数字电路范文

数字电路范文第1篇

数字电路是理工科很多专业的一门技术基础课，也是学生以后从事科学技术研究和开发工作的一门重要课程，其目的既要培养学生良好的基本实验素养和基本实验技能，也要为学生在理论与应用之间架起一座桥梁，使它成为培养应用复合型人才的一个重要教学环节。

2数字电路教学现状

(1)数字电路目前在很多学校仍然采用传统的教学方法，教学的重点仍然是传统的基本教学内容。而随着信息时代的到来，教育的重心由以往的注重传授知识向注重培养学生综合素质发生转变。该课程作为一门重要的专业基础课，其教学内容应该适应科学技术的发展以及对人才培养的要求。如今教学改革应该遵循“理论够用，实践为重”的原则，将培养能力的思想作为核心。力求为社会培养基础扎实、具有创新意识和创新能力，理论联系实际、综合素质高的新一代建设人才。

(2)传统的数字电路实验是按课程的开设顺序逐一设置基本实验项目和课程设计实验，也就是主要围绕相关的理论课程来设计的一种实验模式。实验以中小规模电路为主，大规模数字电路实验较少，也很少考虑各实验课内容相互之间的衔接与综合，以至学生往往缺少大型数字电路实验的训练机会，难以培养出综合电路设计的能力。这样的实验结构已落后于当代学生科学素质、实验技能和创新能力培养的要求。现在新型的实验结构不仅是实验内容的深化、强化，而且还需要体现实验的系统性综合性和创新性。

(3)目前开设的数字电路实验内容，大多是对理论教学的简单验证和基础实验的技能训练，内容老化，手段单一。传统的验证性实验虽然可以加深学生对理论知识的理解，但仍届于获取间接知识的渠道。当学生进行传统的验证性实验时知识结论已先入为主地占据了学生的头脑，当实验数据与理论不相符合时，学生往往不去追求事实的真相，而是违背认识以理论为本，去修正实验数据，重蹈理论第一的覆辙的规律。而高校人才的培养则应使学生通过实验亲身体验直接知识的获取，并从中接受和理解间接知识，真正懂得实践才是获取真知的主要渠道。所以应引导学生从实验中去发现、认识事物运用已学到的知识去进行解释、检验和总结，有的客观规律效地调动学生的学习兴趣和热情。只有进行这样的实验教学才可以培养学生自我获取知识和探索未知新知识的能力，为真正成为有用的人才打下良好的基础。

3数字电路教改的思路

(1)为了突出数字电路实验课的地位和作用，在教学内容的改革中，对学生在有关电子仪器的测试方法及测试技术的训练方面不但不能削弱，还应该通过改进实验手段，提高课时利用率，深化教学要求等途径，使这些基本训练得到加强。

(2)为了使这门课程体现基础课的性质，在保留和加强一些必要的基础实验技术训练的基础上，新增加一些有关高新技术中常用电子器件的参数及性能的测试应用和综合性、设计性实验。

(3)在实验方法和测试手段上，提高实验测试仪器的档次，并把计算机技术恰当地引入到有关实验中去，使实验手段的改进和教学内容的深化能充分体现实验内容的先进性。

(4)在对学生创新意识和创新能力的培养上，加大综合性、设计性实验的比重，开设开放实验室和创新实验室，进行实验技术的创新。

(5)改革现有的数字电路实验课程的考核评价制度。

4教学创新改革具体方案

4、1实验教学理念的转变

目前多数高校对实验教学的重要性认识不足，受传统教育观念的影响，高校人才培养中对实验教学还存在着一些认识误区。一些教师受应试教育的影响，重视课堂教学，轻视实验教学。认为课堂教学可以发挥自己的优势，体现自己的水平，而实验教学只是课堂教学的一种补充，是一种事务性的工作。所以要改变陈旧观念，充分认识到实验教学是培养人才的重要手段，是学校创新体系建设、创新能力提高、创新人才培养的基础。培养创新型人才，就要实施创新教育，重视实验教学，改变以教师为主导的教育模式，充分发挥实验教学的作用，使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道，高校师生应牢固树立实践第一的正确思想。4、2数字电路实验教材的建设

根据数字电路实验教学内容的改革，应该编写一套能体现现代教学思想和教学内容、体现数字电路实验教学特色的教材。以适用于不同的专业和不同层次的学生。在编写实验教材过程中，应明确教材使用对象所处实验技能训练阶段，引入新器件、新技术、新工艺和新方法，实验中所选器件要有代表性。应用实例要理论联系实际，尽量缩短与实际应用的距离。知识面要宽厚，信息量要足够。所选实验内容的次序及所选实验，教师都要反复验证过，以达到真正培养学生实验能力的目的。

4、3现代教育教学技术的使用

利用网络实施教学已经成为数字电路实验教学改革的内在需求。建立课程网站，充分发挥现代教育技术的优势，可以激发学生的学习兴趣和能动性。通过网站，可以为学生提供全部课题的相关资料、参考文献、网络实验内容，为学生的课前预习、课堂实验、课后总结和实验报告的撰写创造条件。学生还可以在网上进行虚拟实验解决实验室空间和时间有限的问题，将课堂进行有效的延伸。另外，网站还为教学交流提供了良好的环境，教师可及时教学信息，包括教学资料、教学安排、教学内容等，学生也可以及时反馈意见，教师进行在线辅导，拓宽了师生交流的平台。

4、4加强实验和实践环节

加强实验环节，培养学生分析、设计、组装及调试数字电路的基本技能。除了要求学生独立完成验证性实验和综合性、设计性实验外，还要求学生掌握小型实用数字系统的设计方法，能够独立的完成设计和调试过程，提高学习横的科学素养，增强创新意识，为后续专业课的学习和今后的工作打下良好基础。

4、5改革教学方法和教学手段

教学方法的改革是进一步深化教学改革的突破口和切入点。教学方法主要体现在整个课堂教学过程中，为此，课题组对传统的满堂灌、填鸭式等陈旧时代教学方法进行彻底改革，积极倡导先进的教育理念，全面推进讨论式、互动式、案例教学和学习研究式等教学方法。采用多媒体技术等现代教学手段，克服以往课堂教学教师讲授为主，学生被动听课，缺乏积极性和主动性的局面，创造宽松活跃的课堂气氛，培养学生的学习能力，教会学生学习方法，从而有效提高课堂教学的质量。

在教学方法上，可以尝试：

(1)教师在教学方法上注意引导学生，多用“自教式教学法”教学，努力提高学生分析问题、解决问题的能力，开阔学生的思路，增强创新能力的培养。

(2)积极引进EDA技术，逐渐是吸纳多媒体和网络化教学，使教学手段现代化。

(3)设立创新实验室和开放实验室，给学生创造一个可以自由发挥创造潜能的天地，有意识的培养学生创新能力。

4、6重视其他相关学科的衔接融合

作为专业基础课，数字电路有一定的实际应用性，但更多的是作为基础与其他学科交叉、结合，产生更新、更广泛的应用。如单片机、计算机硬件部分、电气控制等电路都离不开数字电子技术。我国著名物理学家、教育学家王义道先生十分重视学科的交叉，认为这是提高学生素质的重要途径。有鉴于此，在教学中应尽可能地体现数字电路和其它课程的关系，在教学中为后续课程打下基础。随着电子技术的不断发展，数字电路的教学内容和模式也应不断的改革，这就要求相关老师在总结经验的基础上大胆创新，做到与时俱进，并在今后的教学过程中还要不断深入研究和探索。

