淺談物理電路與數字電路

摘 要 當今時代是一個信息化時代，每天要通過電視，通信，互聯網等多種媒體獲得大量信息，而現代信息的存儲、處理、傳輸越來越趨于數字化。日常生活中電子設備或電子系統，無一不采用數字電路。因此，數字電子技術應用越來越廣泛，讓人們的生活發生發生了翻天覆地的變化。而物理電路是數字電路的基礎，本文以物理中學過的電路為基礎，重點介紹了物理與數字電路的關系，并根據其關系闡了數字電子技術的優越性和發展。

【關鍵詞】數字電路 物理電路 高電平 低電平

1 簡介

每天一起床，手機開始播報今天的天氣預報，溫馨地提示空氣質量如何，當你忙碌了一天，在回家的路上撥一下手機，門口的攝像頭從你的瞳孔中讀取到你的個人信息，馬上通知中央電腦主人回來了，門就自動打開了。借助數字技術，這些都將成為現實，走進普通的家庭。而要把數字技術和日常生活聯系起來，就要應用我們正在學習的物理知識。

本文以物理電路為基礎，重點說明物理電路是數字電路的基礎，從而對數字電路的特點、優越性及發展進行闡述。

2 物理電路

如圖1所示：當開關打開時， 無論滑動變阻器怎么變化，電路中電流表讀書為零，電壓表讀數為零。只有當開關閉合，滑動變阻器有阻值時電流表、電壓表才會有讀數。

3 數字電路及其特點

所謂數字電路，就是用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路或數字系統。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數字邏輯電路。

數字電路的特點，在一個周期內數字電路的電流和電壓是脈動變化的。數字電路對信號的傳輸是通過開關特性（如三極管）來實現操作的。在模擬電路中， 電壓、電流、頻率，周期的變化是互相制約的，而數字電路中電壓、電流、頻率、周期的變化是離散的。數字電路只是在小電壓，小電流底功耗下工作，完成或產生穩定的控制信號。數字電路是通過它特有的邏輯運算來完成整個電路的操作過程。 由于數字電路所處理的是邏輯電平信號，因此，從信號處理的角度看，數字電路系統具有更高的信號抗干擾能力。

模擬信號有無窮多種可能的波形，而數字信號只有兩種波形（高電平和低電平），這就為信號的接收與處理提供了方便。數字電路中有限的波形種類保證了它具有極強的抗干擾性，受擾動的波形只要不超過一定門限總能夠通過一些整形電路（如斯密特門）恢復出來，從而保證了極高的準確性和可信性，而且基于門電路、集成芯片所組成的數字電路也簡單可靠、維護調度方便，很適合于信息的處理。

簡單地說就是：數字電路的輸入和輸出信號電壓值要么與電源電壓接近，要么與0V接近，只有這兩種情況。 圖2為數字信號。

4 物理電路和數字電路的關系

圖1中：

當開關打開時，電路中無電流電壓，相當于數字電路中的“0”。

當開關閉合時，電路中有電流電壓，相當于數字電路中的“1”。

其實，通過圖1，這個簡單的例子我們可以認識到，物理中學過的電路圖，它就是數字電路中最簡單基礎的邏輯電路，數字電路可以簡單的理解為是兩種狀態。如：開或關、是或者不是，有或者沒有，高電壓或者低電壓等等。

數字電路是將高中的實際簡單線性電路轉化成更抽象的數字分析的數字電路，高中知識是基礎，著重分析問題的能力，大學知識是深化，體現是解決問題的能力，兩者不能簡單的劃等號。

5 數字電路設計

舉例：

設計要求：客廳有一燈，開關為一個兩位密碼A，B。只有A和B都是1的時候燈才會亮，否則燈關閉。

電路的設計 ： A B 表示兩位密碼 ，只有0和1兩種狀態。

Y表示燈，0表示燈滅，1表示燈亮。

電路的實質：其實，A和B就是兩個開關。1表示接通，0表示斷開。A和B兩個開關串聯，只有同時接通，燈才會亮。但是做成數字電路，我們就不需要關心真實電路到底是什么樣子的，只需要知道密碼就可以了。當然，這只是一個簡單的例子，數字電路的優越性不止于此。

6 數字電路的發展

從AT&T公司杰出的科學家香農博士第一次量化地描述了信息，并把人類帶入用信息論指導的時代，數字通信隨之誕生，并且使今天的每一個人受益。伴隨著現在科技的進步與經濟的飛速發展，數字電子技術得到了快速發展的時期，數字電子技術的應用領域得到了不斷擴大，現階段數字電子技術的發展與壯大使得全球信息化進程得到發展。和世界上任何事物一樣IT產業也是快速變化和發展的。以前想都不敢想的應用會不斷涌現，數字技術的研發必須針對多年后的市場。在我國各行各業中，數字電子技術的應用比例越來越大。為了更好地發揮數字電子技術的作用，保證數字電子技術滿足社會發展的要求，就需要開發更加有效的新型數字電子技術與產品。

7 結束語

本文基于物理電路的學習，主要闡述了物理電路與數字電路的關系及數字電路的特點，從而進一步討論了數字電路的優越性和它的發展。隨著科技的發展，數字電子技術將會更廣泛的應用于日常生活中，要大力發展數字電子技術，為電子產品數字化奠定堅實的基礎。數字電子技術也一定會迎來下一個浪潮，我夢想能成為下一個浪潮的弄潮兒，站在浪潮之巔，努力拼搏。

參考文獻

[1]閻石.數字電子技術基本教程[M].清華大學出版社，2007，8，1.

[2]閻石.數字電子技術基礎第四版[M].高等教育出版社，1998.

[3]吳軍.浪潮之巔[M].電子工業出版社，2011.

作者簡介

秦夏偉（1999-），男。現就讀于西安市五環中學。

作者單位

西安市五環中學 陜西省西安市 710038