基于數字電子技術中的數字信號和數字電路分析

梁洪 彭森

摘 要：伴隨國內經濟的持續發展，電子技術發展迅猛。特別是近些年，數字電子技術的出現，進一步滿足了時代發展的需要，被廣泛的應用開來。目前，該技術已經被廣泛的應用在電視、手機、計算機等電子領域中，并取得了不小的成績。本文將就數字電子技術中的數字信號和數字電路展開深入研究，以期能為未來國內數字電子技術的發展提供一定的參考意見。

關鍵詞：數字電子技術；數字信號；數字電路

自然界中，千變萬化的物理量廣泛存在于我們的生活中。其安裝變化的規律來看，大致可分為兩大類別，一種是時間與數值的連續變化，如我們常見的電視信號、計算機信息等。這些信號具有連續變化的特點，這種變化是平緩的而非劇烈的。這種信號被稱為模擬量，而通過模擬量產生的信號就是模擬信號。語音信號和模擬信號就相當于正弦波信號，承載模擬信號的電力，也被稱之為模擬電路。

1 數字信號和數字電路的概念

1.1數字信號概念

數字信號主要由斷斷續續的物理量組成的，其在時間和數字上是離散的。該信號的自變量，通常由整數組成，而因變量由一個有限數字表示。在計算機系統運用中，數字信號的大小表示，通常是由有限的二進制組成，如，用2位字長的二進制，描述四中不同大小的數字信號，00、01、10和11。不難看出，信號的大小變化區間在-1到1之間。因此，上述四個二進制數，所代表的數字信號范圍也應該分為四段，即、、和。數字信號又被稱之為離散信號，被分為電位型以及脈沖型兩種類型。電位型的數字信號中，運用和表示電位數字的變化情況。而脈沖型的數字信號中，運用和表示脈沖信號是否存在[1]。

1.2數字線路概念

數字線路是指數字信號通過算術和邏輯運算之后，將數字量轉化為電路的線路形式。數字電路通常由多個邏輯門組成，極具復雜性。其與一般的模擬信息對比分析可知，其主要是為處理數字信號服務，其對外界的干擾抵抗能力較強。同時，數字線路的邏輯運算以及處理分析能力較強，其又被稱之為數字邏輯電路。

在數字系統的運行中，受時脈的驅動影響，其控制部件會發揮其控制作用，對運算部件加以控制，致使完成相應的動作。其次，數字模擬轉換器可以為數字電路與模擬電路搭建溝通的橋梁。當前，普遍應用的數字電路中，多由若干數字集成器件構成。數字邏輯電路的單元是邏輯門，存儲器主要通過數字電路，將二進制數存儲起來。從分類上看，數字電路可大致分為組合邏輯電路與時序邏輯電路兩種類型。

2 數字電路的主要特點

2.1算術運算和邏輯運算功能

數字電路的建立基礎，是以數學運算中二進制數為基礎前提的。通過二進制數字信號，一方面可以為算術運算提供便利，另一方可以為邏輯運算提供方便?？梢?，數字電路的應用范圍主要適用于：運算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等領域中。

2.2系統安全可靠，簡單實用

通過上述闡述，我們可知數字電路的建立基礎是二進制數據。其可以保證系統運行的整體安全。而電源電壓的幅度波動不會對系統造成嚴重影響，同時，溫度以及工藝的差異性，對系統的相應工作和功能的發揮影響，也遠遠小于模擬電路。

2.3集成度高，更有利于功能的實現

數字電路的凸出優勢在于，其集成度較高，而體積占比卻較小，功耗也比模擬電路要低很多。在數字電路的設計、運行、維修等多個應用環節中，操作更為便捷。伴隨數字電子技術的進一步發展，數字電路的集成度將得到進一步提高。繼承電路快的功能將得到更多的完善[2]。其將伴隨不同規模集成電路的分類和發展，實現元件級、器件級、部件級、板卡級的升級與進步。數字電路的設計環節中，需要將標準的集成電路塊單元拼組、連接即可完成設計任務工作。而針對非標準的集成電路，則可運用系統編程的方式，組合成為邏輯陣列電路，從而使其邏輯功能得以發揮。

3 數字電路的不同種類

3.1分立電路與集成電路

從數字電路的結構上看，其可以大致分為分立電路和集成電路兩種電路形式。分立電路中包含：電阻、電容、二極管、三極管等元器件。這些元器件通常被設置在固定的基板上，通過管腳的連接作用，使元器件組成一個完整的電路，我們稱其為集成電路。在集成電路的基板上，元器件的數量和組合形式各有所異，其可以導致分為大型的集成電路、中型的集成電路以及小型的集成電路。同城情況下，基板上的元器件個數為1000到10000個的為大型集成電路，如中央存儲器、控制器等；基板上的元器件個數為100到1000個的為中型集成電路，如，計算器、編發器等；基板上的元器件個數為10到100個的為小型集成電路，如邏輯門電路、集成觸發器等。

3.2單極性電路和雙極性電路

數字電路上由于半導體元件組成情況的差異，我們可以此為依據，將其分為單極性電路和雙極性電路兩種電路形式。在數字電路工作時，其內部會形成兩種載流子的二極以及三極管電路，也被稱之為雙極性電路。而依照導電溝道工作的場效應管，則其可以形成單極性電路。雙極性電路中，主要包含：、、電路形式。單極性電路，主要包含：、、電路形式。

3.3時序邏輯電路和組合邏輯電路

將數字電路以記憶功能的劃分形式分類，可將其分為時序邏輯與組合邏輯兩種電路形式。時序邏輯電路的信號輸出呈現時序性特點，即其與輸出狀態的時間有關，如當時時間、過去時間等等，典型代表有觸發器、計數器。這些電路可以記憶過去的某一時間的信號形態。而組合邏輯電路的信號輸出，僅與當時的信號輸出情況有關，典型代表有譯碼器、編碼器[3]。

結語：伴隨經濟的快速進步與發展，數字電子技術作為一種新興的電子技術方式，被運用在各行各業的發展中。目前，我國在數字電路運用上，還存在諸多不足，為進一步提升數字電路的運用效果，應掌握好數字電路的自身特點，使系統發揮更好的功能效果，使其更好的為數字電子技術的應用領域提供客觀保證。在數字電路中，數字信號主要由和組成電位型以及脈沖型，兩種類型的信號形式。在數字系統的運行中，受時脈的驅動影響，其控制部件會發揮其控制作用，對運算部件加以控制，完成相應的動作。

參考文獻

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作者簡介

梁洪，邵陽學院信息工程學院電子科學與技術專業學生