接NN间的电压为为相电压。三三个接线端AA、 B或 C 中任意意两个间的电
19、电压被称为线线到线的电压压，或简称线线电压（符号号为EL）。三三相系统的三三相电压依次次出现的顺序序被称为相序序或电压的相相位旋转。这这由发电机的的旋转方向决决定，但可以以通过交换发发电机外的三三条线路导线线中的任意两两条(不是一一条线路导线线和中性线)来改变相序序。将三相绕绕组排列成如如图1-1BB-2b 所所示的Y形有有助于Y形联联接电路图的的绘制。注意意，图1-11B-2b所所示的电路与与图1-1BB-2a所示的的电路完全一一样，在每一一种情况下，连连接到中性点点的每一个线线圈的S端和和F端都被引引出到接线板板。在画出所所有的接线点点都标注了字字母的电路图图后，绘制的的相量图如图图1-1
20、B-2c所示。相相量图可显示示相隔1200 的三相相电压 请注意在在图1-1BB-2中每一一个相量用带带有两个下标标的字母表示示。这两个下下标字母表示示电压的两个个端点，字母母顺序表示在在正半周时电电压的相对极极性。例如，符符号 表示点AA和N间的电电压，在其正正半周，A点点相对于N点点为正。在所所示的相量图图中，已假定定在正半周时时发电机接线线端相对于中中性线为正。因因为电压每半半周反一次相相，所以我们们也可规定在在电压的正半半周A点相对对于N点为负负，但对每一一相的规定要要一样。要注注意到，如果果是在电压的的正半周定义义A点相对于于N的极性( ) ，那那么 在用于同同一相量图中中时就应该画
21、画得同 相相反，即相位位差为1800Y形联接接发电机的任任意两个接线线端间的电压压等于这两个个接线端相对对于中性线间间的电位差。例例如，线电压压 等等于A接线端端相对于中性性线间的电压压()减去B接线线端相对于中中性线间的电电压()。为了从从 中减去 ，必必需将 反相，并并把此相量加加到 上。相量量 和 幅值相等等，相位相差差60，如如图1-1BB-2c所示。由由图形可以看看出通过几何何学可以证明明 等于11.73乘以以 （） 或（） 。图图形结构如相相量图所示。因因此，在对称称Y形联接中中星（Y）形形联接发电机机的电流关系系 从发电机机接线端A、 B和C (图 1-11B-2)流流到线路导线
22、线的电流必定定从中性点NN中流出，并并流过发电机机线圈。因此此流过每一条条线路导线的的电流( )必定等等于与其相连连接的相电流流( )。在YY形联接中IIL=IPUNIT2 A运算放大器器运算放大器像广广义放大器这这样的电子器器件存在的一一个问题就是是它们的增益益AU或AII取决于双端端口系统(mm、b、RII、Ro等)的内部特性性。器件之间间参数的分散散性和温度漂漂移给设计工工作增加了难难度。设计运运算放大器或或Op-Ammp的目的就就是使它尽可可能的减少对对其内部参数数的依赖性、最最大程度地简简化设计工作作。运算放大大器是一个集集成电路，在在它内部有许许多电阻、晶晶体管等元件件。就此而言言
23、，我们不再再描述这些元元件的内部工工作原理。运算放大器的全全面综合分析析超越了某些些教科书的范范围。在这里里我们将详细细研究一个例例子，然后给给出两个运算算放大器定律律并说明在许许多实用电路路中怎样使用用这两个定律律来进行分析析。这两个定定律可允许一一个人在没有有详细了解运运算放大器物物理特性的情情况下设计各各种电路。因因此，运算放放大器对于在在不同技术领领域中需要使使用简单放大大器而不是在在晶体管级做做设计的研究究人员来说是是非常有用的的。在电路和和电子学教科科书中，也说说明了如何用用运算放大器器建立简单的的滤波电路。作作为构建运算算放大器集成成电路的积木木晶体管，将将在下篇课文文中进行讨论
