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數字電路
(進行算術和邏輯運算的電路)
鎖定
- 中文名
- 數字電路
- 外文名
- digital circuit
- 別 名
- 數字系統,數字邏輯電路
- 構成材料
- 半導體工藝製成的數字集成器件
數字電路發展
數字電路的發展與模擬電路一樣經歷了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發展比模擬電路發展的更快。從60年代開始,數字集成器件以雙極型工藝製成了小規模邏輯器件。隨後發展到中規模邏輯器件;70年代末,微處理器的出現,使數字集成電路的性能產生質的飛躍。
邏輯門是數字電路中一種重要的邏輯單元電路 。TTL邏輯門電路問世較早,其工藝經過不斷改進,仍為主要的基本邏輯器件之一。隨着CMOS工藝的發展,TTL的主導地位受到了動搖,有被CMOS器件所取代的趨勢。
數字電路或數字集成電路是由許多的邏輯門組成的複雜電路。與模擬電路相比,它主要進行數字信號的處理(即信號以0與1兩個狀態表示),因此抗干擾能力較強。數字集成電路有各種門電路、觸發器以及由它們構成的各種組合邏輯電路和時序邏輯電路。一個數字系統一般由控制部件和運算部件組成,在時脈的驅動下,控制部件控制運算部件完成所要執行的動作。通過模擬數字轉換器、數字模擬轉換器,數字電路可以和模擬電路互相連接。
數字電路分類
按功能來分:
數字電路組合邏輯電路
簡稱組合電路,它由最基本的邏輯門電路組合而成。特點是:輸出值只與當時的輸入值有關,即輸出惟一地由當時的輸入值決定。電路沒有記憶功能,輸出狀態隨着輸入狀態的變化而變化,類似於電阻性電路,如加法器、譯碼器、編碼器、數據選擇器等都屬於此類。
數字電路時序邏輯電路
簡稱時序電路,它是由最基本的邏輯門電路加上反饋邏輯迴路(輸出到輸入)或器件組合而成的電路,與組合電路最本質的區別在於時序電路具有記憶功能。時序電路的特點是:輸出不僅取決於當時的輸入值,而且還與電路過去的狀態有關。它類似於含儲能元件的電感或電容的電路,如觸發器、鎖存器、計數器、移位寄存器、儲存器等電路都是時序電路的典型器件。
按電路有無集成元器件來分,可分為分立元件數字電路和集成數字電路。
按構成電路的半導體器件來分類,可分為雙極型數字電路和單極型數字電路。
數字電路產品特點
1、 同時具有算術運算和邏輯運算功能
2、 實現簡單,系統可靠
以二進制作為基礎的數字邏輯電路,可靠性較強。電源電壓的小的波動對其沒有影響,温度和工藝偏差對其工作的可靠性影響也比模擬電路小得多。
3、 集成度高,功能實現容易
集成度高,體積小,功耗低是數字電路突出的優點之一。電路的設計、維修、維護靈活方便,隨着集成電路技術的高速發展,數字邏輯電路的集成度越來越高,集成電路塊的功能隨着小規模集成電路(SSI)、中規模集成電路(MSI)、大規模集成電路(LSI)、超大規模集成電路(VLSI)的發展也從元件級、器件級、部件級、板卡級上升到系統級。電路的設計組成只需採用一些標準的集成電路塊單元連接而成。對於非標準的特殊電路還可以使用可編程序邏輯陣列電路,通過編程的方法實現任意的邏輯功能。
數字電路應用
數字電路的分類:
包括數字脈衝電路和數字邏輯電路。
數字電路的劃分:
後者在任何時候的輸出,不僅取決於電路此刻的輸入狀態,而且與電路過去的狀態有關,它們具有記憶功能。
2.按結構分為分立元件電路和集成電路。
前者是將獨立的晶體管、電阻等元器件用導線連接起來的電路。
後者將元器件及導線製作在半導體硅片上,封裝在一個殼體內,並焊出引線的電路。集成電路的集成度是不同的。
數字電路分析方法
數字電路主要研究對象是電路的輸出與輸入之間的邏輯關係,因而在數字電路中不能採用模擬電路的分析方法,例如,小信號模型分析法。由於數字電路中的器件主要工作在開關狀態,因而採用的分析工具主要是邏輯代數,用功能表、真值表、邏輯表達式、波形圖等來表達電路的主要功能。
數字電路測試技術
數字電路在正確設計和安裝後須經嚴格的測試方可使用。事實上,在邏輯設計階段就應該考慮到數字電路的測試。如果對電路的測試目的只是為了檢查電路是否發生了故障,則稱這種測試為數字電路的故障檢測;對電路的邏輯功能的測試稱為功能測試或靜態測試;對電氣特性或時間特性的測試稱為動態測試;如果測試的目的不僅是為了檢查電路是否有故障,而且還要確定發生故障的部位,則稱這種測試為故障定位。
數字電路電路研究
數字電路優點
穩定性好:數字電路不像模擬電路那樣易受噪聲的干擾。
可靠性高:數字電路中只需分辨出信號的有與無,故電路的組件參數,可以允許有較大的變化(漂移)範圍。
可長期存儲:數字信息可以利用某種媒介,如磁帶、磁盤、光盤等進行長時期的存儲。