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我國數(shù)字電子技術(shù)分析

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我國數(shù)字電子技術(shù)分析

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,電子科技技術(shù)取得了巨大進步。近年來,我國的數(shù)字電子技術(shù)緊跟時代步伐,順應(yīng)當(dāng)前市場經(jīng)濟的發(fā)展趨勢,得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,不斷突破技術(shù)瓶頸,在原有的技術(shù)理念上進行了很大的創(chuàng)新和發(fā)展。未來我國的數(shù)字電子技術(shù)將會應(yīng)用于各種電視、手機、計算機等電子器械,具有很好的發(fā)展前景。本文具體研究了數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路,對我國數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展前景做出了展望。

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

自然界存在著各種各樣奇妙的變化,在時間和數(shù)值上斷續(xù)變化的信號,習(xí)慣上被叫做數(shù)字信號。數(shù)字信號不具有持續(xù)性,常常會反映很多時間片段中的信號狀態(tài),數(shù)字電子信號在我國的各個科技領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。與數(shù)字信號相對的是模擬信號,模擬信號指的是在時間和數(shù)值上持續(xù)變化的信號。

1數(shù)字信號與數(shù)字電路的概念

數(shù)字信號是由斷斷續(xù)續(xù)的物理量組成,它們在時間和數(shù)值上不具有連續(xù)性,是比較分散的。比如公路上車輛的數(shù)目、操場上學(xué)生的數(shù)目,這些數(shù)字的變化都是以1為單位增加或減少,并不會存在數(shù)字增減上的持續(xù)性。通常情況下,把這種數(shù)字化的物理量叫做數(shù)字量,把該數(shù)字量代表的信號叫做數(shù)字信號,最典型的數(shù)字信號就是方波信號。數(shù)字信號又叫做離散信號、脈沖信號,數(shù)字信號具有電位型和脈沖型兩種形式,在這兩種形式之間做階躍變化。電位型數(shù)字信號中,用“1”和“0”兩個數(shù)字表示電位信號的高低。而在脈沖數(shù)字信號中,則用“1”和“0”表示脈沖信號的有無。能夠傳送、處理、變換、存儲數(shù)字信號的電路叫做數(shù)字電路,數(shù)字電路包括數(shù)字電路和脈沖電路兩大部分。數(shù)字信號作為一種電信號,電壓的幅度將會在高電壓和低電壓之間變化。一般情況下,我們會將高電壓規(guī)定為與電路電壓相同,而將低電壓則表示為0。如果一個電路的信號滿足這種要求,那么就可以認定該電路為數(shù)字電路。

2數(shù)字電路的不同種類

2.1分立電路與集成電路

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元件和集成電路兩種。電阻、電容、二極管、三極管、場效應(yīng)管等組成的電路為分立元件電路。而將許多基本元器件都固定在一個基板上,把元器件的外部管腳進行連接,使許多元器件集成為一個整體的電路則為集成電路[1]。按照每個基板上元器件的數(shù)目,集成電路又可以分為小規(guī)模集成電路、中等規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路幾種。每塊基板上有10~100個基本元器件的集成電路,則為小規(guī)模集成電路,比如各種邏輯門電路、集成觸發(fā)器等;每塊基板上含有100~1000個元器件的電路,則成為中等規(guī)模的集成電路,比如各種編碼器、計數(shù)器、寄存器等等;而每塊基板上含有1000~10000個元器件的電路,就是大規(guī)模集成電路,比如許多存儲器、串行并行接口電路、中央控制器等。

2.2單極性電路和雙極性電路

根據(jù)數(shù)字電路中半導(dǎo)體元器件的構(gòu)成情況,可以將數(shù)字電路分為單極性電路和雙極性電路兩種。在電路的工作狀態(tài)時,電路內(nèi)部具有兩種載流子的二極管和三極管的電路,就是雙極性電路,也被稱之為雙極性半導(dǎo)體器件電路[2];而根據(jù)導(dǎo)電溝道工作的場效應(yīng)管,則為單極性半導(dǎo)體器件,也稱為單極性電路。雙極性電路包括TTL電路、FCL電路、I2L電路等,單極性電路包括NMOS電路、PMOS電路、CMOS電路。

2.3時序邏輯電路和組合邏輯電路

按照數(shù)字電路的記憶功能來劃分,可以分為時序邏輯電路和組合邏輯電路兩種。時序邏輯電路的輸出和電路的當(dāng)前輸入狀態(tài)、過去輸入狀態(tài)有關(guān),比如觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等。這些集成電路為時序電路,他們能夠?qū)^去的狀態(tài)進行“記憶”,以此來完成信號的輸出。而組合邏輯電路的輸出信號只和當(dāng)前的輸入有關(guān),比如各種譯碼器、編碼器、全加器等。

3數(shù)字電路的特點

數(shù)字電路不但能夠完成簡單的加、減、乘、除計算,而且還可以進行較為復(fù)雜的“與”、“或”、“非”邏輯運算,具有很好的系統(tǒng)控制能力,所以數(shù)字電路也常常被稱為數(shù)字邏輯電路。數(shù)字電路中,因為只有“0”和“1”兩種信號變化狀態(tài),所以數(shù)字電路的邏輯運算和數(shù)字運算都比較簡單。數(shù)字電路的基本結(jié)構(gòu)單元簡單,能夠進行大批量的生產(chǎn)。由于數(shù)字電路一般都只有高電平和低電平兩種信號,數(shù)字電路的導(dǎo)通、閉合性能良好,抗干擾能力強、穩(wěn)定性好。如果對數(shù)字電路進行加密,那么在信號的傳輸過程中信號就很難被竊取,具有很強的保密性。

4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

[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(08).

[2]羅淼,田梅.數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù),2011(07).

作者:吳婷婷 單位:成都鐵路工程學(xué)校