24、论。理想运算放大器器的符号如图图1-2A-1所所示。图中只只给出三个管管脚：正输入入、负输入和和输出。让运运算放大器正正常运行所必必需的其它一一些管脚，诸诸如电源管脚脚、接零管脚脚等并未画出出。在实际电电路中使用运运算放大器时时，后者是必必要的，但在在本文中讨论论理想的运算算放大器的应应用时则不必必考虑后者。两两个输入电压压和输出电压压用符号U +、U -和Uo 表表示。每一个个电压均指的的是相对于接接零管脚的电电位。运算放放大器是差分分装置。差分分的意思是：相对于接零零管脚的输出出电压可由下下式表示 (1-2A-1)式中 A 是运算放大大器的增益，UU + 和 U - 是是输入电压。换换句话
25、说，输输出电压是AA乘以两输入入间的电位差差。 集成电路技术使使得在非常小小的一块半导导体材料的复复合 “芯片片”上可以安安装许多放大大器电路。运运算放大器成成功的一个关关键就是许多多晶体管放大大器“串联”以以产生非常大大的整体增益益。也就是说说，等式(11-2A-1)中的数A约约为100,000或更更多 (例如如，五个晶体体管放大器串串联，每一个个的增益为110，那么将将会得到此数数值的A )。 第二个个重要因素是是这些电路是是按照流入每每一个输入的的电流都很小小这样的原则则来设计制作作的。第三个个重要的设计计特点就是运运算放大器的的输出阻抗(Ro )非非常小。也就就是说运算放放大器的输出出
26、是一个理想想的电压源。我们现在利用这这些特性就可可以分析图11-2A-2所所示的特殊放放大器电路了了。首先，注注意到在正极极输入的电压压U +等于于电源电压，即即U + =Us。各个个电流定义如如图1-2AA-2中的bb图所示。对对图 1-22A-2b的的外回路应用用基尔霍夫定定律，注意输输出电压Uoo 指的是它它与接零管脚脚之间的电位位，我们就可可得到因为运运算放大器是是按照没有电电流流入正输输入端和负输输入端的原则则制作的，即即I - =0。那么对对负输入端利利用基尔霍夫夫定律可得 I1 = I2，利用用等式(1-2A-2) ，并设 I1 =II2 =I ，U0 = (R1 +R2 ) I
27、 (1-2AA-3)根据据电流参考方方向和接零管管脚电位为零零伏特的事实实，利用欧姆姆定律，可得得负极输入电电压U - ：因此 U - =IR1 ，并并由式 (11-2A-3)可得： 因为现在在已有了U+ 和U-的的表达式，所所以式(1-2A-1)可用于计算算输出电压 ，综综合上述等式式 ，可可得： 最最后可得： 这是电路路的增益系数数。如果A 是一个非常常大的数，大大到足够使AAR1 (R1 +R2)，那那么分式的分分母主要由AAR1 项决决定，存在于于分子和分母母的系数A 就可对消，增增益可用下式式表示这表明明 (1-22A-5b)，如果A 非常大，那那么电路的增增益与A 的的精确值无关关
28、并能够通过过R1和R22的选择来控控制。这是运运算放大器设设计的重要特特征之一 在信号作作用下，电路路的动作仅取取决于能够容容易被设计者者改变的外部部元件，而不不取决于运算算放大器本身身的细节特性性。注意，如如果A=1000,0000， 而(RR1 +R22) /R11=10，那那么为此优点点而付出的代代价是用一个个具有1000,000倍倍电压增益的的器件产生一一个具有100倍增益的放放大器。从某某种意义上说说，使用运算算放大器是以以 “能量”为为代价来换取取“控制” 。对各种运算放大大器电路都可可作类似的数数学分析，但但是这比较麻麻烦，并且存存在一些非常常有用的捷径径，其涉及目目前我们提出出
29、的运算放大大器两个定律律应用。1) 第一个定定律指出：在在一般运算放放大器电路中中，可以假设设输入 端间间的电压为零零，也就是说说，2) 第二个定定律指出：在在一般运算放放大器电路中中，两个输入入电流可被假假定为零：II+=I-=0 第一个定律是是因为内在增增益A的值很很大。例，如如果运算放大大器的输出是是1V ，并并且A=1000,0000, 那么 这是一个非非常小、可以以忽略的数，因因此可设U+=U-。第第二个定律来来自于运算放放大器的内部部电路结构，此此结构使得基基本上没有电电流流入任何何一个输入端端。B 晶体体管 简单地说，半导导体是这样一一种物质，它它能够通过“掺掺杂”来产生生多余的