4、7加强师资队伍建设

建设一支高水平的师资队伍不仅是搞好课程改革的前提，也似乎整个高等教育改革发展的重点和难点。为此，本课程在教学队伍组成上，注意选拔治学严谨，敬业奉献，热爱教育的教师承担教学任务。同时，定期开展教学研究活动，加强教学研究交流，为年轻教师制定切实可行的培养计划，配备教学经验丰富的指导教师。

5结语

总之，数字电路教学过程中，充分的加强实验教学，可以大大提高同学们的学习兴趣，使学习的效果得到质的飞跃，从而达到这门课程教学的真正目的。

参考文献

[1]谭飚，电子线路实验教学的改革与实践[J]，科技信息，2008，-(Z6)

[2]罗亚辉，李旭，康江，匡迎春，论电子学实验教学与创新能力的培养口]，夸目科苑，2008，(4)

[3]蓝良生，汽谈数字电路实验教学改革[J]，科技信息(学术研究)2008。(36)

数字电路范文第2篇

【关键词】数字电路 物理电路 高电平 低电平

1 简介

每天一起床，手机开始播报今天的天气预报，温馨地提示空气质量如何，当你忙碌了一天，在回家的路上拨一下手机，门口的摄像头从你的瞳孔中读取到你的个人信息，马上通知中央电脑主人回来了，门就自动打开了。借助数字技术，这些都将成为现实，走进普通的家庭。而要把数字技术和日常生活联系起来，就要应用我们正在学习的物理知识。

本文以物理电路为基础，重点说明物理电路是数字电路的基础，从而对数字电路的特点、优越性及发展进行阐述。

2 物理电路

如图1所示：当开关打开时， 无论滑动变阻器怎么变化，电路中电流表读书为零，电压表读数为零。只有当开关闭合，滑动变阻器有阻值时电流表、电压表才会有读数。

3 数字电路及其特点

所谓数字电路，就是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。

数字电路的特点，在一个周期内数字电路的电流和电压是脉动变化的。数字电路对信号的传输是通过开关特性（如三极管）来实现操作的。在模拟电路中， 电压、电流、频率，周期的变化是互相制约的，而数字电路中电压、电流、频率、周期的变化是离散的。数字电路只是在小电压，小电流底功耗下工作，完成或产生稳定的控制信号。数字电路是通过它特有的逻辑运算来完成整个电路的操作过程。 由于数字电路所处理的是逻辑电平信号，因此，从信号处理的角度看，数字电路系统具有更高的信号抗干扰能力。

模拟信号有无穷多种可能的波形，而数字信号只有两种波形（高电平和低电平），这就为信号的接收与处理提供了方便。数字电路中有限的波形种类保证了它具有极强的抗干扰性，受扰动的波形只要不超^一定门限总能够通过一些整形电路（如斯密特门）恢复出来，从而保证了极高的准确性和可信性，而且基于门电路、集成芯片所组成的数字电路也简单可靠、维护调度方便，很适合于信息的处理。

简单地说就是：数字电路的输入和输出信号电压值要么与电源电压接近，要么与0V接近，只有这两种情况。 图2为数字信号。

4 物理电路和数字电路的关系

图1中：

当开关打开时，电路中无电流电压，相当于数字电路中的“0”。

当开关闭合时，电路中有电流电压，相当于数字电路中的“1”。

其实，通过图1，这个简单的例子我们可以认识到，物理中学过的电路图，它就是数字电路中最简单基础的逻辑电路，数字电路可以简单的理解为是两种状态。如：开或关、是或者不是，有或者没有，高电压或者低电压等等。

数字电路是将高中的实际简单线性电路转化成更抽象的数字分析的数字电路，高中知识是基础，着重分析问题的能力，大学知识是深化，体现是解决问题的能力，两者不能简单的划等号。

5 数字电路设计

举例：

设计要求：客厅有一灯，开关为一个两位密码A，B。只有A和B都是1的时候灯才会亮，否则灯关闭。

电路的设计 ： A B 表示两位密码 ，只有0和1两种状态。

Y表示灯，0表示灯灭，1表示灯亮。

电路的实质：其实，A和B就是两个开关。1表示接通，0表示断开。A和B两个开关串联，只有同时接通，灯才会亮。但是做成数字电路，我们就不需要关心真实电路到底是什么样子的，只需要知道密码就可以了。当然，这只是一个简单的例子，数字电路的优越性不止于此。

6 数字电路的发展

从AT&T公司杰出的科学家香农博士第一次量化地描述了信息，并把人类带入用信息论指导的时代，数字通信随之诞生，并且使今天的每一个人受益。伴随着现在科技的进步与经济的飞速发展，数字电子技术得到了快速发展的时期，数字电子技术的应用领域得到了不断扩大，现阶段数字电子技术的发展与壮大使得全球信息化进程得到发展。和世界上任何事物一样IT产业也是快速变化和发展的。以前想都不敢想的应用会不断涌现，数字技术的研发必须针对多年后的市场。在我国各行各业中，数字电子技术的应用比例越来越大。为了更好地发挥数字电子技术的作用，保证数字电子技术满足社会发展的要求，就需要开发更加有效的新型数字电子技术与产品。

7 结束语

本文基于物理电路的学习，主要阐述了物理电路与数字电路的关系及数字电路的特点，从而进一步讨论了数字电路的优越性和它的发展。随着科技的发展，数字电子技术将会更广泛的应用于日常生活中，要大力发展数字电子技术，为电子产品数字化奠定坚实的基础。数字电子技术也一定会迎来下一个浪潮，我梦想能成为下一个浪潮的弄潮儿，站在浪潮之巅，努力拼搏。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基本教程[M].清华大学出版社，2007，8，1.

[2]阎石.数字电子技术基础第四版[M].高等教育出版社，1998.

[3]吴军.浪潮之巅[M].电子工业出版社，2011.

作者简介

秦夏伟（1999-），男。现就读于西安市五环中学。

作者单位

数字电路范文第3篇

【关键词】模拟电路;数字电路;区别辨析

Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.

