职业技能培训教程与鉴定试题集——测井工(下册)

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1、职业技能培训教程与鉴定试题集测井工（下册）目 录高 级 工(国家职业标准)高级测井工第一部分高级工基础知识第一章数字电子技术基础 第一节数字信号和数字电路 第二节晶体管的开关特性 第三节逻辑代数及其应用 第四节逻辑门电路 第五节触发器 第六节脉冲信号与脉冲电路 第七节RC微分电路和积分电路 第八节单稳态触发器 第九节施密特触发器 第十节振荡电路 第十一节模/数（数/模）转换电路 第二章计算机基础知识 第三章钻井液基础知识 第四章射孔和井壁取心的基础知识 第一节射孔原理 第二节射孔施工工艺 第三节井壁取心 第三节电缆桥塞 第二部分高级工技能操作与相关知识第一章测井生产准备 第二章下井仪器的使用、

2、维修与保养 第三章安装、检查、维修测井电缆 第四章测井施工作业 第五章使用维修测井绞车及附属 第六章使用、维修、保养发电机（ONAN发电机） 第七章检查及刻度测井辅助系统 第八章处理工程事故 第三部分高级工理论知识试题鉴定要素细目表 理论知识试题 理论知识试题答案 第四部分高级工技能操作试题考试内容层次结构表 鉴定要素细目表 技能操作试题 组卷示例 技 师（国家职业标准）测井技师 第五部分技师基础知识第一章模拟集成电路第一节集成运算放大器 第二节反馈放大器 第三节信号的运算与处理电路 第四节信号发生器 第二章机械制图基础 第一节机械制图基础知识 第二节视图 第三节尺寸标注 第四节螺纹 第五节零

3、件图 第三章石油地质基础概论 第一节地球 第二节地壳的组成物质 第三节地壳的地质年代 第四节地质构造 第五节油气藏的形成 第六节沉积相 第七节石油、天然气及其水 第八节生油层、储集层和盖层 第九节圈闭和油气藏 第十节含油气盆地内的各级油气聚集单元 第六部分技师技能操作与相关知识第一章检查维修深度测量装置 第二章检查维修测井车载发电机 第三章检查、使用、维修测井地面设备供电系统 第四章模拟测试测井地面系统 第五章验收检测测井电缆 第六章检查维修测井下井仪器 第七章调整、维修测井绞车系统 第八章测井绞车的吊装与摆放 第九章现场施工作业和复杂问题处理 第十章深井、复杂井的测井施工 第十一章验收测井资

4、料 第十二章解释测井资料 第十三章处理测井工程事故 第七部分技师理论知识试题鉴定要素细目表 理论知识试题 理论知识试题答案 第八部分技师技能操作试题考试内容层次结构表 鉴定要素细目表 技能操作试题 组卷示例 高级技师（国家职业标准）高级测井技师 第九部分高级技师基础知识第一章数据采集与传输第一节数据采集 第二节微弱信号检测 第三节数字传输系统 第四节测井信息数字传输系统 第二章计算机控制测井地面系统简介 第三章测井技术发展概要 第十部分高级技师技能操作与相关知识第一章HSE作业计划书的编制 第二章成像测井施工 第三章核磁测井施工 第四章水平井测井施工 第五章现场测井资料的质量控制和解释 第六章

5、维修保养绞车液压系统 第十一部分高级技师理论考试试题鉴定要素细目表 理论知识试题 理论知识试题答案 第十二部分高级技师技能操作试题考试内容层次结构表 鉴定要素细目表 技能操作试题 组卷示例 参考文献 第一部分 高级工基础知识第一章 数字电子技术基础第一节 数字信号和数字电路电子电路中的电信号分为两类：一类是随时间连续变化的信号，称为模拟信号；另一类是在时间和数值上都是离散的信号，称为数字信号。处理数字信号的电路称为数字电路。如：具有各种逻辑功能的电路和脉冲信号产生与变换的电路等。因为数字电路的输出与输入之间存在着一定的“逻辑关系”，所以又称为数字逻辑电路。一、数字电路和模拟电路的区别模拟信号和

6、数字信号如图1-1-1所示。 图1-1-1 模拟信号与数字信号1.工作信号不同模拟信号是模拟电路的工作信号，随时间连续变化；数字信号是数字电路的工作信号，随时间是非连续变化的。2.元器件工作状态不一样如三极管在模拟电路中工作在放大状态，而在数字电路中则工作在开关状态。3.电路结构不同模拟电路的主要单元电路是放大器，而数字电路的主要单元是逻辑门及触发器。4.研究的主要问题不同模拟电路主要研究信号的不失真放大及产生、变换、传输等问题，而数字电路主要研究输出和输入之间的逻辑关系。5.使用的研究方法不同模拟电路是通过图解、计算、微变等效算法，对电路进行动、静态的定量分析，而数字电路则以逻辑代数、真值表

