数字电子技术中的数字信号和数字电路

陆军锋

摘要：自改革开放以来，我国科学技术达到了空前的发展。尤其是近年来，随着大规模、超大规模集成电路技术的成熟完善，数字电子技术在现代电子系统中的应用越来越多。数字信号处理是数字电子技术的根本，数字电路是数字电子技术的硬件基础，随着电子技术学科的发展，数字电子技术的设计理念也在快速更新。本文简要分析数字电子技术中数字信号和数字电路的概述，并在此基础上探讨数字数字电路的分类与特点。

关键词：数字电子;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数字电子技术中的数字信号和数字电路的概述

1.1数字信号与数字电路的概念

数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。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称为数字电路，或数字系统。由于它具有邏辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。换句话来说，产生、传递和储存数字信号的电路就叫数字电路，在数字电子技术中，两者是相辅相成，缺一不可的，共同为人们提供数据类的计算服务，十分方便快捷。数字信号是由一个个具体的数据来合成的，这些合成起来的数据能够传达某种信号信息，计算机就是由0和1组装起来的电子信息产品，他们其中所包含的计算过程十分方便，只是有两个数字的相互转换就可以得到人们想要的计算结果。现在，人们研究数字信号，通过人为的操控与计算，可以帮助人们得到想要的结果。

1.2数字电子技术的分析和应用

一般应用于精度较高的设备是数字电子技术。如：在数字电视中，使用的就是数字电子技术，它可将信号的传播精度提高，在传输过程中能减少噪音对于信号的影响。由于数字信号还可以使用较高级的加密系统，因此对于信号传播的安全系数也相对较高，数字技术也有一定的保障。数字电子技术的推广，实则是因为信号在传播过程中一般都要使用编码和解码。而收到极少噪音信号，还原和解码过程也极简单。因此，数字信号的优势也很明显。目前市面上的数字电视便是采用的数字信号进行传输的，所以画面更清晰，效果更好，这就是数字信号的优势体现，康佳电视机现在都是采用数字信号。

2数字电路的类型和主要特点

2.1分立电路和集成电路

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组合逻辑电路和时序逻辑电路

根据系统的组成结构以及运行原理划分：数字电路包括组合逻辑电路以及时序逻辑电路两种。在组合逻辑电路中，电路的状态始终是以元件当前的工作状态为基础，在时间上并不存在延迟，当前的分析只能是基于当前的状态，包括输入和输出两部分，不存在时间上的超前和滞后。而相比之下，时序逻辑电路的状态分析则不仅与当前电路的每个元件状态相关，而且个别元件因为自身的特性，会随着时间的变化呈现出不同的状态，进而使得整个电路在时间上具有“记忆”的动态性，因此，实现同样的逻辑功能，在一定程度上分析时序逻辑电路要比组合逻辑电路的难度要高。

2.3单极性电路和双极性电路

在数字电路上由于半导体组成情况的差异，可以将数字电路分为单极性电路和双极性电路。在数字电路工作时，其内部会形成两种载流子的二极管以及三极管电路，也被称之为双极性电路。单极性电路和双极性电路之间可以实现转换，只需要采用特定的方法，就可以将单极性电路转换为双极性电路。然而在实际工作中，应用单极性电路的情况较多，而单极性电路由于内部结构简单，容易操作等，被广泛应用于各行各业中。双极性电路内部结构复杂，而且在应用的过程中需要考虑多种因素对于电路的影响，要调整好外部周围环境之后才能继续应用。因而，单极性电路成为使用频率较多的电路。

2.4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。

3数字电子技术的应用以及数字信号进行相应的分析和研究

数字电子技术的应用通常是应用于精度较高的设备中。比如：现今的数字电视里面，一般用的都是数字电子技术，它能够帮助提高信号的传播精度，使得能够在进行传播的时候将噪音带给信号的影响降低。因为数字信号也能够应用较高的加密系统，这就使得信号在传播的时候其安全系数就会变得较高，使得能够在一定程度上保障数字技术。数字电子技术能够不断地发展是由于它有着几个的优点，具体分析如下：它在传播的时候，信号通常都是进行译码和解码的，并且在接受信号的时候，它的噪音受？到较少，这就使得信号受到影响较小，还有就是它的还原和解码的步骤也相对较为的简单，不复杂。所以，数字信号的优点也相对较为明确。现今市场上的数字电视都是以数字信号来实现信息的传输的，因此，这就使得数字电视上的画面非常清晰，顾客使用的效果更加的好，所以，这也是数字信号的另一个优点所在。

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得到了广泛应用。在数字信号中，常采用“1”和“0”两种信号表示电平信号和脉冲信号。按照数字电路的结构来分，数字电路可以分为分立电路和集成电路。按照数字电路的半导体器件来分，可以将数字电路分为单极性单路和双极性电路。按照记忆功能来分，可以将数字电路分为时序逻辑电路和组合逻辑电路。数字电路具有稳定性高、保密性好等优势，能够进行大批量生产。

参考文献

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