30、电子子，又称自由由电子（N型型）；或者产产生“空穴”，又又称正电荷（PP型）。由NN型掺杂和PP型掺杂处理理的锗或硅的的单晶体可形形成半导体二二极管，它具具有我们描述述过的工作特特性。晶体管管以类似的方方式形成，就就象带有公共共中间层、背背靠背的两个个二极管，公公共中间层是是以对等的方方式向两个边边缘层渗入而而得，因此中中间层比两个个边缘层或边边缘区要薄的的多。PNPP 或 NPPN (图 1-2B-1)这两种种结构显然是是可行的。PPNP或NPPN被用于描描述晶体管的的两个基本类类型。因为晶晶体管包含两两个不同极性性的区域（例例如“P”区区和“N”区区），所以晶晶体管被叫作作双向器件，或或双
31、向晶体管管因此晶体管管有三个区域域，并从这三三个区域引出出三个管脚。要要使工作电路路运行，晶体体管需与两个个外部电压或或极性连接。其其中一个外部部电压工作方方式类似于二二极管。事实实上，保留这这个外部电压压并去掉上半半部分，晶体体管将会象二二极管一样工工作。例如在在简易收音机机中用晶体管管代替二极管管作为检波器器。在这种情情况下，其所所起的作用和和二极管所起起的作用一模模一样。可以以给二极管电电路加正向偏偏置电压或反反向偏置电压压。在加正向向偏置电压的的情况下，如如图1-2BB-2所示的的PNP 晶晶体管，电流流从底部的PP极流到中间间的N极。如如果第二个电电压被加到晶晶体管的顶部部和底部两个
32、个极之间，并并且底部电压压极性相同，那那么，流过中中间层N区的的电子将激发发出从晶体管管底部到顶部部流过的电流流。在生产晶晶体管的过程程中，通过控控制不同层的的掺杂度，经经过负载电阻阻流过第二个个电路电流的的导电能力非非常显著。实实际上，当晶晶体管下半部部为正向偏置置时，底部的的P区就像一一个取之不竭竭的自由电子子源（因为底底部的P区发发射电子，所所以它被称为为发射极）。这这些电子被顶顶部P区接收收，因此它被被称为集电极极，但是流过过这个特定电电路实际电流流的大小由加加到中间层的的偏置电压控控制，所以中中间层被称为为基极。因此此，当晶体管管外加电压接接连正确（图图1-2B-3）后工作作时，实际
33、上上存在两个独独立的“工作作”电路。一一个是由偏置置电压源、发发射极和基极极形成的回路路，它被称为为基极电路或或输入电路；第二个是由由集电极电压压源和晶体管管的三个区共共同形成的电电路，它被称称为集电极电电路或输出电电路。（注意意：本定义仅仅适用于发射射极是两个电电路的公共端端时被称称为共发射极极连接。）这这是晶体管最最常见的连接接方式，但是是，当然也存存在其它两种种连接方法 共基极极连接和共集集电极连接。但但是在每一种种情况下晶体体管的工作原原理是相同的的。本电路的的特色是相对对小的基极电电流能控制和和激发出一个个比它大得多多的集电极电电流(或更恰恰当地说，一一个小的输入入功率能够产产生一个
34、比它它大得多的输输出功率)。换换句话说，晶晶体管的作用用相当于一个个放大器。在在这种工作方方式中，基极极-发射极电电路是输入侧侧；通过基极极的发射极和和集电极电路路是输出侧。虽虽然基极和发发射极是公共共路径，但这这两个电路实实际上是独立立的，就基极极电路的极性性而言，基极极和晶体管的的集电极之间间相当于一个个反向偏置二二极管，因此此没有电流从从基极电路流流到集电极电电路。要让电电路正常工作作，当然，加加在基极电路路和集电极电电路的电压极极性必须正确确（基极电路路加正向偏置置电压，集电电极电源的连连接要保证公公共端（发射射极）的极性性与两个电压压源的极性相相同）。这也也就是说电压压极性必须和和晶
35、体管的类类型相匹配。在在上述的PNNP型晶体管管中，发射极极电压必须为为正。 因此此，基极和集集电极相对于于发射极的极极性为负。PPNP 型晶晶体管的符号号在发射极上上有一个指示示电流方向的的箭头，总是是指向基极。（在在PNP型晶晶体管中，“PP”代表正） 。在NPNN型晶体管中中，工作原理理完全相同，但但是两个电源源的极性正好好相反（图11-2B-44）。也就是是说，发射极极相对于基极极和集电极来来说极性总是是负的（在NNPN型晶体体管中，“NN”代表负）。这这一点也可以以从NPN型型晶体管符号号中发射极上上相反方向的的箭头看出来来，即，电流流从基极流出出。 虽然现现在生产的晶晶体管有上千千