7、、逻辑函数表达式、时序波形等方法来描述电路的逻辑功能。二、数字电路的特点数字电路包含的元件有两类：一类是非线性元件，如半导体管和集成门电路，用来接通和断开电路，以实现开关作用；另一类是线性元件如电阻、电容等，用来储存和释放电场能量。因此，在分析数字电路时不能应用微变等效电路法，而是应用图解法或折线等效电路法。此外，还要利用逻辑代数来分析具有各种逻辑功能的电路。数字电路的特点是具有很高的精度和抗干扰能力以及易于集成化、标准化、使用灵活、通用性好的特点。三、数字逻辑电路利用二极管和三极管可组成各种数字电路，其中一种是实现各种逻辑功能的数字电路称为逻辑电路。所谓逻辑是指“条件”与“结果”的关系，利用

8、电路的输入信号反映“条件”，而用电路的输出信号反映“结果”，从而使电路的输出、输入之间代表了一定的逻辑关系。第二节 晶体管的开关特性用来接通或断开电路的开关元件具有两种工作状态：一种是接通状态（其阻抗很小，相当于短路），另一种是断开（要求其阻抗很大，相当于开路）。在脉冲电路中的二极管和三极管，大多数是工作在开关状态。它们在脉冲信号作用下，时而饱和导通，时而截止，相当于开关的“接通”和“断开”。一、二极管的开关特性二极管的特性之一就是具有单向导电性，当它在正向导通和反向截止这两种不同状态之间进行转换时，起到了开关断开和接通的作用。二极管从反向截止到正向导通与从正向导通到反向截止所需的时间很短，一

9、般都可忽略不计。当二极管两端的电压UD大于某一值UT（称门槛电压）时，二极管导通。制作二极管的材料不同，门槛电压也不同，如硅管为0.7V、锗管为0.20.3V时，二极管导通，可看做开关接通。而UD小于零时，二极管截止，可看做开关断开。二极管在开关转换过程中，从正向导通转为反向截止时所经过的转换过程称为反向恢复过程，这个转换过程实质上是由于电荷存储效应引起的。反向恢复过程所需的时间也就是存储电荷消失所需的时间，称为反向恢复时间。二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通时间。这个时间同反向恢复时间相比是很短的。由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制，当开关速度要求很高时，应选取具有高

10、速开关速度的专用开关二极管。利用二极管的开关特性，可以构成二极管限幅器、二极管传输门等电路。二、三极管的开关特性三极管工作在开关状态是脉冲电路的一个主要特点，其开关作用对应于有触点开关的“断开”和“闭合”。 图1-1-2 三极管的开关工作电路及波形三极管的输出特性有三个区域，即放大区、截止区和饱和区。在脉冲电路中，三极管主要工作在截止区和饱和区，经过放大区的时间则是很短的（放大状态只是一种过渡状态）。图1-1-2所示的就是三极管的开关工作电路及波形图。三极管在脉冲电路中作为开关管使用时，除了要求可靠的饱和和截止外，还要求其开关速度快，即饱和和截止这两个状态转换速度要快。但这种转换不可能即时完成

11、，而需要一定的开启和关闭时间。如图1-1-2所示，通常把ton=td+tr称为开通时间，它反映了三极管从截止到饱和所需的时间，而把topf=ts+tf称为关闭时间，它反映了三极管从饱和到截止所需的时间，开通时间和关闭时间总称为三极管的开关时间。三极管的开关时间决定了三极管开关运行的速度，开关时间越短，开关速度越高。开关时间随着管子的类型不同而有很大差别，可以从有关手册中查到。三、反相器 （a） (b) (c) (d)图1-1-3 反向器如图1-1-3（a）所示的电路是一级共发射极电路，在输入信号Ui的作用下，三极管分别工作于饱和截止状态。在这个电路中，当输入低电平（0V）时，-EB通过R1、R

12、2分压，使基极处于负电位，三极管截止，输出电位为高电平（+12V）；反之，当输入为高电平（+6V）时，适当选取R1、R2的数值，使三极管有足够大的基极电流而饱和，则输出电位等于三极管的饱和压降即输出低电平为0.3V。图1-1-3(b)是输出电压随输入信号变化的规律，这个电路称为反相器。反相器在数字电路中是一种非的逻辑关系，它的输入与输出刚好反相，即当输入为高电平（用“1”表示）时输出为低电平（用“0”表示），而输入为低电平时输出为高电平。其逻辑符号与真值表分别如图1-1-3（c）和图1-1-3（d）所示。第三节 逻辑代数及其应用逻辑代数（又称布尔代数）就是研究逻辑电路的数学工具，它为分析和设计

13、逻辑电路提供了理论基础。逻辑代数是按一定规律进行运算的代数，虽然它和普通代数一样也是用字母表示变量，但两种代数的含义却是完全不同的。逻辑代数的变量（逻辑变量）只取两个值，即0或1。这里的0和1的含义并不是通常在数学中做为表示数量大小的数字，而只是作为一种符号以表示两种逻辑状态如 “是”和“非”、电位的高和低、开关的接通和断开、信号的有和无、三极管的饱和和截止等。一、逻辑变量和逻辑函数1.逻辑变量描述逻辑代数的变量称之为逻辑变量，通常用A、B、C表示。逻辑变量只取两个值即0和1。在数字电路中，存在着大量的相互对应的逻辑状态，例如电位的“高”和“低”、脉冲的“有”与“无”、开关的“通”与“断”。2

