數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究

范蘊(yùn)秋

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼寧 遼陽 111000）

1 數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷程和應(yīng)用意義

隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)成為了科學(xué)界研究最廣的領(lǐng)域之一。具體的來說，數(shù)字電子技術(shù)根據(jù)其研究的方向的不同，還可以分成數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。根據(jù)構(gòu)成數(shù)字電子技術(shù)的各種構(gòu)件來說，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的發(fā)展（從20世紀(jì)40年代誕生的電子管、20世紀(jì)50年代誕生的晶體管、20世紀(jì)60年代誕生的小規(guī)模集成管、20世紀(jì)80年代誕生的中等規(guī)模的集成管、20世紀(jì)90年代誕生的大規(guī)模集成管，一直到目前所使用的超大規(guī)模集成電路），可以說，數(shù)字電子科學(xué)技術(shù)應(yīng)經(jīng)發(fā)展到了相對(duì)比較成熟階段。近幾年來，更加智能化的邏輯器件也開始誕生，這就為數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)提供了可能。與此同時(shí)，隨著半導(dǎo)體研究技術(shù)的逐步成熟，數(shù)字電子技術(shù)的有效依托——電子計(jì)算機(jī)設(shè)備也開始得到大規(guī)模的更新，可以說，數(shù)字電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為了當(dāng)今信息化世界的支撐領(lǐng)域之一。

2 數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

在進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程之中，往往是要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)之后，再進(jìn)行在數(shù)字處理器上的分析處理過程。具體的來說，在進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用過程之中，應(yīng)當(dāng)先利用傳感器設(shè)備進(jìn)行對(duì)從自然界之中所獲取的連續(xù)的信號(hào)波進(jìn)行濾波處理（除去在信號(hào)波之中的干擾波）以及去噪處理，最后，在經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化設(shè)備，將這些信號(hào)波轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，也就是數(shù)字電子技術(shù)之中經(jīng)常使用的“0101”數(shù)字信號(hào)。在進(jìn)行信號(hào)波處理的過程之中，通過數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)，將信號(hào)波轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)有著以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）如果不把信號(hào)波進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化處理，那么信號(hào)波就會(huì)具有無數(shù)個(gè)可能出現(xiàn)的波形，一旦在進(jìn)行處理分析的過程之中，波形出現(xiàn)了變化，就很有可能會(huì)導(dǎo)致處理過程出現(xiàn)偏差和失誤。在這個(gè)過程當(dāng)中，如果首先把信號(hào)波轉(zhuǎn)換成為了數(shù)字信號(hào)，就可以將波形的轉(zhuǎn)換控制在兩種波形之中（一種是高電平波形，一種是低電平波形），通過這樣的數(shù)字化處理方式，可以為數(shù)字信號(hào)的傳輸和分析處理提供途徑；

（2）一般情況下，如果不把模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化處理，那么信號(hào)波將會(huì)是一串具有著多種多樣的波形的信號(hào)波，在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，這些信號(hào)波很容易受到來自外界的干擾，這些干擾因素不僅僅會(huì)在模擬信號(hào)傳輸?shù)倪^程之中對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾，還會(huì)在信號(hào)進(jìn)行處理的過程中產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致所獲取的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生誤差，進(jìn)而導(dǎo)致最終得到的數(shù)據(jù)處理結(jié)果和正確結(jié)果存在偏差。而采用數(shù)字化信號(hào)處理的措施，就可以針對(duì)高電平波形以及低電平波形對(duì)數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行編碼處理，通過這樣的方式，就可以有效地保證數(shù)字化信號(hào)不受到外界波的干擾，提升數(shù)字化信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性，提升數(shù)字化信號(hào)的處理精確程度。

3 數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

自20世紀(jì)70年代以來，數(shù)字電子技術(shù)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于信號(hào)波的數(shù)字化處理方式也逐步在電子信息領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，數(shù)字化信號(hào)已經(jīng)成為了信息傳輸和處理的主流手段。

（1）USB總線微波功率計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。目前，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)延伸到了對(duì)于虛擬儀器之中的應(yīng)用，與此同時(shí)，輔助計(jì)算機(jī)設(shè)備之中的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)過程，可以有效制定出USB總線微波功率計(jì)，并通過USB總線微波功率計(jì)有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)微波功率的傳輸和收集處理。一般情況下，USB總線微波功率計(jì)主要包括微波信號(hào)檢測(cè)電路、USB數(shù)據(jù)通信接口這兩部分組成，在設(shè)計(jì)的過程之中，要按照以下2個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：

首先，進(jìn)行對(duì)于USB總線微波功率計(jì)的探測(cè)器設(shè)計(jì)，該部分的設(shè)計(jì)要對(duì)USB總線微波功率計(jì)所要進(jìn)行收集的微波信號(hào)的頻率進(jìn)行嚴(yán)格的分析處理，制定出合適的微波探測(cè)器。