Key words：analog circuit;digital circuit;difference

随着科学技术的突飞猛进，电子电路的自身功能不断增强，晶体管的尺寸不断减小，系统规模不断扩大，应用领域不断拓展，与人类生产、生活的密切度不断提升。电子电路按照功能可以分为数字电路和模拟电路两大类。模拟电路是处理连续函数形式的模拟信号的电子电路。数字电路是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，又称数字逻辑电路（以“开”、“关”两种状态或者以高、低电平来对应“1”和“0”二进制数字量）。模拟电路和数字电路有着显著的区别。

1.信号变化的特点不同

模拟信号的大小是随着时间连续变化的，即模拟信号在时间和数值上是连续的，幅值可由无限个数值表示。而数字信号在时间和数值上是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。因此，模拟电路更加关注电压、电流的具体值，而数字电路则更加关注电平的高低。

2.处理信号的手段不同

模拟电路和数字电路都是信号变化的载体，对模拟信号能够执行的操作，如滤波、放大、限幅等都可以对数字信号进行操作。

模拟电路对信号的处理主要是通过场效应管的放大特性来实现的，当然还包括电阻、电容、二极管、双极型晶体管等元器件的特性，最终利用一定的数学模型所组成的运算网络来实现。处理方式有测量电桥、信号放大、信号滤波、调制解调、信号变换和AD变换。而数字电路对信号的传输主要是通过场效应管的开关特性来实现操作的，并由场效应管构成与或非等基本门电路、触发器、寄存器、编码/译码器、算术逻辑单元等完成复杂的算术与逻辑操作。

尽管模拟电路和数字电路对信号的处理方式不同，但其实从根本上来说，所有的数字电路都是模拟电路，其基本的电学规律、电学原理，都与模拟电路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以构成互补式CMOS电路，其对称且互补的结构，恰好使其能处理高低数字逻辑电平。

3.信号抗扰动能力的强弱不同

通常把由于材料或器件的物理原因产生的扰动称为噪声，把来自外部原因的扰动称为干扰，干扰有一定的规律性，可以减少或消除。

在模拟电路中，由于信号几乎完全将真实信号按比例表现为电压或电流的形式，造成模拟电路对于噪声的影响比数字电路更加敏感，模拟电路系统中各个不同部分的偏差积累起来，使得偏差量的负面影响变得较为显著。模拟信号在多次处理和长距离传输的过程中，波形会发生改变，若处理不当，将造成信息损失，具体表现为图像、声音失真，严重时甚至会出现信号中断现象。通过使用屏蔽导线，或者在电路中引入低噪声运算放大器，可以尽量缓解噪声的负面影响。而数字电路是由许多的逻辑门组成的电路，信息只取决于高低电平，只要信号的偏差在一定范围内，就不会造成误码。

因此，从信号处理的角度看，对信息进行量化的数字电路系统比模拟电路系统抵御噪声的能力、信号抗干扰能力更强，信号的精度更高。

4.电路设计的难易程度不同

模拟电路的设计常常需要更多的手工运算，其设计过程的自动化程度低于数字电路，因此模拟电路的设计通常比数字电路的设计更难，对设计人员的水平和能力要求更高。这也是数字电路系统比模拟电路系统更加普及的原因之一。但是因为自然界的大多数实际信号是模拟的，所以数字式电子设备、电子产品要在真实的物理世界中得到应用，就离不开一个模拟的接口。例如，数字电视机的基本原理就是将电视台送出的图像及声音信号数字化后调制发送，由数字电视接收后，解调还原出原来的图像及声音。因为全程均采用数字技术处理，因此，信号损失小，接收效果好。

目前电路设计自动化程度日益上升，常用的电子电路设计和分析软件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我们根据软件功能分为以下几类：

（1）电子电路设计与仿真工具

包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它们可以进行各类电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出，并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。

（2）PCB设计软件

包括Protel、Autium Designer等。这两者功能类似，都包含了原理图绘制、印刷电路板设计、模拟电路与数字电路混合信号仿真、可编程逻辑器件设计等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于电路设计和PCB设计。

（3）IC设计软件

Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC设计领域相当有名的软件供应商，提供的软件都非常适用于深亚微米的IC设计。对于模拟电路而言，普遍使用HSPICE，是因为它的模型最多，仿真的精度也最高，可以满足大多数设计者的需要。

（4）PLD设计工具

PLD是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型：CPLD和FPGA。由于PLD的在线编程能力和强大开发软件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程师可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内，大大缩小了电路的尺寸以及开发周期。

5.总结

模拟电路和数字电路有着诸多显著的区别，辨析清楚两者的区别对电子电路的改进、设计和研发有着十分重要的意义。

人类电子学发展史上第一个被发明出来并得到大规模生产的器件是模拟的。后来随着微电子学的发展，数字技术的成本大大降低，加之计算机对于数字信号的要求，使得数字式的方法在人机交互等领域具有可行性和较高的性价比。当然，尺有所长，寸有所短，模拟电路和数字电路有着各自的优缺点，适用的方向也不同。电子电路的发展，经历了从模拟到数字的进步，但不等于数字电路可以完全取代模拟电路，也不能简单地说哪一个更实用、更有效。我们设计电路时，应该扬二者之长，避二者之短，使两者融为一体、交相辉映（如数模混合电路、数字模拟电路、模拟数字电路），从而达到电路体积更小、功能更强、功耗更低、成本更低、集成度更高、稳定性更好、可靠性更高的理想效果。

参考文献

[1]逄亚清.模拟电路与数字电路区分及实用知识的探讨[J].山东工业技术，2013，12：155.

[2]苏成富.模拟电路与数字电路[J].电子制作，1998，02：17.

[3]张凤鸣.数字模拟电路实训课教学研究[J].太原城市职业技术学院学报，2013，12：22-23.

数字电路范文第4篇

关键词: 电磁脉冲;数字电路;辐照效应;探讨

在电子系统工作中,电磁脉冲是一种常见的电磁干扰源, 具有频谱宽、功率高等特点,如雷电电磁脉冲、静电放电电磁脉冲等。随着科学技术的发展,用电设备的外部电磁环境下日趋复杂,从而使得电子设备或系统将面临着各种自然和人为的电磁骚扰,最终影响到整个电子系统的正常工作。因此,开展电磁脉冲对数字电路的辐照效应和进一步研究抗电磁脉冲的设计原则和防护措施在航天、国防、电子等领域都具有重要意义。

1 电磁脉冲对数字电路的辐照试验探讨

雷电电磁脉冲辐照系统主要由被试电路、界波电磁脉冲模拟器和测试设备三部分构成。其中,有界波电磁脉冲模拟器由前过渡段、脉冲源、后过渡段、平行板段(传输线)和终端器几个部分构成。在试验过程中,首先将受试设备设置在平行板传输线工作空间中,同时,选用LSG-8015雷电浪涌发生器高压脉冲源,这样使之能够产生国际标准IEC 61000-4-5所规定的综合波浪涌电压波形。此外,对被试电路接收的耦合电压的测量,尽可能采用TEK-TDS680B示波器;而对于工作空间内脉冲场的测量,则应采用光纤传输的宽带电场测试系统进行测量, 传输线工作空间中央的电场波形。

跟据以上的试验配置安排,按照以下图一所示的被试电路摆放方向进行辐照试验,然后,再分别测量与非门输入端的波形和与非门输出端的波形。接下来,根据测量要求逐步改变场强的大小,再对与非门的输入与输出端电压波形进行测量。与非门的输入与输出端在场强峰值为8·75kV/m的电压波形辐射。从图可看出,主要当当输入信号是低电平或者输入信号是高电平时受到干扰的情况,其中通道1是输入波形,通道2输出波形。图四中原本处于低电平或高电平的信号,在受到干扰后,产生了振荡,产生了辐照效应先是高频振荡,后为低频衰减振荡。

