数字电路基础视频

数字电路

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。

数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。

数字系统

数字系统的构成如图所示。

数字系统通常由输入接口、输出接口、数据处理和控制器构成。输入接口和输出接口的主要任务是将模拟量转换为数字量，或将数字量转换为模拟量，处理器的主要作用是控制系统内部各部件的工作，使它们按照一定的程序操作。通常以是否有控制器作为区分功能部件和数字系统的标志，凡是包含控制器且能够按顺序进行操作的系统，无论规模大小，一律称为数字系统。

数字电路特点

1.同时具有算术运算和逻辑运算功能。数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算，因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。

2.实现简单，系统可靠。以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。

3.集成度高，功能实现容易。集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。

数字电路优点：稳定性好、可靠性高、可长期存储、便于计算机处理、便于高度集成化。

数字电路分类

按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

前者在任何时刻的输出，仅取决于电路此刻的输入状态，而与电路过去的状态无关，它们不具有记忆功能。常用的组合逻辑器件有加法器、译码器、数据选择器等。

后者在任何时候的输出，不仅取决于电路此刻的输入状态，而且与电路过去的状态有关，它们具有记忆功能。

按结构分为分立元件电路和集成电路。前者是将独立的晶体管、电阻等元器件用导线连接起来的电路。

后者将元器件及导线制作在半导体硅片上，封装在一个壳体内，并焊出引线的电路。集成电路的集成度是不同的。

数字电路的应用

目前，数字电路的应用已极为广泛。在数字通信系统中，在图像及电视信号处理中，都可以用若干个0和1编制成各种代码，分别代表不同的信息含义。

在自动控制中，可以利用数字电路的逻辑功能，设计出各种各样的数字控制装置。在测量仪表中，可以利用数字电路对测量信号进行处理，并将测试结果用十进制数码显示出来；尤其在数字电子计算机中，可以利用数字电路实现各种功能的数字信息的处理。数字电子计算机已渗透到国民经济和人民生活的一切领域，并已带来了许多方面根本性能的变革。

数字电路主要研究对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系，因而在数字电路中不能采用模拟电路的分析方法，例如，小信号模型分析法。由于数字电路中的器件主要工作在开关状态，因而采用的分析工具主要是逻辑代数，用功能表、真值表、逻辑表达式、波形图等来表达电路的主要功能。

随着计算技术的发展，为了分析、仿真与设计数字电路或数字系统，还可以采用硬件描述语言，使用如ABEL语言等软件，借助计算机来分析、仿真与设计数字系统。

数字电路识图技巧

1.是是非非看逻辑。通过阅读电路说明书来了解逻辑电路的结构组成、功能、用途，也可以通过阅读真值表，了解输出与输入间的“是”或“非”的逻辑关系，掌握各单元模块的逻辑功能。

2.元器件功能看引脚。数字电路中往往使用具有各种逻辑功能的集成电路，这样会使整个电路更简单、可靠。但也为识图带来一定困难。因为看不到集成电路内部元器件及电路组成情况，只能看到外部的许多引脚，这些引脚各有各的作用，这些引脚与外部其他元器件或电路连接，以实现一定的功能。实际上很多时候并不需要知道集成电路内部电路组成情况，只需了解外部各引脚的功能即可。集成电路各引脚的功能用文字加以注明，如电路中没给出文字说明或参数，则应查阅有关手册，了解集成块的逻辑功能和各引脚的作用。对一些常用的集成电路，如常用的运算放大器LM三二四，四个两输入与非门七四LS零零、五五五时基电路等，读者应记住各引脚的功能，这对快速、准确识图有所帮助。

3.功能分解看模块。对数字电路可按信号流向把系统分成若干个功能模块，每个模块完成相对独立的功能，对模块进行互作状态分析，必要时可列出各模块的输入、输出逻辑真值表。

4、综合起来看整体。将各模块连接起来，分析电路从输入到输出的完整工作过程，必要时可画出有关工作波形图，以帮助对电路逻辑功能的分析、理解。

数字电路中研究

数字电路中研究的主要问题是输出信号的状态（“0”或“1”）和输入信号（“0”或“1”）之间的逻辑关系，即电路的逻辑功能。

数字电路的研究方法是逻辑分析和逻辑设计，所需要的工具是逻辑代数。（在正逻辑下，“0”是低电平，“1”是高电平，高低电平没有明确的界限）