数字电路
目录 |
什么是数字电路[1]
数字电路是指工作在数字信号下的电路。数字电路的组成材料是以数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。
数字电路的结构特点：数字电路是以二值数字逻辑为基础的，其中的工作信号是离散的数字信号。电路中的电子器件，如二极管、三极管（BJT）、场效应管（FET）处于开关状态，时而导通，时而截止。
数字电路的特点[2]
数字电路在以下几方面具有自身的特点：
(1)在数字信号的状态及表示方法方面
数字信号在时间和数值上均为离散的，在数字电路的基本单元中电压、电流通常只有两种状态，即高电位或低电位，有电流或无电流。这两种状态分别用二元量1、0来简单表示。高电位记为状态1，低电位记为状态0。
(2)在数字电路研究的主要问题方面
数字电路主要研究的是电路的逻辑功能，即输入信号(由1和0组成)和输出信号(由1和0组成)之间的关系，这种关系往往反映一些特定的规律，称为逻辑关系，即电路的逻辑功能。
(3)在数字电路中半导体管的工作状态方面
在数字电路中的晶体管多数工作在开关状态，即工作在饱和区和截止区，而放大区只是中间过渡状态。
(4)在数字电路的分析方法方面
主要采用逻辑代数(又称为希尔代数)作为分析方法，主要用真值表、卡诺图、逻辑表达式等表示电路的功能。
1.发展历史：与模拟电路一样，数字电路经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个阶段。但数字集成电路比模拟集成电路的发展更快，使数字集成电路的性能产生了质的飞跃。
2.器件工艺的发展：逻辑门是一种重要的逻辑单元电路。TTL逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今已成为主要的基本逻辑器件之一。随着MOS工艺特别是CMOS工艺的发展，TTL的主导地位有被CMOS器件所取代的趋势。近年来，可编程逻辑器件（PLD）特别是现场可编程门阵列（FPGA）的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用也更加灵活。
数字电路的组成[3]
数字电路组成的一般框图如图所示，其数据输入与输出的信号以及控制与操作的变量都是数字信号。
图中含有对数字信号进行传送、逻辑运墓掣算、控制、计数、寄存、显示以及信号的产生、输入整形、变换等不同功能的数字部件。在数字电路中，电压或电流通常只有两个状态：高电平或低电平，有电流或无电流。数字信号通常是以时间上或空间上的0、1符号序列来表示。数字电路输入与输出的0、1符号序列间的逻辑关系就是数字电路的逻辑功能。因此，数字电路也可以认为是实现各种逻辑关系的电路。
数字电路通常由逻辑门、触发器、计数器及寄存器等逻辑部件构成，可以用来对数字信号进行传送、逻辑运算、控制、计数、寄存、显示以及信号的产生、整形、变换等。
数字电路的分类[4]
按电路组成结构的不同，数字电路可分为分立元器件电路和集成电路两大类。分立元器件电路是最基本的电路，由二极管、晶体管、电阻、电容等元器件组成，并且所有元器件都裸露在外，没有封装。随着集成电路的飞跃发展，分立元器件电路已逐步被取代。集成电路按集成度的大小分为小规模集成电路(SSI，集成度为1～10门／片)、中规模集成电路(MSI，集成度勾10～100门／片)、大规模集成电路(LSI，集成度为100～1000门／片)和超大规模集成电路(VI。SI，集成度大于1000门／片)。集成电路从应用的角度可分为通用型和专用型两大类，通用型是已被定型的标准化、系列化产品，适用于不同的数字设备；专用型是指为某种特殊用途专门设计、具有复杂而完整功能的产品，只适用于专门的数字设备。
按构成电路的半导体器件的不同，数字电路可分为双极型和单极型电路两大类。以双极型器件(如二极管、晶体管)组成的双极型数字电路又有TTL、DTL、ECL、III。、HTL等多种；以单极型器件(如场效应晶体管)组成的单极型数字电路又有JFET、NMOS、PMOS、CM()S多种。
按电路有无记忆功能，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
- ↑ 数字电子技术基础网络课程 1 数字电路的基本概念.空军工程大学工程学院
- ↑ 章新友.医药电子技术.中国中医药出版社,2010.05.
- ↑ 孙余凯，郭亚红主编.数字电子技术.人民邮电出版社,2010.10.
- ↑ 魏红，张畅编著.电工电子学.科学出版社,2011.02.