数字电子技术数字信号与数字电路分析

【摘要】在自然界中有很多各种各样的变化，这些变化信号会通过时间和数值断续地反映出来，这就是所谓的数字信号。数字信号不但具有持续性，还可以反映很多时间片段的信号，如见已经被应用到我国各行各业中。而模拟信号和数字信号是相对的，它是指时间和数值的持续变化。本文主要是对数字电子技术的数字信号和数字电路进行分析，首先分析了数字信号和数字电路的概念，然后阐述了数字电路的类型和特点。

【关键词】数字电子技术；数字信号；数字电路

引言

自然界中有各种变化的物理量，经过研究发现其中的变化规律总结起来就是两类。其中一种是时间和数值的连续变化，比如收音机和电视机接收的信号，在正常情况下这些信号都是连续变化的，一般不会出现急剧的变化。这种被称之为模拟量物理量，模拟量的信号就是模拟信号，语音信号和模拟信号等同于正弦波信号，传送模拟信号的电路叫做模拟电路。

1.数字信号和数字电路的概念

一种是在时间和数值上的断续变化，这就是说数字信号的变化是不连续的，就好比工厂库房的元器件数量或者站在操场上的人，它们的数量增减变化都是1的整倍数，因为小于1是没有物理意义的。这种物理量就是数字量，代表数字量的信号就是数字信号，最典型的数字信号就是方波信号。数字信号也被称为脉冲信号或者离散信号，常规意义上的数字信号就是电位型和脉冲型这两种，它在两个稳定的状态之间作跳跃式变化，可以利用电位型表示法中的1和0表示电位信号，而脉冲型表示法就是用数字1和0表示是否存在脉冲[1]。产生、传送和存储数字信号的电路称之为数字电路，数字电路包括数字电路和脉冲电路两大类，而脉冲电路主要是研究脉冲信号的产生和变换。从某种意义上来说，数字信号也是属于电信号，但是这种信号的电压只有两种跳动变化，就是高电压和低电压，至于两种电压的具体数值要依据电路规定，高电压一般是和供电电压相等，低电压就表示0.如果一个电路的信号满足这些特征就是数字电路。

2.数字电路的类型和特点

2.1数字电路的类别

（1）根据结构可分为立元件电路和集成电路，用导线把每个基本元器件（电阻、二极管和场效应管等）连接起来的电路就是分立元电路，把每个元器件的连线制作在一块基片上再封装提供给用户。用户使用时通过外管脚利用电路就是集成电路，集成电路爱在那后基本元器件的数量可以分成不同规模的集成电路，每一块电路大约包含100个以内的元器件就是小规模的集成电路，比如集成触发器或者逻辑门电路等；每一块电路包含100以上1000以下个元器件就是中规模的集成电路，比如计算机、寄存器和编码器等；每一块电路包含1000以上10000以下个元器件就是大规模集成电路，比如中央控制器、存储器和串联接口电路等；每一块电路包含10000个以上的元器件就是超大规模的集成电路，微处理器就是其中的典型[2]。（2）根据半导体器件构成可分为单极电路和双极电路，内部有二极管和三极管的器件就是双极半导体器件。双极集成电路的基本器件是双极性管，比如TTL电路和ECL电路；同理，单极性集成电路的基本器件就是单极性管，比如PMOS电路和CMOS电路。（3）根据记忆功能电路课分为组合逻辑电路和时序逻辑电路，时序逻辑电路的输出不仅仅是由当前的电路输入决定的，还与电路之前的状态有关，比如计算器和触发器等等，这些集成电路都是时序电路，它们拥有过去的输入记忆[3]。组合逻辑电路则与电路过去的状态没有关系，譬如编码器、译码器和数据选择器等器件都没有过去的输入记忆。如下图就是数字电路的实际运用案例。

2.2数字电路的特点

与模拟电路相比，数字电路主要有这些优点：（1）数字电路不仅可以进行加减乘除的运算，还可以完成是与非的逻辑运算，这是控制系统必不可少的条件，所以数字电路还有另一个称呼——数字逻辑电路；（2）不论是数字运算还是逻辑运算，数字电路的代码只有0和1这两种，电路的基本单元也比较简单，这样在批量生产电路的时候就会方便很多。随着工艺和技术的飞速发展，批量生产的成本也会更低，更容易操作；（3）数字电路只有高低两种电平信号，所以半导体数字电路一般只有导通和截止这两种状态，而且功能消耗量低，抗干扰性强，稳定性和可靠性都比较高；（4）数字电路可以对数字信号进行加密处理，这样在传输信号时就不会出现被盗取的情况，从而造成经济损失；（5）数字集成电路组成的数字电路系统具有通用型的特点，也就是说数字电路的应用范围非常广，可以运用于多个领域和行业[4]。

3.结语

随着数字技术的不断发展，我国的数字电路在各个领域都得到了应用。在数字信号中通常是采用数字1和0来表示电平信号和脉冲信号，按照数字电路结构可以分为分立电路和集成电路，按照半导体器件可分为单极性电路和双极性电路，按照记忆功能的不同可分为时序逻辑电路和组合逻辑电路。数字电路具有稳定性、可靠性和保密性等优点，因此可以进行批量成产。但是数字电路设计会受到数字信号的影响，从而降低整个系统的性能，因此对数字信号和数字电路进行分析非常重要，只有解决了这个问题，才能确保系统稳定地工作。

参考文献

[1]金鑫.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].现代工业经济和信息化,2015,5(15):55-56.

[2]吴婷婷.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].通讯世界,2015,5(23):55-56.

[3]杨长辉.数字电子技术与数字信号处理浅探[J].社会科学(引文版),2016,11(2):64-65.

[4]苏连治.数字电子技术与数字信号处理[J].科技致富向导,2014,17(32):174-175.

作者：宣文静 单位：湖北工程学院新技术学院