14、.逻辑函数逻辑输出变量Y与逻辑输入变量A、B、C之间的关系反映到数学上可用一个逻辑函数来描述。称输出变量Y是输入变量的逻辑函数。记为Y=L（ABC）。二、正逻辑和负逻辑的规定在逻辑电路中，半导体管处于开关工作状态，传输的是脉冲信号，脉冲的“有”或“无”常用逻辑1和0表示，一般有两种表示方法：一种是用1表示高电位，用0表示低电位，称之为正逻辑；另一种是用1表示低电位，用0表示高电位，称之为负逻辑。对于同一电路，可以采用正逻辑，也可以采用负逻辑。一般都是采用正逻辑，即规定高电位为逻辑1，低电位为逻辑0。三、基本的逻辑运算在逻辑代数中，逻辑变量之间的运算关系称为逻辑运算。尽管逻辑运算的类型很多，但是

15、最基本的运算只有三种：逻辑乘、逻辑加和逻辑非。1.逻辑乘逻辑乘又称为与逻辑。对逻辑变量A、B进行逻辑乘运算。其逻辑函数式为： L=ABL为逻辑变量A、B的运算结果。对于变量可依此推广为： L=ABC逻辑乘代表的意义是A和B及其他变量都是1时，L才为1。在电路上利用与门来实现。2.逻辑加逻辑加又称为或逻辑。若对变量AB进行逻辑加，其逻辑函数式为： L=A+B逻辑加代表的意义是A或B中，只要有一个1则L就为1。在电路上利用或门来实现。3.逻辑非逻辑非又称为非逻辑。逻辑非运算也称为反运算。A的逻辑非常用符号 表示，其逻辑函数式为L= 。在电路上可利用非门来实现。四、基本定律根据逻辑加、乘、非三种基本

16、运算法则，可推导出逻辑运算的一些基本定律。这些定律列于表1-1-1中。表1-1-1 逻辑代数定律 基本定律 加乘非 A+0=A A+1=1A+A=A A0=0 A1=A A =AA+ =1A =0 =A 结合律（A+B）+C=A+（B+C）（AB）C=A（BC） 交换律A+B=B+AAB=BA 分配律A（B+C）=AB+BCA+BC=（A+B）（A+C） 摩根定律（反演律） 吸收律 A+AB=A A+ B=A+B A（A+B）=A（A+B）（A+C）=A+BC 五、基本定律扩展运用的几点规则1.代入规则任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现A的位置都代之以一个逻辑函数，则等式仍成立，这个规则

17、称为代入规则。例如，在B（A+C）=BA+BC中，将使用出现A的地方都代以函数A+D则等式仍成立，即：（A+D）+C=B（A+D）+BC=BA+BD+BC2.反演规则根据摩根定律，求一个逻辑函数L的非函数时，可以将L中的（）换成或（+），或（+）换成与（）；再将原变量换成非变量（如A换成 ），非变量换为原变量，并将1换成0，0换成1，那么所得的逻辑函数式就是 的非函数，这个规则称为反演规则。例如：求函数L= +CD的非函数L时，可得： = 。3.对偶规则L是一个函数式，如把L中的与（）换成或（+），或（+）换成与（），1换成0，0换成1，那么就得到一个新的逻辑函数式，这就是L的对偶式，记作L。

18、例如：L=（ + ）（A+C）则：L=A +AC。六、逻辑函数的表示方法为了便于处理逻辑问题，逻辑函数可采用多种表示方法，但最常用的有逻辑表达式、真值表和逻辑图。1逻辑表达式用来表示逻辑电路中输出与输入之间一定逻辑关系的与、或、非运算组合表达式称为逻辑表达式。与、或、非运算的表达式即L=AB、L=A+B、L= 是最基本的逻辑表达式。2.真值表完整地体现输入逻辑变量和输出逻辑变量所有可能的逻辑关系的表格，或着说将输入逻辑变量的各种可能取值和相应的函数值排列在一起而组成的表格称为“真值表”。表1-1-2就是逻辑表达式Z=AB+ 的真值表。3.逻辑图在逻辑电路中，用逻辑符号表示的每一个逻辑单元以及由

19、逻辑单元所组成的部件而得到的图称为逻辑图，如图1-1-4所示。图中1、2叫与门，3、4叫非门，5叫或非门。表1-1-2 真值表 图1-1-4 逻辑图举例第四节 逻辑门电路门电路是一种具有多个输入端和一个输出端的开关电路。它的输入端作为条件，输出端作为结果，输入、输出端能满足一定的逻辑关系。所以又称其为逻辑门电路。门电路是逻辑电路最基本的单元。构成逻辑门电路的基本元器件是二极管和三极管,其中三极管工作在截止区或饱和区。一、基本逻辑门电路 基本的逻辑关系有三种，即“与”逻辑、“或”逻辑、“非”逻辑，对应于这三种基本逻辑关系就有三种基本的逻辑门电路，即与门、或门、非门，这三种门电路称为基本逻辑门电路

