方波和脉冲信号之分析

摘要：随着计算机技术的飞速发展，在医用电子学教学中，引入了一些数字电路的知识。由于课程的限制，不能系统的讲述该课的知识，导致学生对一些基本概念产生了模糊的认识。本文就模拟电路中的方波信号和数字电路中的脉冲信号进行分析。

关键词：方波信号；脉冲信号；傅立叶级数

中图分类号：TN781 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）06-187-001

1.讨论的必要性

近年来，学生在做计数器这个实验时，经常将方波信号当作脉冲信号使用，导致实验结果产生奇怪的错误。从方波信号和脉冲信号的波形上看，两者确实很相似，为什么方波信号不能作为脉冲信号使用，要了解和认识这个问题，不妨从付里叶级数和数字电路这两方面进行讨论分析，找出它们的联系和区别。

2.从付里叶级数的角度进行分析

从方波信号和脉冲信号的波形上看，脉冲信号是关于Y轴对称的偶函数；而方波信号可以看成是脉冲信号沿Y轴下移1/2单位所得到的，它既是偶函数、又是奇谐函数。通过对它们进行付里叶级数展开，发现它们的频率谱线极为相似，谐波的幅度都是以1/n规律收敛的；两者的区别只在于当脉冲的（w=2π/T时，谱线为0；而方波的w=2nw1，谱线为0。

3.从数字电路角度去分析

数字电路主要是由组合逻辑电路和时序逻辑电路器件组成的。脉冲的概念是在讲述时序逻辑电路的基本单元一触发器时引进的，触发器是在脉冲触发作用下翻转工作的，所以，时序电路必须有一个脉冲信号输入端。脉冲是通过与一些逻辑门的连接、起到控制时序电路工作的作用。

如果了解逻辑门的物理结构，就可以知道脉冲信号的实质。在数字电路中，我们讲的TTL电路是指制做在一个硅片上的、它的输入和输出都是三极管的电路，此时的三极管不是起放大作用的，而是起到一个导通或截止的开关作用。它的输入量和输出量只有低电位（ov-0.7V，用0表示）和高电位（3.6V-5V，用1表示）两种状态，数字电路由此得名。脉冲是加到门电路输入端的输入信号，但它不是时序电路的逻辑运算量，而是起到控制时序电路工作的作用，脉冲信号本质还是一个0或1的数字量。

这样可以知道，由于数字电路的输入端要求的输入信号电压量范围是OV-5V，而方波信号有一部分的电压为负值，如果将方波信号作为脉冲输入信号，它的电压超出了门电路规定的范围，门电路不能按正常的逻辑关系工作，导致时序电路产生一些不符合逻辑规律的结果。

4.体会

由于电子学是一门涉及面很广的学科，学生在做某一具体实验时，经常会遇到一些问题。有些是动手能力方面的，通过教师的指导可以解决；而有些则是牵涉到其它学科知识的问题，这就需要实验教师不断提高自身的知识水平，具有全面的知识结构，才能够站在更高的角度去指导学生。