2 辐照耦合结果

2.1 改变浪涌极性对耦合结果的影响

在磁脉冲对数字电路的辐照试验中,改变浪涌极性前后呈现出以下相同点,同一E水平下,低频振荡的振荡频率、感应波形的高频振荡和持续时间基本相同;器件接收到的U与E仍成线性上升趋势;不同E下的感应电压波形与改变极性前基本相似,都是由高、低频振荡组成。而在不同的极性下,感应结果主要体现在以下方面的不同:电路对于电场的方向就不同,放电极性不同,即相当于天线形状不同。

2.2 改变与非门类型的耦合结果

由于芯片的内部结构在一定程度上决定了耦合结果,将对管脚接收到的感应电压产生一定的影响。因而,在本试验中将同一公司生产的低功耗与非门74LS00肖特基TTL电路替换为74HC00,这两者的感应电压波形基本一致。通过测试不同E下感应电压峰峰值Upp,其试验结果如下表1所示。同一E下,测试了二者的工作波形,供电电池约6V,与非门输入端与CD4047输出端并联,数据显示74HC00的Upp普遍低于74LS00。测试结果为:74HC00输入端高电平仅5V,而74LS00输入端高电平约6V,由此可见,在此电压下,74HC00输入端阻抗比74LS00比更低,其分压也比较低。

2.3 改变EUT方向对结果的影响

将线圈平面旋转90°,改变引线线圈在电磁场中的方向,垂直于磁场方向,使线圈平面平行于电场的传输方向,通过这样的试验设置使得线圈在电磁场中既受到磁场的作用,还受到电场作用。改变电磁场的方向后,随E线性变化在同样E下的U的增长率也有随着变大。因为,在线圈改变方向后,使之同时受到磁场和电场的双重作用,进而使得U会增大。此外,改变方向后,接收到的电压波形几乎没什么变化,与改变极性前极为相似,都是由高、低频振荡组成。只是感应电压波形在改变方向前后有些差异,但是,其高频振荡部分并没有出现太大变化,基本相同,且衰减较快,但低频振荡在改变方向后周期减小,由此可见,改变被试设备的方向对U及波形都有影响。因此,在控制信号传输线上耦合了干扰电压,当电路受到电磁辐照时,引起了地电位的波动,干扰电容的正常运行,该电压会传导到多谐振荡器的充放电电容的两端,改变电容充放电到阈值电压的时间,从而影响多谐振荡器输出方波的高、低电平持续时间及占空比。

3 结语

综上所述,随着电子技术的不断发展与变革,电子系统的工作环境日益复杂,并会影响到数字电路中电子系统的正常工作。电磁脉冲对电路的辐照耦合的因素有接收天线形状、场的强度、阻抗特性、器件电路的内部结构与设备或系统在线上的信号、电磁场中的方向等。电磁脉冲具有功率高、前沿陡、频带宽等特点,其电磁辐射极可能对电子设备造成影响和破设,不利于电子系统的正常、高效运作,甚至在超过一定强度后,电磁脉冲还会会使器件发生潜在性失效或永久性损伤,从而给企业和个人造成经济损失和灾难性事故。因此,在设计计电路及安装系统时,这就要求相关人员必须根据干扰电磁场及系统的特性,借鉴国外先进的设计理念,采取各种有效的防范措施,尽量减小和避免电磁脉冲对数字电路的干扰,确保整个电

子系统的正常、可靠、安全地工作。

参考文献:

[1]周星、程二威、王书平,电磁脉冲对数字电路的辐照法与注入法比较[J].河北大学学报(自然科学版),2010(05).

[2]臧扬、刘文冰、魏明、路潇,FPGA静电电磁脉冲辐照效应试验研究[J].军械工程学院学报,2005(05).

[3]周星、王书平、魏光辉,雷电电磁脉冲对数字电路的辐照耦合试验研究[J].军械工程学院学报,2005(05).

[4]陈海林、陈彬、李正东、段艳涛,电磁脉冲作用下自由空间线缆的感应开路电压[J].强激光与粒子束,2006(01).

数字电路范文第5篇

关键词 寄存器 译码器 计数器 模 波形

中图分类号：TN79 文献标识码：A

1设计要求

汽车在夜间行驶过程中，其尾灯变化规律如下：

（1）正常行驶时，车后6个尾灯全部点亮；

（2）左转弯时，左边3个灯依次从右向左循环闪动，右边3个灯熄灭；

（3）右转弯时，右边3个灯依次从左向右循环闪动，左边3个灯熄灭；

（4）当车辆停车时，6个灯一明一暗同时闪动。

2分析

此电路的设计需要用到译码器74138，计数器74192，移位寄存器74194。用L、R代表输入逻辑变量，L、R的状态表示汽车行驶状态，其值由用户通过控制器设置。用L1，L2，L3，R1，R2，R3表示输出逻辑变量，L1，L2，L3代表左边的三个尾灯，R1，R2，R2代表右边的三个尾灯。

3数字电路

汽车控制电路设计中，计数器74192采用置数法设计为模3计数器，每来3个CP脉冲，Q1，Q0（计数器74192状态输出）输出一个1，使得LD=0， Q1，Q0（计数器74192状态输出）又从00开始计数。即Q1，Q0（计数器74192状态输出）的变化规律是001001001，其周期长度是P=3的序列信号。这一信号将作为移位寄存器74194的串行输入。

（1）汽车正常行驶时。L=0，R=0，译码器74138输出Y0=0，Y1=Y2=1，两移位寄存器74194的S1S0=11（寄存器74194控制端），进行置数操作，由于G2输出为1，所以且取用的并行数据输入端均为1，所以74194（Ⅰ）的QBQCQD（寄存器74194状态输出）与74194（Ⅱ）的QAQBQC（寄存器74194状态输出）均为111，故6个尾灯全亮。

（2）汽车左转弯时。L=0，R=1，这时74138的输出Y1=0，Y0=Y2=1，移位寄存器74194（Ⅱ）的异步清零端D=0，其QAQBQC=000，右灯R1，R2和R3全部熄灭；而74194（Ⅰ）的S1S0=10，将进行左移操作，其左移串行输入端DSL的数码来自计数器74192的Q1端的“001001001…”序列信号。故QDQCQB的变化规律为：100010001100…（假设初始状态为100），所以汽车左转时其尾灯亮灯将这样变化：L1L2L3L1…。

（3）汽车右转时。L=1，R=0，这时74138的输出Y2=0，Y0=Y1=1，移位寄存器74194（Ⅰ）的异步清零端RD=0，其QBQCQD=000， 左灯L1，L2和L3全部熄灭；而74194（Ⅱ）的S1S0=01，将进行右移操作，其右移串行输入端DSR的数码来自计数器74192的Q1端的“001001001…”序列信号。故QAQBQC的变化规律为：100010001100…（假设初始状态为100），所以汽车右转时其尾灯亮灯将这样变化： R1R2R3R1…。

