數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路

陸軍鋒

摘要：自改革開放以來，我國科學(xué)技術(shù)達到了空前的發(fā)展。尤其是近年來，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟完善，數(shù)字電子技術(shù)在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多。數(shù)字信號處理是數(shù)字電子技術(shù)的根本，數(shù)字電路是數(shù)字電子技術(shù)的硬件基礎(chǔ)，隨著電子技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計理念也在快速更新。本文簡要分析數(shù)字電子技術(shù)中數(shù)字信號和數(shù)字電路的概述，并在此基礎(chǔ)上探討數(shù)字數(shù)字電路的分類與特點。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子;電子技術(shù);數(shù)字信號;數(shù)字電路

引言

自然界中有各種變化的物理量，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律總結(jié)起來就是兩類。其中一種是時間和數(shù)值的連續(xù)變化，比如收音機和電視機接收的信號，在正常情況下這些信號都是連續(xù)變化的，一般不會出現(xiàn)急劇的變化。這種被稱之為模擬量物理量，模擬量的信號就是模擬信號，語音信號和模擬信號等同于正弦波信號，傳送模擬信號的電路叫做模擬電路。

1數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路的概述

1.1數(shù)字信號與數(shù)字電路的概念

數(shù)字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個數(shù)字來表示。在計算機中，數(shù)字信號的大小常用有限位的二進制數(shù)表示。用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。換句話來說，產(chǎn)生、傳遞和儲存數(shù)字信號的電路就叫數(shù)字電路，在數(shù)字電子技術(shù)中，兩者是相輔相成，缺一不可的，共同為人們提供數(shù)據(jù)類的計算服務(wù)，十分方便快捷。數(shù)字信號是由一個個具體的數(shù)據(jù)來合成的，這些合成起來的數(shù)據(jù)能夠傳達某種信號信息，計算機就是由0和1組裝起來的電子信息產(chǎn)品，他們其中所包含的計算過程十分方便，只是有兩個數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換就可以得到人們想要的計算結(jié)果。現(xiàn)在，人們研究數(shù)字信號，通過人為的操控與計算，可以幫助人們得到想要的結(jié)果。

1.2數(shù)字電子技術(shù)的分析和應(yīng)用

一般應(yīng)用于精度較高的設(shè)備是數(shù)字電子技術(shù)。如：在數(shù)字電視中，使用的就是數(shù)字電子技術(shù)，它可將信號的傳播精度提高，在傳輸過程中能減少噪音對于信號的影響。由于數(shù)字信號還可以使用較高級的加密系統(tǒng)，因此對于信號傳播的安全系數(shù)也相對較高，數(shù)字技術(shù)也有一定的保障。數(shù)字電子技術(shù)的推廣，實則是因為信號在傳播過程中一般都要使用編碼和解碼。而收到極少噪音信號，還原和解碼過程也極簡單。因此，數(shù)字信號的優(yōu)勢也很明顯。目前市面上的數(shù)字電視便是采用的數(shù)字信號進行傳輸?shù)模援嬅娓逦Ч茫@就是數(shù)字信號的優(yōu)勢體現(xiàn)，康佳電視機現(xiàn)在都是采用數(shù)字信號。

2數(shù)字電路的類型和主要特點

2.1分立電路和集成電路

用導(dǎo)線把每個基本元器件（電阻、二極管和場效應(yīng)管等）連接起來的電路就是分立元電路，把每個元器件的連線制作在一塊基片上再封裝提供給用戶。用戶使用時通過外管腳利用電路就是集成電路，集成電路愛？在那后基本元器件的數(shù)量可以分成不同規(guī)模的集成電路，每一塊電路大約包含100個以內(nèi)的元器件就是小規(guī)模的集成電路，比如集成觸發(fā)器或者邏輯門電路等;每一塊電路包含100以上1000以下個元器件就是中規(guī)模的集成電路，比如計算機、寄存器和編碼器等;每一塊電路包含1000以上10000以下個元器件就是大規(guī)模集成電路，比如中央控制器、存儲器和串聯(lián)接口電路等;每一塊電路包含10000個以上的元器件就是超大規(guī)模的集成電路，微處理器就是其中的典型。

