你了解什么是真正的數(shù)字電路嗎?
數(shù)字電路的發(fā)展與模擬電路一樣經(jīng)歷了由電子管、半導(dǎo)體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發(fā)展比模擬電路發(fā)展的更快。從60年代開始,數(shù)字集成器件以雙極型工藝制成了小規(guī)模邏輯器件。隨后發(fā)展到中規(guī)模邏輯器件;70年代末,微處理器的出現(xiàn),使數(shù)字集成電路的性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
數(shù)字集成器件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(dǎo)體材料,例如砷化鎵等。
邏輯門是數(shù)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(jīng)過不斷改進(jìn),至今仍為主要的基本邏輯器件之一。隨著CMOS工藝的發(fā)展,TTL的主導(dǎo)地位受到了動搖,有被CMOS器件所取代的趨勢。
近幾年來,可編程邏輯器件PLD特別是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的飛速進(jìn)步,使數(shù)字電子技術(shù)開創(chuàng)了新局面,不僅規(guī)模大,而且將硬件與軟件相結(jié)合,使器件的功能更加完善,使用更靈活。
數(shù)字電路或數(shù)字集成電路是由許多的邏輯門組成的復(fù)雜電路。與模擬電路相比,它主要進(jìn)行數(shù)字信號的處理(即信號以0與1兩個狀態(tài)表示),因此抗干擾能力較強(qiáng)。數(shù)字集成電路有各種門電路、觸發(fā)器以及由它們構(gòu)成的各種組合邏輯電路和時序邏輯電路。一個數(shù)字系統(tǒng)一般由控制部件和運(yùn)算部件組成,在時脈的驅(qū)動下,控制部件控制運(yùn)算部件完成所要執(zhí)行的動作。通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器,數(shù)字電路可以和模擬電路互相連接。
用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(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?,F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。從整體上看,數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。
特點(diǎn)
1、 同時具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能
數(shù)字電路是以二進(jìn)制邏輯代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ),使用二進(jìn)制數(shù)字信號,既能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算又能方便地進(jìn)行邏輯運(yùn)算(與、或、非、判斷、比較、處理等),因此極其適合于運(yùn)算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等應(yīng)用。
2、 實(shí)現(xiàn)簡單,系統(tǒng)可靠
以二進(jìn)制作為基礎(chǔ)的數(shù)字邏輯電路,可靠性較強(qiáng)。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。
3、 集成度高,功能實(shí)現(xiàn)容易
集成度高,體積小,功耗低是數(shù)字電路突出的優(yōu)點(diǎn)之一。電路的設(shè)計、維修、維護(hù)靈活方便,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,集成電路塊的功能隨著小規(guī)模集成電路(SSI)、中規(guī)模集成電路(MSI)、大規(guī)模集成電路(LSI)、超大規(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展也從元件級、器件級、部件級、板卡級上升到系統(tǒng)級。電路的設(shè)計組成只需采用一些標(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可編程序邏輯陣列電路,通過編程的方法實(shí)現(xiàn)任意的邏輯功能。
數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、電子計算機(jī)、自動控制、航天等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
數(shù)字電路的分類:
包括數(shù)字脈沖電路和數(shù)字邏輯電路。
前者研究脈沖的產(chǎn)生、變換和測量;后者對數(shù)字信號進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。
數(shù)字電路的劃分:
1.按功能分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。
前者在任何時刻的輸出,僅取決于電路此刻的輸入狀態(tài),而與電路過去的狀態(tài)無關(guān),它們不具有記憶功能。常用的組合邏輯器件有加法器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等。
后者在任何時候的輸出,不僅取決于電路此刻的輸入狀態(tài),而且與電路過去的狀態(tài)有關(guān),它們具有記憶功能。
2.按結(jié)構(gòu)分為分立元件電路和集成電路。
前者是將獨(dú)立的晶體管、電阻等元器件用導(dǎo)線連接起來的電路。
后者將元器件及導(dǎo)線制作在半導(dǎo)體硅片上,封裝在一個殼體內(nèi),并焊出引線的電路。集成電路的集成度是不同的。