数字电路-【百科总结】
基本信息：
- 中文名稱：：數字電路
- 別名：：數字系統、數字邏輯電路
- 英文名稱：：Digital Circuit
- 構成材料：：半導體工藝制成的數字集成器件
目錄：
| 1.發展 |
| 2.分類 |
| 3.特點 |
| 4.應用 |
| 5.分析方法 |
| 6.測試技術 |
| 7.電路研究 |
| 8.優點 |
一、發展：
? ? 數字電路 是以 二值數字邏輯為基礎的，其 ‘工作信號’ 是離散的數字信號。電路中的電子晶體管工作于 開關 狀態，時而導通、時而截至。
? ?“數電” 的發展與 “模電”一樣經歷了由：①電子管、②半導體分立器件、③集成電路等幾個時代。
但數電比模電發展的更快，
從60年代開始，數字集成器件以雙型工藝制成了小規模邏輯器件。隨后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。
? ?數字集成器所用的材料以硅材料為主，在高速電路中，也使用化合物半導體材料，例如：砷化鎵等。
? ?邏輯門是數字電路中一種重要的邏輯單元電路，TTL邏輯門問世較早，其工藝經過不斷改進，至今仍為主要的基本邏輯器件之一。
? ?隨著CMOS工藝的發展，TTL有被CMOS器件所取代的趨勢。
? ?近幾年，可編程邏輯器件PLD特別是現場可編程門陳列FPGA的的飛速進步，使數字電子奇數開創了心的局面，不僅規模大，而且將硬件與軟件結合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。
? ?數字電路或數字集成電路是由許多的邏輯門組成的復雜電路。與模電相比較，它主要進行數字信號的處理（既信號以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。
二、分類：
按功能來分：
-
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，輸出狀態隨著輸入狀態的變化而變化，類似于電阻性電路，如加法器、譯碼器、編碼器、數據選擇器等都屬于此類。 -
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回路(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于時序電路具有記憶功能。時序電路的特點是:輸出不僅取決于當時的輸入值，而且還與電路過去的狀態有關。它類似于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。
按電路有無集成原件來分：
- 分立元件數字電路
- 集成數字電路
按集成電路的集成度來分：
- 小規模集成數字電路(SSI)
- 中規模集成數字電路(MSI)
- 大規模集成數字電路(LSI)
- 超規模集成數字電路(VLSI)
按構成電路的半導體器件來分：
- 雙極型數字電路
- 單極型數字電路
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三、特點：
| 同時具有算術運算和邏輯運算的功能 | 數字電路是以二進制邏輯代數為數學基礎，使用二進制數字信號，既能進行算術運算又能方便地進行邏輯運算(與、或、非、判斷、比較、處理等)，因此極其適合于運算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等應用。 |
| 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，溫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。 |
| 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，隨著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著小規模集成電路(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采用一些標準的集成電路塊單元連接而成。對于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。 |
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四、應用：
數字電路與數字電子技術廣泛應用于 電視、雷達、通信、電子計算機、自動控制、航天等技術領域
五、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系，因而在數字電路中不能采用模擬電路的分析方法，例如，小信號模型分析法。
由于數字電路中的器件主要工作在開關狀態，因而采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。
隨著計算技術的發展，為了分析、仿真與設計數字電路或數字系統，還可以采用硬件描述語言，使用如ABEL語言等軟件，借助計算機來分析、仿真與設計數字系統。
六、測試技術：
數字電路在正確設計和安裝后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。
七、電路研究：
數字電路中研究的主要問題是輸出信號的狀態(“0"或"1”)和輸入信號(“0"或"1”)之間的邏輯關系，即電路的邏輯功能。
數字電路的研究方法是邏輯分析和邏輯設計，所需要的工具是邏輯代數。 (在正邏輯下，"0"是低電平，"1"是高電平，高低電平沒有明確的界限)
八、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)范圍。 |
| 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。 |
| 便于計算機處理 | 數字信號的輸出除了具有直觀、準確的優點外，最主要的還是便于利用電子計算機來進行信息的處理。 |
| 便于高度集成化 | 由于數字電路中基本單元電路的結構比較簡單，而且又允許組件有較大的分散性，這就使我們不僅可把眾多的基本單元做在同一塊硅片上，同時又能達到大批量生產所需要的良率。 |
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總結
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