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  • 1 # 電子產品設計方案

    計算機的CPU是由數千萬甚至數百億的電晶體組成,它們只認識“1”和“0”

    題主所說的高低電壓不太正確,我們首先把它改為高低電平!

    計算機的CPU通二進位制進行運算和處理資料,在二進位制中只有“1”和“0”。我們把“1”對應為高電平,把“0”對應為低電平。計算機的CPU要輸出資料,就是一堆由不同寬度高、低電平組成的波形;同樣,按照一定的標準把不同寬度高、低電平組成的波形輸入給計算機的CPU,它就可以識別為成由“1”和“0”組成的資料。當然這個過程需要有時鐘訊號參與同步。

    高低電平的概念

    在理解高低電平之前,需要先引入TTL(Transistor-Transistor Logic)這個名詞。因為CPU由電晶體組成,所以它處理的是電晶體邏輯,這就是TTL了。在數位電路中,我們可以規定>2.4V為高電平;>0.4V為低電平。為了通訊和資料的正確處理,我們只需要高電平(H)和低電平(L)。

    高低電平是怎麼轉換的?

    先來看一個NPN三極體的電路,當在三極體的基極輸入一個高電平,三極體飽和導通(Vce<0.4V),三極體的集電極輸出端就會得到一個低電平;當在三極體的基極輸入一個低電平,三極體截止,三極體的集電極輸出端就會得到一個高電平;由些可見,高、低電平是可以透過電晶體進行隨意轉換的。

    “1”和“0”怎麼變為高低電平?

    再來看一個CPU的輸入、輸出口的結構,它是透過鎖存器來讀寫訊號的。假如要輸出一個高電平,CPU只需要“1”寫到寫鎖存器,此時,輸出口的電晶體不導通,輸出引腳的電平透過上拉電阻R由VCC提供,所以輸出引腳為高電平了。如果,CPU往寫鎖存器寫“0”,輸出口的電晶體就會導通,輸出引腳就可以得到低電平。

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