20、。1.与门只有一件事情的几个条件全部具备之后，这件事才发生的关系称为与逻辑。实现与逻辑的门电路称为与门电路，简称为与门。其逻辑符号如图1-1-5所示。2.或门只要有一个条件得到满足，这件事就会发生的关系称为“或”逻辑，满足或逻辑的电路称为或门电路，简称或门。其逻辑符号如图1-1-6所示。3.非门在逻辑关系中，非就是否定或相反的意思。一个具有单个输入和单个输出，能实现输入与输出总是相反关系的门电路，称为非门电路，简称非门。实际上非门电路就是反向器。其逻辑符号如图1-1-7所示。二、复合逻辑门电路与门、或门和非门是最基本的门电路，由一连串最基本的门电路组成的与非门、或非门、与或非门等门电路称为复合

21、门电路。复合门电路中的与非门、或非门、与或非门的逻辑符号和逻辑表达式如图1-1-8、图1-1-9、图1-1-10所示。常见的异或门也是一个复合逻辑门，它是判断两个输入信号是否相同的门电路，它有两个输入端和一个输出端。其逻辑函数式为：L= B+AB。习惯上可简写成L=AB，其逻辑符号如图1-1-11所示。 图1-1-5 与门 图1-1-6 或门 图1-1-7 非门 图1-1-8 与非门 图1-1-9 或非门 图1-1-10 与或非门 图1-1-11 异或门三、逻辑功能转换同一门电路对正逻辑和负逻辑而言，其逻辑功能是不相同的。正负逻辑门电路功能对照表如表1-1-3所示。表1-1-3 正负逻辑门电路

22、功能对照表 正逻辑与门或门非门与非门或非门 负逻辑或门与门非门或非门与非门 触发器在前面介绍的逻辑门电路中有一个重要的特点是不论在任何时候，输出信号仅仅取决于当时的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。但在一些电路中，任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。这些电路通常称为时序逻辑电路。触发器就是组成时序逻辑电路的基本单元。它有两个稳定的状态，我们称之为0状态和1状态。在不同的输入情况下，触发器可以被置于0状态，也可以被置于1状态。在输入信号消失以后，它能够保持状态不变。因此，用一个触发器可以存储一位二进制码，这就是它的记忆能力。换言

23、之，触发器的所谓记忆作用是指触发器在输入信号的作用下，能改变输出状态，在信号撤去后，仍然保持这个输出状态，直到下一个输入信号再次作用时，才又一次改变状态。须知，门电路没有这种反馈作用，不能保持原状态。触发器可以利用两个反相器引入交叉反馈后，自动保持两种互补的稳定状态，以此为基础可组成具有各种功能的触发器。这些触发器都能记忆和存储一位二进制代码，组成时序逻辑电路的基本单元。触发器是时序逻辑电路的基本单元，具有记忆能力，它的逻辑功能由逻辑单元符号（与门、或门、与非门、或非门）所组成的逻辑图画出，但并非说只能用这些门才能连接成触发器，现在市售的都是做在单片上的集成触发器。但并不影响仍用逻辑图来讨论触

24、发器的基本原理。下面介绍几种常用的触发器一、RS触发器RS触发器是由两个与非门组成的触发器。如图1-1-12所示。 图1-1-12 逻辑图及逻辑符号RS触发器通过正反馈的作用使电路输出端有两个互补的稳定态（Q=1， ；Q=0, ），可用来起记忆和保存一位二进制数据的作用，正因为是互补的，故可从两个输出端中任取一个为Q，另一个即为 ，而且规定只用Q的状态来代表基本触发器的状态。RS的作用：要改变基本RS触发器的状态，须在S端或R端加负脉冲，假如两端都加负脉冲（R=S=0），使Q= =1，这种不互补的状态，正反馈环路不能使之成为可保存的稳定状态，故应禁止，在数据保存期间，R=S=1为与非门的开门信

25、号或选通信号，只能由反馈信号来决定和维持Q的状态。真值表会更直观地表示RS触发器的工作状态。如表1-1-4。表1-1-4 真值表 二、时钟触发器由于基本RS触发器存在自身的不稳定性，它极易受外界的干扰。但在实际工作中并不希望触发器的输出状态立即随输入改变，而是希望根据某一控制信号有节拍地反映某一时刻的输入，这一控制信号就叫时钟信号。有的触发器用时钟信号的高低电平来触发，有的触发器则是利用时钟信号的上升沿或下降沿触发，通常叫边沿触发器。下面是两种最常用的触发器。1.JK触发器 图1-1-13 JK触发器的逻辑符号 图1-1-14 D触发器的逻辑符号cp为时钟，“”表示下降沿触发。一般用Qn+1=