（4）汽车和J薄L=1，R=1，这时74138的输出Y0=Y1=Y2=1，两移位寄存器的S1S0=11，进行置数操作，其并行数据输入端74194（Ⅰ）的B，C，D和74194（Ⅱ）的A，B，C的数值完全由74192的Q0来确定。当Q0=0时，这6个输入端全为1，在时钟CP作用下，6个尾灯同时点亮；而当Q0=1时，6个并行输入端全为0，在时钟CP作用下，6个车灯同时熄灭。由于Q0波形是随CP以两个连续0和一个1交替变化，因此，6个尾灯随CP两个周期亮，一个周期暗的方式闪烁。

4总结

数字电路范文第6篇

关键词：数字电路 在线故障 检测技术

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

数字设备由于电路或自身元件，工作环境等原因，导致数字电路在运行过程出现各种程度的故障，影响数字电路正常工作。传统的数字电路检测主要是利用仪表和人工测试来进行检测分析，耗时较长，检修难度较大，检修效率偏低，不能维持数字电路正常快速运行。因此需要找寻更快速的检测方法，来快速完成数字电路故障检修。

1 数字电路故障特点

数字信号指以多个离散的数值表示的离散信号，而数字电路就是对这些离散的数字信号进行有效处理的电路。其功能主要分为时序型和组合型。在输送界限中指存在简单的组合型电路，没有反馈路线，数据的输送主要取决于输入进的信号，与前期的电路输送不存在必然联系，因此没有进行任何数据记录。而组合型与时序型的区别在于是否有集成数据来体现，时序型电路的主要构成在于触发器拥有的储蓄功能，其状态的表达及记忆主要是通过该电路完成的。在储蓄电路末端一定要进行信号的输出与收取工作，这一现象中由于需要检测的数据较多，最多可高达上千条。而且电路中的元件主要设置在软芯片中，有较多的物理曲线，检测过程会比较复杂，十分不利于对于数字电路的检测。

2 数字电路故障原因

（1）设计未考虑集成参数变化。由于设计时没有充分考虑元件的集成参数变化，导致电子元件使用时出现元件老化、参数性能不稳定甚至降低的不良状况。例如进行简单的数字电路运输只能选取8个同型号电路，但其所带实际电路早已超过指定数值，由于高数值引起的低电压极速上升，会对电路内部元件及系统进行破坏，影响数字电路正常运行，因此高负荷电路的应用是十分重要的。（2）工作环境不佳。大部分的数字电路对于运行环境有一定的要求，如温度不能过高或过低、对于电路要合理控制、工作时间不宜过长，保持环境干燥等，任何的环境变化都会影响数字电路正常运行。另外如果环境中存在较强的电磁干扰，也会导致数字电路无法正常运行。（3）超出使用期限。对数字电路的过度使用，会加速数字电路元件老化，降低数字电路各项使用性能，增加了数字电路发生故障的机率。（4）线路安排不合理。进行电路安装时，由于安排不合理，出现断线、漏线、末端信号计算不准确、电路元件安装失误、放置输送处理不当等，都会严重影响数字电路正常运行，引发线路故障。

3在线电路检测技术

（1）持续观测。持续不断的观察是对电路检测的基础方法，对电源连接，引脚状态，内部元件运行，线路分布，输入末端等进行随时观测。并且在设备通电过后进行随时观察，看内部零件是否出现冒烟、发烫，电源短路的现象。这是在线电路的初步检测方法。（2）分割检测。将整体的数字电路进行分割，独立数字电路单元、功能及构造，将电路各部分独立检测，并进行电源连接，找寻局部障碍，再利用逻辑笔确定障碍部位。以计算数据电路检测为例，可分为区域、计算设备、和数据显示器三个部分。计算数据电路输入计数脉冲，分析译码设备反馈的数据。如试用3线至8线的译码器74LS138与非门构建罗辑函数，还可再与数据显示器连接，检测电路运行是否正常。诸如此类的方法应用，有助于快速找出故障部位。（3）电阻测试。电阻测试主要是针对通电后的电路检测。如电路电源连接后，如果出现发烫、冒烟的现象。为了防止故障的进一步扩散，需要快速阻断电源连接，再对其使用单组检测设备，检查内部输送端口是否正常，电源是否短路等。电阻测试的方法还可用于数字线路、电路地板等进行检测，主要针对的是接触不良、电路短路的故障问题。（4）替换零件。数字电故障极少部分较为隐蔽，如电路中的集成零件性能下降时，采用逻辑电平对于故障点进行找寻比较困难，这时候可以使用替换法，将故障零件用相同型号但质量性能更好的零件进行替换，然后检测故障是否清除，是处理这类隐蔽故障的重要方法。需要注意的是，在进行零件替换期间，一定要切断电源。

4检测注意事项

（1）检测有一定的顺序，不能盲目进行。可首先使用万用表对集成设备及电源进行检测。CMOS设备可以用于对连线、底版、集成线路等进行检测；其次使用直观观察法，对客户进行询问后初步确定大体故障部位，然后通过直接观察，检测设备元件完整情况。然后连接电源，查看是否存在冒烟、发烫等现象，若有应立即拔掉电源，如果一切正常，则需要对电路信号进行测量，找出故障原因；最后可对故障进行合理排除，这种方式常常用于组合电路检测。该方法主要是保持原有的输入，用逻辑笔检测输入电平，比较数值，寻找故障点。如时序型电路检测时，应使用波形方式进行观察，检测时钟信号，有效寻找设备故障。若发现线路与底板故障，应先切断电源，再使用电阻测试法对线路连接点进行检测，看数据是否正常。若是数字电路设备故障，可检测该设备逻辑系统。以较为复杂的MSI为例，可使用专业的检测设备检测数字电路，或者使用替换法用新的装置替换故障部位。（2）由于数字电路设备多样，型号较多，在对不常见型号进行检测时，需参照检测手册，了解数字电路型号，运转功率，引脚名称等，按照检测手册进行检查。同时注意遵守手册的注意事项，更有助于进行故障的排查。

5结语

综上所述，随着数字电路的广泛应用，其故障发生频率也日益增加，数字电路故障检测也越来越重要。检测人员只有不断积累经验，熟练掌握故障检测技术，了解故障形成原因，才能在检测时选出最合适的方法，以最快的速度进行故障排除，保障数字电路正常运行。

参考文献

[1]李珊琼.关于数字电路故障诊断的探讨[J].计算机光盘软件与应用，2014，（7）.

[2]杨迁迁.数字电路在线故障检测技巧与方法探究[J].中国电子商务，2014.

[3]雷振雄.关于数字电路的故障测试方法研究[J].科技致富向导，2013，（14）.

[4]王继业.数字电路在线故障检测方法研究[D].2012.

