數(shù)字信號與數(shù)字電路的類型和特點

　　這篇電子高級工程師論文發(fā)表了數(shù)字信號與數(shù)字電路的類型和特點，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)域都得到了應(yīng)用。論文首先介紹了數(shù)字信號和數(shù)字電路的概念，通過對變化信號的時間和數(shù)值的反應(yīng)來運用到各行各業(yè)中，所以了解數(shù)字電路的類型和特點。

　　【關(guān)鍵詞】電子高級工程師論文,數(shù)字電子技術(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)字信號和數(shù)字電路的概念

　　一種是在時間和數(shù)值上的斷續(xù)變化，這就是說數(shù)字信號的變化是不連續(xù)的，就好比工廠庫房的元器件數(shù)量或者站在操場上的人，它們的數(shù)量增減變化都是1的整倍數(shù)，因為小于1是沒有物理意義的。這種物理量就是數(shù)字量，代表數(shù)字量的信號就是數(shù)字信號，最典型的數(shù)字信號就是方波信號。數(shù)字信號也被稱為脈沖信號或者離散信號，常規(guī)意義上的數(shù)字信號就是電位型和脈沖型這兩種，它在兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間作跳躍式變化，可以利用電位型表示法中的1和0表示電位信號，而脈沖型表示法就是用數(shù)字1和0表示是否存在脈沖[1]。產(chǎn)生、傳送和存儲數(shù)字信號的電路稱之為數(shù)字電路，數(shù)字電路包括數(shù)字電路和脈沖電路兩大類，而脈沖電路主要是研究脈沖信號的產(chǎn)生和變換。從某種意義上來說，數(shù)字信號也是屬于電信號，但是這種信號的電壓只有兩種跳動變化，就是高電壓和低電壓，至于兩種電壓的具體數(shù)值要依據(jù)電路規(guī)定，高電壓一般是和供電電壓相等，低電壓就表示0.如果一個電路的信號滿足這些特征就是數(shù)字電路。

　　2.數(shù)字電路的類型和特點

　　2.1數(shù)字電路的類別

　　(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為立元件電路和集成電路，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)根據(jù)半導(dǎo)體器件構(gòu)成可分為單極電路和雙極電路，內(nèi)部有二極管和三極管的器件就是雙極半導(dǎo)體器件。雙極集成電路的基本器件是雙極性管，比如TTL電路和ECL電路;同理，單極性集成電路的基本器件就是單極性管，比如PMOS電路和CMOS電路。(3)根據(jù)記憶功能電路課分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，時序邏輯電路的輸出不僅僅是由當(dāng)前的電路輸入決定的，還與電路之前的狀態(tài)有關(guān)，比如計算器和觸發(fā)器等等，這些集成電路都是時序電路，它們擁有過去的輸入記憶[3]。組合邏輯電路則與電路過去的狀態(tài)沒有關(guān)系，譬如編碼器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器等器件都沒有過去的輸入記憶。如下圖就是數(shù)字電路的實際運用案例。

　　2.2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)[4]。

　　3.結(jié)語

　　在數(shù)字信號中通常是采用數(shù)字1和0來表示電平信號和脈沖信號，按照數(shù)字電路結(jié)構(gòu)可以分為分立電路和集成電路，按照半導(dǎo)體器件可分為單極性電路和雙極性電路，按照記憶功能的不同可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、可靠性和保密性等優(yōu)點，因此可以進行批量成產(chǎn)。但是數(shù)字電路設(shè)計會受到數(shù)字信號的影響，從而降低整個系統(tǒng)的性能，因此對數(shù)字信號和數(shù)字電路進行分析非常重要，只有解決了這個問題，才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定地工作。

　　參考文獻

　　[1]金鑫.數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2015,5(15):55-56.

　　[2]吳婷婷.數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路[J].通訊世界,2015,5(23):55-56.

　　[3]楊長輝.數(shù)字電子技術(shù)與數(shù)字信號處理淺探[J].社會科學(xué)(引文版),2016,11(2):64-65.

　　[4]蘇連治.數(shù)字電子技術(shù)與數(shù)字信號處理[J].科技致富向?qū)?2014,17(32):174-175.

　　作者：宣文靜 單位：湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

　　推薦閱讀：《電子科技》(月刊)創(chuàng)刊于197年，是由中華人民共和國工業(yè)和信息化部主管，西安電子科技大學(xué)主辦的學(xué)術(shù)、技術(shù)類專業(yè)期刊。