36、种不同的型型号，但晶体体管各种外壳壳形状的数量量相对有限，并并尽量用一种种简单码TO（晶体体管外形）后后跟一个数字字为统一标准准。TO1是是一种最早的的晶体管外壳壳即一个个在底部带有有三个引脚的的圆柱体“外外罩”，这三三个引脚在底底部形成三角角状。观看底底部时，“三三角形”上面面的管脚是基基极，其右面面的管脚（由由一个彩色点点标出）为集集电极，其左左面的管脚为为发射极。集集电极引脚到到基集引脚的的间距也许比比发射极到基基集引脚的间间距要大 。在在其它TO外外壳中，三个个引脚可能有有类似的三角角形形状（但但是基极、集集电极和发射射极的位置不不一定相同），或或三个引脚排排成一条直线线。使人容易易搞
37、乱的问题题是同一TOO号码的子系系列产品其管管脚位置是不不一样的 。例例如，TO992 的三个个管脚排成一一条直线，这这条直线与半半圆型“外罩罩”的切面平平行，观看TTO92的底底部时，将切切面冲右，从从上往下读，管管脚的排序为为1，2，33。（注 ootherwwise ccircullar“caan”中的ootherwwise译为为不同的，特特殊的。在这这里“特殊的的圆形外罩”指指的应该是普普通的圆柱体体“外罩”在在圆平面上画画一条小于等等于直径的弦弦，沿轴线方方向切入后形形成的半或大大半圆柱体，切切入后形成的的剖面就是文文中说的a flat side ，这也是现现在很常见的的一种晶体管管
38、外壳。） 对TO992子系列 a (TOO92a): 1=发射射极2=集电电极 3=基基极对TO992子系列 b (TOO92b): 1=发射射极2=基33=集电极更更容易使人搞搞乱的是一些些晶体管只有有两个管脚（第第三个管脚已已在里边和外外壳连接）；一些和晶体体管的外形很很像的外壳底底部有三个以以上的管脚。实实际上，这些些都是集成电电路(ICss)，用和晶晶体管相同的的外壳包装的的，只是看起起来像晶体管管。更复杂的的集成电路（IICs） 用用不同形状的的外壳包装，例例如平面包装装。根据外壳壳形状非常容容易识别功率率晶体管。它它们是金属外外壳，带有延延长的底部平平面，底部平平面上还有两两个安装
39、孔。功功率晶体管只只有两个管脚脚（发射极和和基极），通通常会标明。集集电极在内部部被连接到外外壳上，因此此，与集电极极的连接要通通过一个装配配螺栓或外壳壳底面。UNIT 3A逻辑变量与与触发器逻辑变量我们讨讨论的双值变变量通常叫做做逻辑变量，而而象或和与这这样的操作被被称为逻辑操操作。现在我我们将简要地地讨论一下这这些术语之间间的关联，并并在此过程中中，阐明用标标示“真”和和“假”来识识别一个变量量的可能值的的特殊用途。举例说明， 假假设你和两个个飞行员在一一架空中航行行的飞机中，你你在客舱中，而而飞行员A和和 B在驾驶驶员座舱中。在在某一时刻，AA来到了你所所在的客舱中中，你并不担担心这种变
40、化化。然而，假假设当你和AA 在客舱时时，你抬头发发现B 也已已经来到了你你所在的客舱舱中。基于你你的逻辑推理理能力，你将将会推断飞机机无人驾驶；并且，大概概你已听到了了警报，以致致使驾驶员之之一将迅速对对此紧急情况况作出响应。换句话说，假设设每一位飞行行员座位下面面有一个电子子装置，当座座位上有人时时，其输出电电压为V1，当当座位上无人人时，其输出出电压为V22。现在我们们用“真”来来代表电压VV2，从而使使电压V1表表示“假”。让让我们进一步步制作一个带带有两个输入入端和一个输输出端的电路路，此电路的的特性是：只只要两个输入入，即一个输输入同时和另另一个输入相相与，结果为为V2时，输输出电
