數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路

陸軍鋒

摘要：自改革開放以來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)達(dá)到了空前的發(fā)展。尤其是近年來(lái)，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(lái)越多。數(shù)字信號(hào)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(jì)理念也在快速更新。本文簡(jiǎn)要分析數(shù)字電子技術(shù)中數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路的概述，并在此基礎(chǔ)上探討數(shù)字?jǐn)?shù)字電路的分類與特點(diǎn)。

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

引言

自然界中有各種變化的物理量，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律總結(jié)起來(lái)就是兩類。其中一種是時(shí)間和數(shù)值的連續(xù)變化，比如收音機(jī)和電視機(jī)接收的信號(hào)，在正常情況下這些信號(hào)都是連續(xù)變化的，一般不會(huì)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(hào)就是模擬信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)和模擬信號(hào)等同于正弦波信號(hào)，傳送模擬信號(hào)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(hào)和數(shù)字電路的概述

1.1數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路的概念

數(shù)字信號(hào)指自變量是離散的、因變量也是離散的信號(hào)，這種信號(hào)的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個(gè)數(shù)字來(lái)表示。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)字信號(hào)的大小常用有限位的二進(jìn)制數(shù)表示。用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)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(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。換句話來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生、傳遞和儲(chǔ)存數(shù)字信號(hào)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(jì)算服務(wù)，十分方便快捷。數(shù)字信號(hào)是由一個(gè)個(gè)具體的數(shù)據(jù)來(lái)合成的，這些合成起來(lái)的數(shù)據(jù)能夠傳達(dá)某種信號(hào)信息，計(jì)算機(jī)就是由0和1組裝起來(lái)的電子信息產(chǎn)品，他們其中所包含的計(jì)算過(guò)程十分方便，只是有兩個(gè)數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換就可以得到人們想要的計(jì)算結(jié)果?，F(xiàn)在，人們研究數(shù)字信號(hào)，通過(guò)人為的操控與計(jì)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(hào)的傳播精度提高，在傳輸過(guò)程中能減少噪音對(duì)于信號(hào)的影響。由于數(shù)字信號(hào)還可以使用較高級(jí)的加密系統(tǒng)，因此對(duì)于信號(hào)傳播的安全系數(shù)也相對(duì)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(shí)則是因?yàn)樾盘?hào)在傳播過(guò)程中一般都要使用編碼和解碼。而收到極少噪音信號(hào)，還原和解碼過(guò)程也極簡(jiǎn)單。因此，數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)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(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?，所以畫面更清晰，效果更好，這就是數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)，康佳電視機(jī)現(xiàn)在都是采用數(shù)字信號(hào)。

2數(shù)字電路的類型和主要特點(diǎn)

2.1分立電路和集成電路

用導(dǎo)線把每個(gè)基本元器件（電阻、二極管和場(chǎng)效應(yīng)管等）連接起來(lái)的電路就是分立元電路，把每個(gè)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(shí)通過(guò)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(gè)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(gè)元器件就是中規(guī)模的集成電路，比如計(jì)算機(jī)、寄存器和編碼器等;每一塊電路包含1000以上10000以下個(gè)元器件就是大規(guī)模集成電路，比如中央控制器、存儲(chǔ)器和串聯(lián)接口電路等;每一塊電路包含10000個(gè)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(shí)序邏輯電路

根據(jù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行原理劃分：數(shù)字電路包括組合邏輯電路以及時(shí)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(shí)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(shí)間上的超前和滯后。而相比之下，時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)分析則不僅與當(dāng)前電路的每個(gè)元件狀態(tài)相關(guān)，而且個(gè)別元件因?yàn)樽陨淼奶匦裕瑫?huì)隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，進(jìn)而使得整個(gè)電路在時(shí)間上具有“記憶”的動(dòng)態(tài)性，因此，實(shí)現(xiàn)同樣的邏輯功能，在一定程度上分析時(shí)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(shí)，其內(nèi)部會(huì)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(shí)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(shí)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(jiǎn)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(guò)程中需要考慮多種因素對(duì)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(diǎn)

與模擬電路相比，數(shù)字電路主要有這些優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)字電路不僅可以進(jìn)行加減乘除的運(yùn)算，還可以完成是與非的邏輯運(yùn)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(gè)稱呼——數(shù)字邏輯電路;（2）不論是數(shù)字運(yùn)算還是邏輯運(yùn)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(jiǎn)單，這樣在批量生產(chǎn)電路的時(shí)候就會(huì)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(huì)更低，更容易操作;（3）數(shù)字電路只有高低兩種電平信號(hào)，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(qiáng)，穩(wěn)定性和可靠性都比較高;（4）數(shù)字電路可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行加密處理，這樣在傳輸信號(hào)時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)被盜取的情況，從而造成經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，也就是說(shuō)數(shù)字電路的應(yīng)用范圍非常廣，可以運(yùn)用于多個(gè)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(hào)進(jìn)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(hào)的傳播精度，使得能夠在進(jìn)行傳播的時(shí)候?qū)⒃胍魩Ыo信號(hào)的影響降低。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)也能夠應(yīng)用較高的加密系統(tǒng)，這就使得信號(hào)在傳播的時(shí)候其安全系數(shù)就會(huì)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(gè)的優(yōu)點(diǎn)，具體分析如下：它在傳播的時(shí)候，信號(hào)通常都是進(jìn)行譯碼和解碼的，并且在接受信號(hào)的時(shí)候，它的噪音受？到較少，這就使得信號(hào)受到影響較小，還有就是它的還原和解碼的步驟也相對(duì)較為的簡(jiǎn)單，不復(fù)雜。所以，數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)也相對(duì)較為明確?，F(xiàn)今市場(chǎng)上的數(shù)字電視都是以數(shù)字信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸?shù)模虼?，這就使得數(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(hào)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)所在。

結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的數(shù)字電路在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在數(shù)字信號(hào)中，常采用“1”和“0”兩種信號(hào)表示電平信號(hào)和脈沖信號(hào)。按照數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)來(lái)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(lái)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(lái)分，可以將數(shù)字電路分為時(shí)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(shì)，能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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