2.2組合邏輯電路和時序邏輯電路

根據(jù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)以及運行原理劃分：數(shù)字電路包括組合邏輯電路以及時序邏輯電路兩種。在組合邏輯電路中，電路的狀態(tài)始終是以元件當(dāng)前的工作狀態(tài)為基礎(chǔ)，在時間上并不存在延遲，當(dāng)前的分析只能是基于當(dāng)前的狀態(tài)，包括輸入和輸出兩部分，不存在時間上的超前和滯后。而相比之下，時序邏輯電路的狀態(tài)分析則不僅與當(dāng)前電路的每個元件狀態(tài)相關(guān)，而且個別元件因為自身的特性，會隨著時間的變化呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，進而使得整個電路在時間上具有“記憶”的動態(tài)性，因此，實現(xiàn)同樣的邏輯功能，在一定程度上分析時序邏輯電路要比組合邏輯電路的難度要高。

2.3單極性電路和雙極性電路

在數(shù)字電路上由于半導(dǎo)體組成情況的差異，可以將數(shù)字電路分為單極性電路和雙極性電路。在數(shù)字電路工作時，其內(nèi)部會形成兩種載流子的二極管以及三極管電路，也被稱之為雙極性電路。單極性電路和雙極性電路之間可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，只需要采用特定的方法，就可以將單極性電路轉(zhuǎn)換為雙極性電路。然而在實際工作中，應(yīng)用單極性電路的情況較多，而單極性電路由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，容易操作等，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。雙極性電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在應(yīng)用的過程中需要考慮多種因素對于電路的影響，要調(diào)整好外部周圍環(huán)境之后才能繼續(xù)應(yīng)用。因而，單極性電路成為使用頻率較多的電路。

2.4數(shù)字電路的特點

與模擬電路相比，數(shù)字電路主要有這些優(yōu)點：（1）數(shù)字電路不僅可以進行加減乘除的運算，還可以完成是與非的邏輯運算，這是控制系統(tǒng)必不可少的條件，所以數(shù)字電路還有另一個稱呼——數(shù)字邏輯電路;（2）不論是數(shù)字運算還是邏輯運算，數(shù)字電路的代碼只有0和1這兩種，電路的基本單元也比較簡單，這樣在批量生產(chǎn)電路的時候就會方便很多。隨著工藝和技術(shù)的飛速發(fā)展，批量生產(chǎn)的成本也會更低，更容易操作;（3）數(shù)字電路只有高低兩種電平信號，所以半導(dǎo)體數(shù)字電路一般只有導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)，而且功能消耗量低，抗干擾性強，穩(wěn)定性和可靠性都比較高;（4）數(shù)字電路可以對數(shù)字信號進行加密處理，這樣在傳輸信號時就不會出現(xiàn)被盜取的情況，從而造成經(jīng)濟損失;（5）數(shù)字集成電路組成的數(shù)字電路系統(tǒng)具有通用型的特點，也就是說數(shù)字電路的應(yīng)用范圍非常廣，可以運用于多個領(lǐng)域和行業(yè)。

3數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用以及數(shù)字信號進行相應(yīng)的分析和研究

數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用通常是應(yīng)用于精度較高的設(shè)備中。比如：現(xiàn)今的數(shù)字電視里面，一般用的都是數(shù)字電子技術(shù)，它能夠幫助提高信號的傳播精度，使得能夠在進行傳播的時候?qū)⒃胍魩Ыo信號的影響降低。因為數(shù)字信號也能夠應(yīng)用較高的加密系統(tǒng)，這就使得信號在傳播的時候其安全系數(shù)就會變得較高，使得能夠在一定程度上保障數(shù)字技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)能夠不斷地發(fā)展是由于它有著幾個的優(yōu)點，具體分析如下：它在傳播的時候，信號通常都是進行譯碼和解碼的，并且在接受信號的時候，它的噪音受？到較少，這就使得信號受到影響較小，還有就是它的還原和解碼的步驟也相對較為的簡單，不復(fù)雜。所以，數(shù)字信號的優(yōu)點也相對較為明確。現(xiàn)今市場上的數(shù)字電視都是以數(shù)字信號來實現(xiàn)信息的傳輸?shù)模虼耍@就使得數(shù)字電視上的畫面非常清晰，顧客使用的效果更加的好，所以，這也是數(shù)字信號的另一個優(yōu)點所在。

結(jié)語

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的數(shù)字電路在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在數(shù)字信號中，常采用“1”和“0”兩種信號表示電平信號和脈沖信號。按照數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)來分，數(shù)字電路可以分為分立電路和集成電路。按照數(shù)字電路的半導(dǎo)體器件來分，可以將數(shù)字電路分為單極性單路和雙極性電路。按照記憶功能來分，可以將數(shù)字電路分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數(shù)字電路具有穩(wěn)定性高、保密性好等優(yōu)勢，能夠進行大批量生產(chǎn)。

參考文獻

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