数字电路范文第7篇

【关键词】数字电路 故障 检测

1 前言

当前，以数字技术为主导的高科技产品已经渗入到日常生活的每个角落，我国的数字电路已经得到大力生产和发展。然而，在数字电路生产和开发阶段，相关人员常常忽视对数字电路的故障检测，由于数字电路的输出和输入口多，电路门和极易元件被密封安装在芯片内，检测人员无法对数字电路中的元件进行故障检测，造成数字电路故障检测的效率很低。因此，数字电路在线故障检测技术显得尤为重要。

2 数字电路的工作原理及故障特点

2.1 数字电路的工作原理

数字信号主要是指在时间上和数值上都离散的信号，数字电路就是专门处理离散的数字信号的电路。数字电路的工作原理就是通过两个状态的电路元器件来表示离散信号，它的基本电路单元相对比较简单。

2.2 数字电路的故障特点

数字电路故障具有复杂性的特点，因此，在数字电路的检测和诊断中，必须要严格依照数字电路规定的顺序进行电路施加测试，根据测试对数字电路进行逐个观察，检查电路是否正常。由于数字电路的测试对象繁多，测试电路的输入和输出变量的数据时可能存在一定程度的偏差，因此需要对数字电路进行逐个检查。

数字电路存在一定的物理缺陷，由于集成电路门和记忆元件是密封安装在芯片里的，导致检测人员无法直接通过肉眼观察数字电路的输入和输出波形，无法检测到电路门和记忆元件的逻辑电平，从而使得检测人员无法迅速检测出数字电路的故障所在。

3 数字电路故障原因

3.1 数字电路老化

数字电路在使用的过程中，由于发生碰撞或摩擦，会在一定程度上使数字电路的元器件受到损坏。数字电路的元器件大部分由金属材料构成，经过长期、反复的使用，会出现一部分元器件老化以及元器件参数性能降低的情况。另外，在高温或者极其严寒的恶劣天气下，一部分数字电路元器件也会发生参数值改变的情况。

3.2 数字电路接触不良

数字电路发生故障的原因有很多，但因数字电路接触不良引起的电路故障所占比重很大。日常生活中的许多保管不善或使用不当的行为，都有可能造成电器的外观被破坏，导致数字电路元件直接暴露在空气中，甚至出现让电器进水的情况，在这种情况下，电器内部的元器件和芯片容易被氧化，最终造成数字电路的电路板发生故障。同时，在数字电路安装时，若出现断线、漏线以及插错电路元器件等事故，这些事故都会造成数字电路产生故障。

3.3 电路受工作环境影响

电路的正常运行离不开良好的运行环境，但由于受到人力和财力方面的制约，有一部分的电路运行环境相对较差，当运行环境的温度、湿度以及电磁场发生改变时，就会导致数字电路发生故障，进一步影响设备的正常工作。

3.4 数字电路元器件过了有效期

数字电路元器件均具有使用期限，只有在规定的使用期限内使用才能保证元器件的正常运行。当电路元器件过了使用的有效期后，元器件无法负荷电路运转，最终会出现元器件性能指标降低、参数发生改变的情况。所以，当数字电路元器件超过使用的有效期限后，数字电路发生故障的频率也会有所提高。

3.5 元器件设计存在缺陷

按道理来说，普通的与非门输出的低电压可以带不超过10个的同类门电路，然而在现实的生活中，普通的与非门所带的同类门个数远远超过了10个。在这种情况下，数字电路输出的低电压将会迅速升高，从而破坏数字电路原有的性能；当电路输出高电平也同样会破坏电路原有的性能。这些问题最终都会导致电路系统无法正常运行。

4 传统的数字电路故障检测方法

4.1 观察检测法

观察检测法适用于有丰富电路故障检测经验的维修人员，主要就是利用肉眼直接观察电路故障的部位，根据电路故障出现的现象判断数字电路发生故障的主要原因。观察检测法在一定程度上为检测提供了便利，节省了维修人员和客户的时间。例如，在日常生活中，家里的电视机突然出现黑屏的现象，维修人员可以通过观察电视机的外观是否损坏、用手触摸电视机外壳的温度、查看电视机插头是否断开、闻闻电视机后盖是否存在异味等，利用这些方法判断电视机的故障部位，最后针对故障部位进行检测，整个故障检测过程方便快捷。

值得注意的是，观察检测法只适用于经验丰富的维修人员，对一些经验不足的维修人员来说，建议不要轻易使用，否则可能会把时间浪费在寻找故障部位上而影响故障的及时维修。

4.2 顺序检测法

顺序检测法在检测数字电路故障时通常可以分为两种检测方法。第一种方法是在电路输入端加上信号，以输入级为起点向输出级方向进行检测，若出现信号中断或出现信号异常的现象时，即电路的故障部位所在。第二种方法是在电路输入级与输出级之间加上信号，若出现信号异常的现象，则以此为节点进行下一段电路的故障检测。当故障被电路节点中隔离出来后，维修人员就可以对故障进行观察，通过利用逻辑探头、逻辑脉冲发生器及电流跟踪器等设备进行检测，从而进一步确定电路故障的具体部位。

顺序检测法具有准确性高的特点，但这种方法在检测时需要花费较多时间，因此已经逐渐被社会淘汰。

4.3 对比检测法

对比检测法是检测数字电路故障时常用的一种检测方法。维修人员若想迅速检测数字电路的故障具体部位，通常会对各个电路的关键节点进行测试，从而得出具体的测试参数，根据相同且能正常运行的电器的各个关键节点，测试其具体参数，再与之前测试的故障电路的参数进行对比，若在对比时出现参数不一样的情况，则出现不一样的部位就是数字电视的故障点所在。

对比检测法虽然在检测数字电路故障时比较常用，但在时间效率方面却相对比较低，由于大部分数字电路发生故障的地方比较细小，维修人员能够快速检测出数字电路故障部位的情况很少。厂家在生产数字电路的过程中，通常会对数字电路的电路板相对细小的部位进行多次加工以保证电路板的质量，而在不容易发生故障的部位则没有进行加固，在这种情况下，维修人员很难判断数字电路发生故障的部位是否在电路板的关键节点上，因此必须进行逐一对比检测，检测的效率就降低了。

4.4 替代检测法

当出现电路比较复杂的情况，维修人员在使用观察检测法、顺序检测法和对比检测法后，依然无法找到故障的具体部位，这时可以考虑使用替代检测法进行数字电路故障检测。替代检测法通常是指将数字电路中的电子元器件用同等类型、同等质量的电子元器件代替，从而达到检测电路故障具体部位的目的。

维修人员只需要把同等类型、同等质量的电子元器件安转到原电路板中，打开电源开关，观察电路板是否可以正常运行。如果电路板可以正常运行，则说明是电子元器件出现故障，数字电路的故障部位很快就能找出；反之，则说明是电路板出现故障，找出电路板故障后，还要对电路板的各个部位进行检查，对故障再做进一步处理。替代检测法与其他检测方法一样，需要花费大量的时间和精力。

5 新型的数字电路在线检测技术

随着电子技术的发展，数字电路的使用性能得到大幅提高。在这样的背景下，导致数字电路抵抗外部环境干扰的能力降低，进一步增加了数字电路发生故障的频率。因此，为了增强数字电路的可靠性，快速检测数字电路中存在的故障，建议使用新型的数字电路在线检测技术。