26、J n+ Qn/cp来判定下一刻的状态。2.D触发器cp为时钟，“”表示上升沿触发。一般用Qn+1=D/cp来判定下一刻的状态。脉冲信号与脉冲电路一、脉冲信号 a矩形波；b尖顶波；c锯齿波d钟形波；e梯形波；f阶梯波图1-1-15 常见的脉冲波形电子电路中的电信号可以分为两类：一类是随时间连续变化的模拟信号；另一类是不随时间连续变化的信号。在脉冲电路中，一些不连续的突变电信号作用的时间很短（一般在毫秒至纳秒数量级），这种作用时间很短的突变电压（或电流）称为脉冲信号。图1-1-15给出了几种常见的脉冲波形。二、脉冲电路处理脉冲信号的电路称为脉冲电路。如产生脉冲信号和对脉冲信号进行整形、变换、传送

27、以及利用脉冲进行控制的电路等。脉冲电路广泛应用于测井仪器线路中。三、脉冲信号波形参数以图1-1-16所示的矩形脉冲电压为例，说明脉冲波形的参数。脉冲幅变Vm：脉冲电压变化的最大值；脉冲前沿上升时间tr：由0.1Vm上升到0.9Vm所需的时间；脉冲后沿下降时间tf：由0.9Vm下降到0.1Vm所需的时间；脉冲宽度tp：前沿的0.5Vm到后沿的0.5Vm的时间，又称脉冲持续时间；脉冲周期：周期性的脉冲信号前、后两次出现的时间间隔，单位为秒（s）、毫秒（ms）或微秒(s)等；脉冲频率f：f=1/T，它表示每秒钟脉冲信号出现的次数，单位为赫兹（Hz）。 图1-1-16 脉冲波形的参数RC微分电路和积分

28、电路 一、RC电路RC电路是脉冲电路的重要基础。电容充放电是脉冲电路中的普遍现象，RC电路是由电阻和电容组成的利用电容充放电原理的简单电路。1.电容充放电过程的特点（1）在电阻、电容的充放电回路中，电源经电阻向电容充电或电容经电阻放电，都需要一定的时间才能完成。（2）电容两端电压不可能在瞬间发生突变。因为电容两端电压的改变是靠极板上电荷数量的改变来实现 的。（3）充电或放电过程结束后，流过电容的电流等于零，电容呈现高阻抗，相当于“开路”状态，这就是所谓的电容“隔直”作用。（4）在充放电过程开始时，流过电容的电流最大，电容对突变电压呈现低阻抗，相当于“短路”。2.时间常数 RC电路在充（放）电过

29、程中，电容的端电压Uc和电流I变化的变化速度依赖于R和C的大小，R和C越大,充（放）电过程越慢，反之越快。我们把R与C的乘积称为RC电路的时间常数，用表示。即=RC，当R的单位是欧姆，C的单位是法拉时，的单位是秒。时间常数愈大，RC电路充放电愈慢，图1-1-17的微分电路及其工作波形时间常数愈小，充放电愈快。一般认为经过35的时间，RC电路的充放电过程结束。 图1-1-17 微分电路及其工作波形二、微分电路微分电路是脉冲电路中常见的一种波形变换电路，它可将矩形波变换成正负极性的尖顶脉冲。能将矩形波变化为尖脉冲的RC电路称为微分电路。微分电路工作原理及波形如图1-1-17(b)所示。在电路的时间

30、常数=RC远小于输入脉冲宽度tp时,由于tp电容的充电和放电进行很快，当Ui从零跳变到E时，电容两端电压Uc不能突变，Ui的突变全部降落在R上，使U0产生一个同样大小的跳变，同时电容开始随指数规律充电，随着Uc的升高，U0很快降为零，输出信号（即R上的电压）U0就成为图1-1-17（b）所示的尖脉冲。同理，当Ui从E跳变到O时，电容两端电压Uc不能突变，U0将从零跳变到-E，电容C经过电阻R放电，放电电流与充电电流大小相同，方向相反。随着电容按指数规律放电，U0很快降至零，这样输出电压就形成一个负的尖顶脉冲，如图1-1-17（b）所示。RC电路被称为RC微分电路，它的输出电压与输入电压近似成微

31、分关系，从前面的分析可知其工作条件为：=RCtp。三、积分电路把矩形波变换成锯齿波的RC电路称为积分电路。如图1-1-18（a）所示，输出电压从电容两端取出。构成积分电路，必须满足：=RCtp的条件，它的要求与微分电路的要求恰好相反。在电路的时间常数远大于输入脉冲宽度tp时，而且假定输入脉冲已加入了很长时间，电容起始电压为Uco，Ui跳变到E，电容开始充电，由于电容两端电压不能突变，因此，从Uco按指数向E上升，由于较大，Uc在这段时间内近似于线性上升，到t2时，Uc远未到达E值，但Ui又突变为零，电容C缓慢放电，当下一次输入E跳变到来时，Uc正好降到Uco，如此重复，RC积分电路的输出端正好

