數(shù)字電路基礎(chǔ)


原標(biāo)題:數(shù)字電路基礎(chǔ)
數(shù)字電路是利用電源電壓的高電平和低電平分別表示1和0,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的表達(dá)的電路。以下是對數(shù)字電路基礎(chǔ)的詳細(xì)介紹:
一、數(shù)字電路的基本概念
定義:用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算的電路稱為數(shù)字電路,或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能,所以又稱數(shù)字邏輯電路。
數(shù)字信號:隨時(shí)間不連續(xù)變化的信號,離散變化。與模擬信號(隨時(shí)間連續(xù)變化的信號)相對。
數(shù)值表達(dá):數(shù)字電路中采用的是二進(jìn)制,而在日常生活中,人們常用的數(shù)值表達(dá)方式是十進(jìn)制。
二、數(shù)字電路的基本組成
MOSFET:目前數(shù)字電路基本上都是由MOSFET場效應(yīng)管構(gòu)成的。MOSFET是一種在施加電壓后可以像開關(guān)一樣工作的半導(dǎo)體器件,有P型MOSFET和N型MOSFET兩種。
邏輯門:數(shù)字電路的基本單元電路,如同模擬電路中基本放大電路是模擬電路的基本單元電路。常見的邏輯門包括與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門和同或門等。
三、數(shù)字電路的分類
組合邏輯電路:由基本的邏輯門電路組合而成。特點(diǎn)是輸出值只與當(dāng)前的輸入值有關(guān),即輸出唯一地由當(dāng)時(shí)的輸入值決定。電路沒有記憶功能,輸出狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的變化而變化,類似于電阻性電路。編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器等都屬于此類電路。
時(shí)序邏輯電路:由最基本的邏輯門電路加上反饋邏輯回路(輸出反饋送回輸入)或器件組合而成的電路。與組合邏輯電路最本質(zhì)的區(qū)別在于時(shí)序電路具有記憶功能。特點(diǎn)是輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入值,而且還與電路過去的狀態(tài)有關(guān),類似于含儲(chǔ)能功能的電容或電感電路。觸發(fā)器、寄存器、鎖存器、計(jì)數(shù)器等都屬于此類電路。
四、數(shù)字電路的特點(diǎn)
集成度高:數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的數(shù)字集成器件構(gòu)造而成,隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字邏輯電路的集成度越來越高。
體積小、功耗低:數(shù)字電路具有體積小、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。
設(shè)計(jì)維修方便:數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、維修、維護(hù)靈活方便,電路的設(shè)計(jì)組成只需要采用一些標(biāo)準(zhǔn)的集成電路塊單元連接而成。對于非標(biāo)準(zhǔn)的特殊電路,還可以使用編程邏輯陳列電路,通過編程的方法實(shí)現(xiàn)任意的邏輯功能。
五、數(shù)字電路的應(yīng)用
數(shù)字電路既能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算又能方便地進(jìn)行邏輯運(yùn)算,因此極其適合于運(yùn)算、比較、存儲(chǔ)、傳輸、控制等應(yīng)用。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中,數(shù)字電路得到了廣泛的應(yīng)用,如計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。
綜上所述,數(shù)字電路是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的重要組成部分,具有集成度高、體積小、功耗低、設(shè)計(jì)維修方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),數(shù)字電路的應(yīng)用范圍也越來越廣泛,涉及計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。
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