所谓的“数字电路的在线检测”，主要是指在数字电路正常运行时对电路进行非并发测试和并发测试。非并发测试是在整个电路系统处于正常运行中但其中的子系统并非都处于运行状态下进行的。检测人员通过选择一个离线的子系统，在具有充足时间的情况下对其进行测试。然而非并发性测试无法检测数字电路的瞬态故障及间歇性故障。并发测试是在被测部位与电路系统正常运行的情况下同时进行的，从而完成电路故障检测。

5.1 在线内建自测技术

在数字电路在线故障检测技术方法中，在线内建自检测技术对昂贵的外部设备依赖程度低、故障检测覆盖率高等特点，因此一直备受国内外学者青睐。在线内建自测技术主要用于数字电路的非并发测试，是在数字电路的工作间隙完成对电路的检测的，和传统的只能在离线状态下对电路进行测试的检测方法不同，在线内建自测试可以在电路正常运行时完成对数字电路的故障检测。值得注意的是，使用在线内建自测技术对数字电路进行测试，必须要在电路正常运行的前提下进行。

在线内建自测技术的基本结构如图一所示。当选择器出现的输入是上一级电路的输出响应时，则不进行电路检测。当被测电路处于运转间隙的阶段时，被测电路的输入来源于测试向量发生器，随后对被测电路的输出响应和被测电路的期望值进行对比。若被测电路的输出响应和电路的期望值一样，则说明被测电路无故障存在；反之，则说明被测电路有故障存在。

传统的内建自测技术只能在离线状态下对数字电路进行故障检测，而在线内建自测技术与传统的技术相比，能在数字电路正常工作的情况下进行故障检测，并且能减少数字电路对昂贵的外部设备的依赖，为客户解决I/O端口数量有限的问题，还能降低故障测试时对数字电路造成的损耗。

5.2 全自检在线检测技术

全自检在线测试技术主要由全自检功能模块和全自检检验器两部分组成。全自检功能模块就是被测数字电路，并且要求被测电路中只允许发生单向故障。单向故障主要指数字电路内部的故障导致电路的个别输出由零变为一，或由一变为零的情况，但这两种情况不允许同时发生。在数字电路故障中，单向故障发生的概率较高。在数字电路正常运行时，全自检功能模块接上一级电路的输出响应，对电路的输出进行编码，与此同时，全自检功能模块以自身输出响应电路系统。

全自检检验器主要是根据编码特性对数字电路的编码输出进行检测的。所谓“编码特性”，就是将全自检检验器的编码与数字电路使用的编码对应。比较常见的做法是检测全自检功能模块的编码输出是否存在双尾码。若数字电路输出的是双尾码且只包括{0，1}或{1，0}的编码，则说明数字电路无故障；若数字电路输出的编码包含{0，0}或{1，1}的其中一组，则说明数字电路存在故障。

使用全自检在线检测技术检测数字电路的故障问题，不仅能快速检测出数字电路存在的故障，还能对自身的电路进行故障检测。在全自检在线检测技术电路自身无故障的情况下，数据栏中的电路输出f和g保持双尾码构成形式，因此说明全自检电路无故障。而当校验位补码生成器中出现固定0型故障时，利用全自检技术可以对自身电路进行检测，若数据栏中的电路输出f和g出现了非双尾码的情况，此时说明全自检技术自身出现故障。由于全自检在线检测技术同时具有检测数字电路和检测自身电路故障的优势，因此被运用到航空领域和医疗领域等对可靠性要求极高的场合。全自检在线检测技术的运行原理如图二所示。

5.3 扫描设计在线检测技术

在数字电路的日常应用中，时序电路出现比重相对较大，且一直呈上升趋势，而扫描设计在线检测技术在时序电路故障测试中能快速检测故障，因此扫描设计在线检测技术是当前数字电路设计领域中被广泛运用的具有较高可测性的检测技术。扫描设计的在线检测技术的大体思路是把时序电路分成组合电路与寄存器两个部分，随后使用扫描设计的寄存器替换原有的寄存器，从而形成一个或多个长的移位寄存器链，使时序电路的内部关键节点能够被检测人员观察和控制。

扫描设计在线检测技术主要分为全扫描和部分扫描两大部分。全扫描是指把数字电路中全部的寄存器连接成移位寄存器链；部分扫描是指把数字电路中部分寄存器连接成寄存器链。扫描设计在线检测技术在检测时，通常运用带多路选择器的D型触发器，把时序电路内部的寄存器连接成移位寄存器链，换言之就是将寄存器连接成内部扫描链。

扫描设计在线检测技术的有效运用，能够很好的完成数字电路的非并发测试。在数字电路进行工作运行前，先要对各个扫描单元进行自检测。当控制信号显示为11时，把每个扫描单元的功能DFF串联起来进行测试。测试数据将从SI端口输入，先后经过选择器B―功能DFF―选择器C，最终从SO端口输出。如果从SI端口输入的数据与从SO端口输出的数据一致，就说明数字电路各个单元相关的功能DFF不存在故障。当控制信号显示为00时，把每个扫描单元的功能DFF串联起来进行测试。测试数据将从SI端口输入，先后经过选择器A―测试DFF―选择器C―SO端口输出。如果从SI端口输入的数据与从SO端口输出的数据一致，就说明数字电路各个单元相关的测试DFF不存在故障。测试DFF的测试过程与扫描移入或移出的控制信号一致，并且能够与数字电路正常运行同时进行，从而实现非并发测试。

本文选用ISCAS’89集中的s298进行非并发在线测试，具体测试情况如表一、表二所示。s298中有三个输入端口，六个输出端口以及十四个D型触发器。本次非并发在线测试于s298运行三个周期后进行测试，测试完成后继续运行两个周期。把测试电路的输出情况与在同等初始状态下的直接运行四个周期的数字电路进行对比。表格中的“运行一”代表第一个运行周期，“测试一”表示第一个测试周期。“测试DFF”代表电路各个单元的测试DFF运行情况，把各个DFF的数据写在一起，转化成十六进制。

经过测试发现，表二中s298进行测试时的运行情况与表一中s298无测试时的运行情况基本吻合，数字电路的运行情况没有因非并发测试而改变，因此证明扫描设计在线检测技术在对数字电路进行非并发测试是可行的。

6 结语

综上所述，随着我国科学技术的高速发展，数字电路已经被广泛运用到人们的日常生活中，而对数字电路的故障检测也变得尤为重要。在传统的数字电路检测方法无法满足社会需要的背景下，可以使用在线内建自测技术、全自检在线检测技术、扫描设计在线检测技术等新型的数字电路在线维修技术，及时解决已经出现或可能出现的电路故障，对提高数字电路检测和维修的效率具有重要意义。因此，数字电路的故障检测技术必须要不断完善，才能更好的适应社会发展的需求，为人们的日常生活提供便利条件。

参考文献

[1]薛翠兰.浅析如何应对数字电路故障[J].佳木斯教育学院学报，2011，5（03）：125-126.

[2]严之琦.数字电路故障检测与诊断的策略探讨[J].赤峰学院学报（科学教育版），2011，4（03）：58-59.

[3]沈艳猛.试述数字电路的故障及其诊断[J].黑龙江科技信息，2011，10（04）：186-187.