41、压才是是V2。否则则，输出是VV1。最后，让让我们把输入入和飞行员AA 和B 座座位下的装置置联结起来，并并安装一个与与输出Z相连连的警铃，当当输出是V22 (“真”)时响应，否否则不响应。这这样，我们已已创建了一个个执行与操作作的电路，这这个电路能完完成当两个驾驾驶员确实都都离开驾驶舱舱时飞机是无无人驾驶的逻逻辑推断。概括一下，情形形如下：符号号A、B和ZZ 代表命题题A =飞行员AA已离开座位位为真（T）B = 飞行员员B已离开座座位为真（TT）Z = 飞机无无人驾驶，处处于危险状况况时为真（TT）当然， 、 和 分别代表表相反的命题题。例如， 代表的命命题是当飞行行员离开驾驶驶舱等时为假
42、假（F），以以此类推。命命题间的关系系可写为 ZZ=AB (1-33A-1)我我们已经选择择用电压来表表示逻辑变量量A、 B和和Z 。但是是必须注意，实实际上式 (1-3A-1) 是命题间间的关系，与与我们选择的的表示命题的的确切方式无无关，甚至可可以说与我们们具有的任何何物理表示形形式无关。式式(1-3AA-1) 指指出，如果命命题A 和BB都为真，那那么命题Z就就为真，否则则命题Z为假假。式(1-3A-1)是一个个例子，这种种命题代数被被称为布尔代代数。和其它它处理有数字字意义的变量量一样，布尔尔代数处理的的是命题，而而且布尔代数数对于分析仅仅有两个互反反变量的命题题之间的关系系是一种有效
43、效的工具。SR 触发器图1-3A-11给出的一对对交叉连接的的或非门电路路被称为触发发器。其有一一对输入端SS 和R ，分分别代表“置置位”和“复复位”。我们们不仅用符号号S 和R 标明端点，而而且指定端点点的逻辑电平平。因此，通通常S=1指指的是对应于于逻辑电平为为1的电压出出现在S 端端。相似的，输输出端和相应应的输出逻辑辑电平为Q和和 。使使用这样的符符号时，我们们已经明确了了一个事实，即即在我们下面面将看到的符符号操作中，输输出的逻辑电电平是互补的的。触发器基本的、最最重要的特性性是其具有“记记忆”功能。也也就是说，设设置S 和RR目前的逻辑辑电平为0和和0，根据输输出的状态，即即可确
44、定S 和R在其获获得当前电平平之前的逻辑辑电平。术语为方便衔接下面面的讨论内容容，介绍一些些常见的术语语，这有助于于了解逻辑系系统设计师中中惯用的观点点。 在与非和或或非门（以及及与和或门）中中，当用其来来达到我们的的设计意图时时，我们能够够任意选择一一个输入端，并并把其看成是是使能-失效效输入，因此此可考虑或非非或或门。如如果被选的一一个输入为逻逻辑1，那么么门电路的输输出与所有的的其它输入无无关。这个被被选的输入可可控制门电路路，其它所有有输入相对于于这个门电路路是失效的 (术语“抑抑制” 的同同义词为“失失效”)。相相反，如果被被选输入为逻逻辑0，那么么它不能控制制门电路，门门电路能够响
45、响应其它输入入。在与非或或与门中，当当被选输入为为逻辑0时，此此输入控制并并截止门电路路，因为一个个输入为逻辑辑0，那么门门电路的输出出不能响应其其它输入。 注意一方面面是或非门和和或门间的区区别，另一方方面是与非门门和与门间的的区别。在第第一种情况下下，当控制输输入转为逻辑辑1时，其可可获得门电路路的控制；在在第二种情况况下，当控制制输入转为逻逻辑0时，其其可获得门电电路的控制。在数字系统中，普普遍的观点是是把逻辑0看看成一个基本本的、无干扰扰的、稳定的的、静止的状状态，把逻辑辑1看成激励励的、活跃的的、有效的状状态，就是说说，这种状态态是发生在某某种操作动作作之后。因此此，当作用已已产生时，其其倾向将是定定义最后的状状态作为对某某逻辑变量已已转为1的响响应。当“无无操作发生” 时，逻辑变变量为逻辑00。类似地，如如果作用将通通过逻辑变量量的变化产生生，那么最好好是以这样的的方式定义有有关的逻辑变变量，即当逻逻辑变量转为为逻辑1时达达到此效果。在在我们对触发发器的讨论中中，将看到持持有此种观点点的例子B 二进制制数字系统概述大约在18850年由乔乔治布尔提提出的代数学学中，变量仅仅允许具有两两个值，真或或假，通常被被写为1和00，对这些变变量的代数运运算是与、