數字電子技術中的數字信號和數字電路

陸軍鋒

摘要：自改革開放以來，我國科學技術達到了空前的發展。尤其是近年來，隨著大規模、超大規模集成電路技術的成熟完善，數字電子技術在現代電子系統中的應用越來越多。數字信號處理是數字電子技術的根本，數字電路是數字電子技術的硬件基礎，隨著電子技術學科的發展，數字電子技術的設計理念也在快速更新。本文簡要分析數字電子技術中數字信號和數字電路的概述，并在此基礎上探討數字數字電路的分類與特點。

關鍵詞：數字電子;電子技術;數字信號;數字電路

引言

自然界中有各種變化的物理量，經過研究發現其中的變化規律總結起來就是兩類。其中一種是時間和數值的連續變化，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變化的，一般不會出現急劇的變化。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數字電子技術中的數字信號和數字電路的概述

1.1數字信號與數字電路的概念

數字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數表示，因變量用有限數字中的一個數字來表示。在計算機中，數字信號的大小常用有限位的二進制數表示。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稱為數字電路，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。換句話來說，產生、傳遞和儲存數字信號的電路就叫數字電路，在數字電子技術中，兩者是相輔相成，缺一不可的，共同為人們提供數據類的計算服務，十分方便快捷。數字信號是由一個個具體的數據來合成的，這些合成起來的數據能夠傳達某種信號信息，計算機就是由0和1組裝起來的電子信息產品，他們其中所包含的計算過程十分方便，只是有兩個數字的相互轉換就可以得到人們想要的計算結果。現在，人們研究數字信號，通過人為的操控與計算，可以幫助人們得到想要的結果。

1.2數字電子技術的分析和應用

一般應用于精度較高的設備是數字電子技術。如：在數字電視中，使用的就是數字電子技術，它可將信號的傳播精度提高，在傳輸過程中能減少噪音對于信號的影響。由于數字信號還可以使用較高級的加密系統，因此對于信號傳播的安全系數也相對較高，數字技術也有一定的保障。數字電子技術的推廣，實則是因為信號在傳播過程中一般都要使用編碼和解碼。而收到極少噪音信號，還原和解碼過程也極簡單。因此，數字信號的優勢也很明顯。目前市面上的數字電視便是采用的數字信號進行傳輸的，所以畫面更清晰，效果更好，這就是數字信號的優勢體現，康佳電視機現在都是采用數字信號。

2數字電路的類型和主要特點

2.1分立電路和集成電路

用導線把每個基本元器件（電阻、二極管和場效應管等）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量可以分成不同規模的集成電路，每一塊電路大約包含100個以內的元器件就是小規模的集成電路，比如集成觸發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模集成電路，比如中央控制器、存儲器和串聯接口電路等;每一塊電路包含10000個以上的元器件就是超大規模的集成電路，微處理器就是其中的典型。

2.2組合邏輯電路和時序邏輯電路

根據系統的組成結構以及運行原理劃分：數字電路包括組合邏輯電路以及時序邏輯電路兩種。在組合邏輯電路中，電路的狀態始終是以元件當前的工作狀態為基礎，在時間上并不存在延遲，當前的分析只能是基于當前的狀態，包括輸入和輸出兩部分，不存在時間上的超前和滯后。而相比之下，時序邏輯電路的狀態分析則不僅與當前電路的每個元件狀態相關，而且個別元件因為自身的特性，會隨著時間的變化呈現出不同的狀態，進而使得整個電路在時間上具有“記憶”的動態性，因此，實現同樣的邏輯功能，在一定程度上分析時序邏輯電路要比組合邏輯電路的難度要高。

2.3單極性電路和雙極性電路

在數字電路上由于半導體組成情況的差異，可以將數字電路分為單極性電路和雙極性電路。在數字電路工作時，其內部會形成兩種載流子的二極管以及三極管電路，也被稱之為雙極性電路。單極性電路和雙極性電路之間可以實現轉換，只需要采用特定的方法，就可以將單極性電路轉換為雙極性電路。然而在實際工作中，應用單極性電路的情況較多，而單極性電路由于內部結構簡單，容易操作等，被廣泛應用于各行各業中。雙極性電路內部結構復雜，而且在應用的過程中需要考慮多種因素對于電路的影響，要調整好外部周圍環境之后才能繼續應用。因而，單極性電路成為使用頻率較多的電路。

2.4數字電路的特點

與模擬電路相比，數字電路主要有這些優點：（1）數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，這是控制系統必不可少的條件，所以數字電路還有另一個稱呼——數字邏輯電路;（2）不論是數字運算還是邏輯運算，數字電路的代碼只有0和1這兩種，電路的基本單元也比較簡單，這樣在批量生產電路的時候就會方便很多。隨著工藝和技術的飛速發展，批量生產的成本也會更低，更容易操作;（3）數字電路只有高低兩種電平信號，所以半導體數字電路一般只有導通和截止這兩種狀態，而且功能消耗量低，抗干擾性強，穩定性和可靠性都比較高;（4）數字電路可以對數字信號進行加密處理，這樣在傳輸信號時就不會出現被盜取的情況，從而造成經濟損失;（5）數字集成電路組成的數字電路系統具有通用型的特點，也就是說數字電路的應用范圍非常廣，可以運用于多個領域和行業。

3數字電子技術的應用以及數字信號進行相應的分析和研究

數字電子技術的應用通常是應用于精度較高的設備中。比如：現今的數字電視里面，一般用的都是數字電子技術，它能夠幫助提高信號的傳播精度，使得能夠在進行傳播的時候將噪音帶給信號的影響降低。因為數字信號也能夠應用較高的加密系統，這就使得信號在傳播的時候其安全系數就會變得較高，使得能夠在一定程度上保障數字技術。數字電子技術能夠不斷地發展是由于它有著幾個的優點，具體分析如下：它在傳播的時候，信號通常都是進行譯碼和解碼的，并且在接受信號的時候，它的噪音受？到較少，這就使得信號受到影響較小，還有就是它的還原和解碼的步驟也相對較為的簡單，不復雜。所以，數字信號的優點也相對較為明確。現今市場上的數字電視都是以數字信號來實現信息的傳輸的，因此，這就使得數字電視上的畫面非常清晰，顧客使用的效果更加的好，所以，這也是數字信號的另一個優點所在。

結語

隨著數字技術的不斷發展，我國的數字電路在各個領域得到了廣泛應用。在數字信號中，常采用“1”和“0”兩種信號表示電平信號和脈沖信號。按照數字電路的結構來分，數字電路可以分為分立電路和集成電路。按照數字電路的半導體器件來分，可以將數字電路分為單極性單路和雙極性電路。按照記憶功能來分，可以將數字電路分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數字電路具有穩定性高、保密性好等優勢，能夠進行大批量生產。

參考文獻

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