32、输出一个锯齿波，如图1-1-18(b)所示。 图1-1-18 积分电路及其工作波形第八节 单稳态触发器一、单稳态触发器的特点（1）电路有一个稳态、一个暂态。（2）在外来触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经一段时间后电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数。二、微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器可由与非门或者或非门构成。如图1-1-19所示。构成单稳态触发器的两个反相门是由RC接成微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，说明它的工作原理。为了讨论方便，假定门电路的电压传输特性曲线为理想

33、化的折线，即开门电平UON和关门电平UOFF相等，这个理想化的开门电平或关门电平称为门坎电平，记为Uth。 (a) (b)（a）由与非门构成的微分型单稳态触发器（b）由或非门构成的微分型单稳态触发器图1-1-19 微分型单稳态触发器1.稳态没有触发信号时，Ui为低电平。由于G2的输入端经电阻R接VDD，因此，V02为低电平；G1的两个输入均为0，故输出U01为高电平，电容两端的电压接近为0。这就是电路的“稳态”，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：U01=1，U02=0。 2.外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当U1正跳变时，G1的输入U01由高变低，经电容C耦合，使UR为低电平，于是

34、G2的输出U02变为高电平。此时，即使U1的触发信号撤除，由于U02的作用，U01仍可维持低电平。然而，电路的这种状态是不能长久保持的。故称暂稳态。暂稳态时，U01=0，U02=1。3.由暂稳态自动返回稳态在暂稳态期间，电源经电阻R和门G1的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加，电容C上的电荷逐渐增多，使UR升高，当UR达到门坎电平Vth时，电路发生下述正反馈（設此时触发脉冲已消失）：C充电URU02U01最后使电路退出暂稳态，此时U01=1，U02=0。 图1-1-20 电路各点波形暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。在整个过程中，电路各点的工作波

35、形如图1-1-20所示。暂稳态的时间top0.7RC。这只是一个工程近似值，准确值还要通过实验调整得到。三、集成单稳态触发器在实际单路中，用得最多的还是集成单稳态触发器。它的型号众多，并且分TTL型和CMOS型。如图1-1-21就是TTL型74121集成单稳态触发器。此触发器的稳态参数即输出脉冲宽度由RC决定,即top0.7RC（由制造T给出）。四、单稳态触发器的应用（1）定时：由于单稳态触发器能产生一定宽度top的矩形输出脉冲，利用这个矩形脉冲去控制电路，则可使其在top时间内动作或不动作，从而实现定时功能。（2）消除噪声：利用单稳态电路将输出脉冲宽度调到大于噪声宽度而小于信号脉宽，即可消除

36、噪声。（3）方波发生器：利用两个单稳态触发器可以构成方波发生器。 图1-1-21 74121集成单稳态触发器第九节 施密特触发器一、施密特触发器的特点（1）施密特触发器属于电平触发器，对于缓慢变化的信号仍然适用。当输入信号达到某一额定值时，输出电平会发生突变。（2）对于正相和负相增长的输入信号，电路有不同的阈值电平，即具滞后电压传输特性。二、施密特触发器的应用（1）波形整形及变换：通常由测量装置来的信号，经放大后可能是不规则的波形，必须经施密特触发器整形。但最好选择滞后电压较大的施密特触发器，以提高电路的抗干扰性能。（2）幅度鉴别：施密特触发器输出状态取决于输入信号UI的幅度，可以用它作为幅度

37、鉴别电路，只要将施密特触发器的正向门槛电压UT+调整到规定的幅度Uth，幅值超过Uth的脉冲就使电路动作有脉冲输出，而幅度小于Uth的脉冲去触发时，电路无脉冲输出。从而把幅度不等的一串脉冲中较小的脉冲消除掉，保留幅度大于Uth的脉冲，实现幅度鉴别。如图1-1-22所示。 图1-1-22 脉冲幅度鉴别第十节 振荡电路振荡电路也称振荡器，它是一种能够产生一定频率交流信号的装置，又是一种将直流电能转换为交流电能的能量转换装置。一、振荡电路的分类按照是否依赖外界信号激励而产生振荡，可分为自激振荡电路和它激振荡电路。按照振荡产生的波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波（如矩形波、方波等）振荡电路。二、自激振

38、荡电路不需要加信号，就能够产生特定频率的交流输出信号，从而将直流电能转换成交流电能的电路，称为自激振荡电路，也称自激振荡器。三、正弦波振荡电路能够输出正弦波信号的振荡电路称为正弦波振荡电路。正弦波振荡电路是由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节四个部分组成的。其中放大器和反馈网络是振荡器的主要组成部分，它们构成了正反馈的闭环系统。振荡器维持振荡的条件是相位平衡条件和振幅平衡条件。正弦波振荡电路的频率是由相位平衡条件决定的。一个正弦波振荡器只在一个频率下满足相位平衡条件，这就要求在电路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络，这个选频网络可以设置在放大器中，也可设置在反馈网络中，选频网络可以由