圖1 USB總線微波功率計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

其次，要針對(duì)USB總線微波功率計(jì)的微波信號(hào)檢測(cè)電路芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體的來說，設(shè)計(jì)的過程之中，要充分考慮到USB總線微波功率計(jì)所要進(jìn)行收集的微波信號(hào)之中所具有的雜波、噪聲，并對(duì)微波頻率進(jìn)行累加處理，并可以對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的修改操作，保證USB總線微波功率計(jì)所收集到的數(shù)據(jù)信息是穩(wěn)定的數(shù)字化信息；最后，要針對(duì)USB總線微波功率計(jì)的通信接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，該部分主要是對(duì)要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)字化信息的數(shù)量和傳輸速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理部分所提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息的分析處理工作。與此同時(shí)，在進(jìn)行對(duì)USB總線微波功率計(jì)的設(shè)計(jì)過程之中，要充分應(yīng)用高度集成化的數(shù)字電子技術(shù)，幫助設(shè)計(jì)出來的USB總線微波功率計(jì)具有體積小、測(cè)量準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，保證USB總線微波功率計(jì)和電子計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ涠雀撸瑪?shù)據(jù)傳輸速度快。

（2）雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，隨著我國數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域，并在高精密度的電子設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中發(fā)揮重要作用。以雷達(dá)接收機(jī)為例，在進(jìn)行雷達(dá)電子接收機(jī)的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，主要要保證電子接收機(jī)具有著足夠的抗干擾能力，這就需要在進(jìn)行抗干擾能力的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，充分的應(yīng)用到數(shù)字電子技術(shù)，將雷達(dá)電子接收機(jī)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字接收設(shè)備。雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示：

圖2 基于數(shù)字電子技術(shù)的雷達(dá)接收機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡圖

在進(jìn)行雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)過程之中，主要針對(duì)的是進(jìn)行噪聲的處理、抑制雷達(dá)電路之中的雜波干擾情況。針對(duì)這樣的情況，在進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)過程之中，要充分考慮到對(duì)于數(shù)字變頻技術(shù)的設(shè)計(jì)以及數(shù)字濾波技術(shù)的研究，提升雷達(dá)設(shè)備的抗干擾能力。

4 數(shù)字電子技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展路徑

隨著數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，社會(huì)對(duì)于數(shù)字電子技術(shù)的要求也越來越多，市場(chǎng)對(duì)于數(shù)字電子技術(shù)的需求也開始向深層次發(fā)展。在這樣的背景下，就要求在進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)的研發(fā)的過程之中，充分地注意到滿足市場(chǎng)的需要。目前，數(shù)字化發(fā)展方向已經(jīng)成為了電子科學(xué)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過專家學(xué)者的多年研究，可以發(fā)現(xiàn)，我國的數(shù)字電子設(shè)備正在以前所未有的速度進(jìn)行發(fā)展，而產(chǎn)生這種高速發(fā)展的原因就在于可編程的邏輯元件的出現(xiàn)。與此同時(shí)，半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展也是促進(jìn)數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要因素。

具體的來說，隨著半導(dǎo)體研究水平的逐步提升，半導(dǎo)體的研究已經(jīng)達(dá)到了微米化水平，在這樣的背景下，計(jì)算機(jī)數(shù)字化電子芯片的集成水平可以達(dá)到千兆的配置，頻率也達(dá)到了千兆Hz以上，對(duì)于數(shù)字化信息的傳輸速度也可以達(dá)到幾十億次（每秒鐘），這就決定了數(shù)字電子技術(shù)正在迎來一個(gè)新的飛躍發(fā)展時(shí)期。與此同時(shí)，隨著自動(dòng)化電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的智能化程度進(jìn)一步提升，這也是數(shù)字電子技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)的過程當(dāng)中，首先要明確的就是數(shù)字電子技術(shù)是通過對(duì)數(shù)字化信號(hào)的傳輸和分析處理所實(shí)現(xiàn)的。因此，對(duì)于數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮數(shù)字化信息傳輸抗干擾能力強(qiáng)、容易去除雜波的優(yōu)勢(shì)，推廣數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，在未來的數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合先進(jìn)的智能化技術(shù)，進(jìn)一步提升數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用效果。

[1] 楊國華.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，(S1).

[2]張小梅,袁勁松.數(shù)字電子的綜合應(yīng)用與課題設(shè)計(jì)及其電路解讀[J].科技廣場(chǎng)，2012，(3).

[3]劉玉宏,朱昌平.課內(nèi)外相結(jié)合的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，(5).

[4]張杰,宋領(lǐng)赟.淺談數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技致富向?qū)В?012，(35).

[5]陶忠.數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].硅谷，2013，(16).

[6]張雷.數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2013，(3).

[7]吳霞,沈小麗,李敏,施閣.基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的“電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，(S2).