[4]魏冲，祝益芳，王海军.浅议数字电路故障的特点及诊断技术[J].信息与电脑（理论版），2010，6（08）：198-199.

[5]马宇飞，罗永芳.数字电路故障诊断及维修方法研究[J].科技资讯，2010，14（09）：265-266.

作者单位

数字电路范文第8篇

关键词：数字电路设计 常见问题 注意事项

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02

随着科学技术的飞速发展，新的电子产品和器件层出不穷，21世纪显然已经成为了信息化和数字化的时代。数字地球、数字商场、数字化生存、数字服务等概念早就成为人们生活中屡见不鲜的名词，当前人们日常交往中的很多方面都与数字联系得越来越紧密，比如每一个人的QQ号、身份证号、手机号、IP地址等等都在广泛的数字化。数字已经不再是传统意义上的1、2、3、5…，它们已经成为了区分标示和进行社会管理的重要载体。现在和今后，我们的生活都在进一步进行数字符号化，我们需要的资料和存储的信息都会用这些简单的数字传递复杂的内容，这一系列看似简单的数字承载了我们学习、工作和生活中的很多方面。这些任务的承担都必须以数字电路为根本进行数据信息的采集、分析、区分和处理，从而转化成影响着我们现实社会的数字电路信息符号。现在，数字电路已经十分广泛的深入到社会中的各个领域。近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到当前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。

1 数字电路的噪讯干扰处理

在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。

2 数字技术与模拟技术的融合

因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如，假设将小型的模拟信号增幅后，利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9 mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。

3 数字集成电路的选择

基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。

4 数字电路系统设计

数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计，依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。

5 数字电路的抗干扰措施

在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。

5.1 多余端的处理

数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。

5.2 去耦合滤波器

数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时，就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10～100 μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1 μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。

5.3 接地和安装防范

科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板，分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。

6 结语

数字处理技术和集成电路技术正在飞速的发展，数字电路也得到了越来越广泛的运用，像当前的数字电视、数字照相机等产品已经走进了广大人们生活当中，数字化已经成为了当前科学技术和社会发展的不可逆转的潮流。数字电路设计组成了诸如数字测量系统、数字通讯系统、数字控制系统等等。随着科学技术的不断进步，数字电路的设计带来的成果和发挥的影响力将会越来越受到重视。

参考文献

[1] 王华奎.电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2] 李明.数字电路的组成和设计[J].科技创新导报，2011（32）：121-122.

数字电路范文第9篇

【关键词】数字电路设计；常见问题；注意事项

近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。

1.数字电路的噪讯干扰处理

在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量， 即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。

2.数字技术与模拟技术的融合

因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如， 假设将小型的模拟信号增幅后， 利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。

3.数字集成电路的选择

基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍，抗干扰能力强，故障率和功耗率都很低，输出电阻低，输出特性好，稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。COMS系列器件的工作电压在3～18V之间，TTL系列的工作电压是5V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大， 所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。

4.数字电路系统设计

数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计， 依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。

5.数字电路的抗干扰措施

在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。

5.1多余端的处理

数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。

5.2去耦合滤波器

数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时， 就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10-100μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。

5.3接地和安装防范

科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有（下转第206页）（上接第75页）数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板， 分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。

6.结语

数字电路范文第10篇

关键词：超混沌数字电路 数字供应链 超混沌系统

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0078-02

混沌系统由于对初值、参数的敏感性，轨迹的伪随机性、不可预测性和遍历性，在保密信息中有广泛运用前景。本文尝试将数字混沌系统引入数据量巨大的云环境数字供应链的传输调制端，通过优化电路设计，在一定精度下避免其动力学退化的问题。

1 系统的动力学行为研究

1.1 系统的扩展

经典系统是一个典型三维自治非线性系统，可表述为：

上式中常数为控制参数，状态变量有。当系统参数时，系统处于混沌状态。

将系统从维度增加一并获取反馈至，可以获得四维系统。

上式中常数为系统参量。

1.2 四维系统性能分析

（2）式中的四维系统是一个耗散系统散度为：

当，且时，初始体积的体积元在时间时收缩为体积元，即一个吸引子上。

四维系统的矩阵为：

可见该四维系统具有唯一的平衡点，平衡点处的特征值为。平衡点是不稳定的鞍结点。

从解可以看出，该四维系统正Lyapunov指数有两个，系统处于超混沌状态其Lyapunov维数为公式

由解可看出，Lyapunov维数是分数，说明该系统属于超混沌系统的范畴。

2 数字混沌信号的生成规则

2.1 超混沌系统的离散化

混沌系统的时域波形具有非周期性，可以通过低通滤波等简单方法提取。将图1三维Lorenz系统进行快速傅里叶变换，根据变换结果归一化处理，得出带宽比较图如图1所示。

从图1中可以看出，三维Lorenz系统带宽较超系统带宽窄。

2.2 离散仿真算法的不足

离散化混沌系统采用式（7）的快速数字差分算法：

其中为采样时间，将其变形可得：

上式中为采样频率。由于这类系统采样频率较低（仅为100Hz），精度有限，故相空间出现了锯齿状轨迹。

2.3 优化的一阶离散化方程

采用一阶差分公式（7）将超混沌系统（2）的微分方程组离散化，迭代规则如下：

在（9）式中采样频率能同时作用于混沌系统的线性项和非线性项。

3 超混沌系统的数字电路设计（如图2）

本数字混沌系统的采样频率为增益模块Gain（fs）取值的倒数。此时的采样频率取值为1000Hz，设定初值为（0，1，1，0）。本电路构成一个数字积分反馈网络，将x， y， z， w信号反馈到数据选择器。

4 超混沌数字电路实验结果

在通过实验将混沌时间序列各向量在数字电路示波器中显示，如图3所示。从该实验结果上看，各向量时间序列具备较好的混沌属性，能够运用于混沌的调制或加密。

在采样频率过低的条件下，不能获得超混沌，没有可控的收敛信号轨迹，没有得到超混沌吸引子相图，故没有得到理想的实验结果。如图4所示。

在采样频率取值为1000Hz时，从各平面相图5看出，实验结果比较理想，各吸引子的形状、幅值

都。

通过实验可以看出，虽然理论推断上，更高的采样频率能反映超混沌系统的动力学特性，取得越大，离散化后的系统就越能精确反映原系统的动态特性，在采样频率取值为1000Hz时获得的实验结果最为理想，也最具实用价值。这与本文第二章论证的数字混沌信号生成规则是相吻合的。

5 结语

本文基于现代数字信号处理技术，在数字供应链的应用环境中，通过优化的离散化方程改进了数字电路，设计实现了超混沌系统族的数字电路。设计的数字电路在实际应用中可以通过通过增益模块和常数模块的调整实现混沌系统的参数配置而改变超混沌的离散特性，可移植性较好。实验结果较为理想，电路运行得到的相图与Matlab模拟仿真相近。

参考文献

[1]Lorenz Edward Norton.Deterministic nonperiodic flow[J].Journal of Atomsphere Science. 1963，20：130-141.

[2]王兴元，王明军.三种方法实现超混沌Chen系统的反同步[J].物理学报，2007，56（12）：6843-6850.