39、R、C元件组成，也可由L、C元件组成。用R、C元件组成选频网络的振荡器称为RC振荡器，一般用来产生1Hz1MHz范围内的低频信号，而L、C元件组成的选频网络的振荡器称为LC振荡器，一般用来产生1MHz以上的高频信号。 图1-1-23 自激振荡电路另外要使振荡器能自行建立振荡，就必须满足环路放大倍数|AF|1的条件。这样振荡器就能自行起振，起振后通过稳幅环节自动地调节振荡器的环路放大倍数 ，使之随着振幅的增大而自动下降，当环路放大倍数下降到1时，振荡幅度就稳定下来，这时振荡器处于等幅振荡状态。四、石英晶体振荡电路一般要求振荡电路振荡频率的稳定性越高越好，在LC振荡器中用石英晶体取代L、C元件所组

40、成的正弦波振荡器。它的频率稳定度可达10-910-11。 图1-1-24 石英晶体谐振器示意图石英晶体是一种各向异性的结晶体，从一块晶体上按一定的方位角切下薄片称为晶片（可以是正方形、矩形或圆形等），然后在晶片的两个对应表面涂敷银层，并装上一对金属板，就构成石英晶体谐振器。一般用金属外壳密封，也有用玻璃壳封装的，其电路符号如图1-1-24所示。石英晶片之所以能作谐振器是基于它的“压电效应”，从物理学中已知，若在晶片的两个极板间加一电场，就会使晶体产生机械变形，反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度将

41、急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。石英晶体振荡电路的形成是多种多样的，但其基本电路只有两类，即并联晶体振荡器和串联晶体振荡器。前者石英晶体是以并联谐振的形式出现的，而后者则是以串联谐振的形式出现的。第十一节 模/数（数/模）转换电路数字信号和模拟信号之间的转换是计算机进行过程控制的重要部分。一方面，从模拟量到数字量的转换称为模/数转换或A/D转换，另一方面，从数字量到模拟量的转换称为数/模转换或D/A转换。了解这些是非常必要的。一、模/数转换（A/D转换）能够实现A/D转换的方法很多，即A/D转换是可以通过较多的电路结构来实现的。按照A/D转换的基本原理将其分为两大类：一类是直接型A/D转换

42、，输入的模拟量被直接转换成数字量，没有经过中间变量的转换；另一类是间接型A/D转换，它是把输入的模拟量先转换成如时间、频率等类型的中间变量，然后再将中间变量转换成数字量的。如图1-1-25所示。一般来说，A/D转换包括采样、保持、量化和编码四个过程，从而实现A/D转换的全过程。二、数/模转换（D/A转换）D/A转换是将输入的数字量转换成与之成正比的模拟量（电压或电流）。数字量是用数码按位组合起来，每一位数码都有一定的值，将输入数字量转换成模拟量必须将每一位数码按数的大小转换成相应的模拟量（电压或电流），然后将其相加，所得的总量就是与输入的数字量成正比的模拟量（电压或电流）。 图1-1-25 A

43、/D转换第二章 计算机基础知识电子数字计算机是一种能够自动、高速、精确地进行信息处理的现代化电子设备。其基本特点是运算速度快、记忆能力强、有逻辑判断能力。它的一个重要特点是能够自动进行运算，它预先将计算程序存储起来，并根据程序对输入的数据进行计算。计算机的发展速度飞快，它已经历了几代发展，性能不断提高，应用领域也不断扩展。它的应用已遍及科学数据计算处理、实时控制、辅助设计、通信和教学等许许多多的领域。一个计算机系统可分为硬件和软件两大部分。硬件是指构成计算机系统的物理元件实体或物理装置，例如主板、机箱、显示器等；软件是指为运行、维护、管理和应用计算机所编制的所有程序的集合。计算机的硬件曾经历了

44、电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路等发展阶段。现在的数字计算机系统的硬件都是由超大规模集成电路以及机电一体的外围设备构成的。计算机软件与硬件密切相关，它能支配着硬件完成大量的工作。一、计算机硬件的基本构成在传统概念中，计算机硬件由电源、运算器、存储器、控制器和外部设备组成（见图1-2-1）。1.电源由外部交流电源输入到主机的电源系统，经过转化，主机电源输出为开关或直流电源，有5V、12V，供主机各电路部分使用。2.运算器运算器是计算机进行运算功能的部件，可执行算术运算和逻辑运算，完成对数据信息的加工处理。它主要由算术逻辑运算单元（ALU）组成，同时它与控制器一起构成了计算机的中央处理器C

45、PU。 图1-2-1 计算机硬件基本构成图3.存储器存储器是计算机的重要组成部分，是计算机存放数据、程序等信息的仓库。有了它,计算机才有了存储功能。存储器有许多存储单元，这些存储单元用来存放数据信息，存储单元越多，内存储器的容量也就越大，存储容量的单位用字节（B）、千字节（KB）、兆字节（MB）表示。其换算关系是：1KB=1024B 1MB=1024KB计算机分为主存储器和辅助存储器两部分。主存储器又称主存或内存。其存储速度较高，程序和数据在运行时主要放在主存中。由于其成本较高，所以难以实现很大的容量。其容量一般有64MB、256MB、512MB等等。主存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分

46、为只读存储器ROM和随机存储器RAM两种。随机存储器RAM又可分为动态随机存储器DRAM和静态随机存储器SRAM两种。辅助存储器又称外存储器。其成本较低，容量更大，用于存放一些在计算过程中不频繁使用的数据和程序。外存储器一般包括硬盘、软盘、光盘、磁带等。下面介绍几种常用的外存储器：（1）软盘：软盘要插进软盘驱动器中才能运行。软盘按其直径尺寸可分为5.25英寸软盘（简称5英寸软盘）和3.5英寸软盘（简称3英寸软盘）。5英寸软盘现在很少用。按记录密度分为高密型和低密型。软盘的大小、容量、密度与驱动器是对应的，不过低容量软盘可以在高容量驱动器上使用，反之不可。（2）硬盘：硬盘是由若干个磁盘片组成的磁

47、盘组，每个盘面设立一个磁头，各个硬盘的磁区和扇区的划分格式互不相同，但每个扇区内的弧段一般存储512字节，把硬盘各个盘面的同一磁面称为一个柱面，用柱面数目标识每个盘面的磁道数。硬盘的存储容量比软盘大得多，读写速度也比软盘快得多，容量有500MB、1GB、10GB、20GB、30GB、40GB、60GB或更大。硬盘还可分为移动硬盘和不可移动硬盘。移动硬盘可随身携带，使用灵活方便；不可移动硬盘是密封在硬盘驱动器中，并由硬盘适配器与主机相连，安装在主机箱内。4.控制器控制器在计算机指令的控制下进行工作。支配计算机中信息的传递以及在主机与外部设备之间的信息传递。它包括I/O接口电路和设备控制器两部分。

48、I/0接口电路主要起数据的传送工作，以实现数据缓冲、设备选择、信号转换、中断管理、数据宽度变换、可编程等等多项工作；设备控制器的主要作用是接收主机发出的命令，根据所控制外设的操作状态，向外设发出各种操作命令，外设操作的情况也随时通过设备控制器设置状态供主机查询，以便主机控制。如图1-2-2所示。 图1-2-2 设备控制器框图5.外部设备外部设备分为输入设备和输出设备部分。（1）输入设备。是将外部信息以一定的数据格式送入系统。如键盘、鼠标器、触摸屏、写字板、扫描仪等。（2）输出设备。与输入设备相对应，其功能是将计算机的处理结果提供给外部设备，如显示器、打印机、绘图机、投影仪等。另外专用计算机的外

49、部设备会更加广泛，针对不同的领域，外部设备丰富多彩。例如数/模（D/A）和模/数（A/D）转换器、多媒体及数据通讯设备等。下面针对实际应用简单介绍几个外部设备：（1）键盘键盘是计算机的输入设备，是我们用来操纵计算机的常用工具。键盘上的键分为字符键和控制键两类。字符键包括字母键、数字键和一些特殊符号键，控制键是产生控制信号的键。（2）显示器显示器是微机的输出设备，又称监视器。是我们从计算机上获取信息的最为直接的工具，显示器按颜色分为单色显示器和彩色显示器，按分辨率的大小分为低分辨率、中分辨率、高分辨率和增强分辨率四种。按种类分为显像管、液晶管、等离子体显示器。显示器一般有控制显示的适配器（显卡）

50、；不同的适配器会出现不同的效果。（3）打印机打印机是计算机主要的输出设备，它可以把计算机处理的结果打印在纸上。打印机品种很多，目前普遍使用的打印机基本分为三大类：激光打印机、喷墨打印机和针式打印机。二、计算机软件的基本知识计算机软件是用来支配计算机完成各项工作的，它让计算机硬件活了起来。一般情况下，它可分为系统软件和应用软件两类。1.系统软件系统软件是整个计算机系统的一部分，使得计算机系统的功能完整。它与具体的应用领域无关，主要进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理。如操作系统、诊断程序、编译程序、解释程序、汇编程序、网络通信程序等。其中操作系统是一个最主要的系统软

51、件，与我们的工作密切相关，下面给予重点介绍：操作系统控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。操作系统可提供程序的调度、诊断、输入输出控制、记账、存储分配、数据管理和其他相关的服务。简单的操作系统如DOS，较复杂的操作系统有Windows、UNIX和NT等。一般而言，操作系统的主要功能有存储管理、命令处理、设备管理等。存储管理主要是管理内存和外存的使用。操作系统的命令处理功能是接收和处理用户的操作命令为用户使用计算机提供方便。设备管理主要是管理鼠标器、打印机、光盘驱动器、输入输出设备，为各种型号的外围设备提供统一的程序设计界面。此外操作系统还提供了一个公共子程序库，完成基本的操作。特别是控制硬件的操作，如控制外围设备的输入输出操作，应用程序可以调用这个库程序。操作系统是直接控制和管理硬件的，它在硬件的基础上构成了一个虚拟机，能够接受用户的操作命令，控制硬件的操作。操作系统虚拟机为系统的操作和应用程序设计提供了一个软界面，这种界面通常称为平台。应用软件建立在操作系统平台的基础上，其对硬件的控制通过操作系统进行。2.应用软件