【百科】数字电路
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用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路,或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能,所以又稱數(shù)字邏輯電路。現(xiàn)代的數(shù)字電路由半導體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構造而成。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值數(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。
目錄
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編輯本段 數(shù)字電路的發(fā)展
從前面的介紹,大家已經(jīng)了解到數(shù)字電路是以二值數(shù)字邏輯為基礎的,其工作信號是離散的數(shù)字信號。電路中的電子晶體管工作于開關狀態(tài),時而導通,時而截止。 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,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的主導地位受到了動搖,有被CMOS器件所取代的趨勢。 近年來,可編程邏輯器件PLD特別是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的飛速進步,使數(shù)字電子技術開創(chuàng)了新局面,不僅規(guī)模大,而且將硬件與軟件相結合,使器件的功能更加完善,使用更靈活。編輯本段 數(shù)字邏輯電路分類
按功能來分:1、組合邏輯電路
簡稱組合電路,它由最基本的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(tài)隨著輸入狀態(tài)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(shù)據(jù)選擇器等都屬于此類。2、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(qū)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(tài)有關。它類似于含儲能元件的電感或電容的電路,如觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)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(shù)字電路和集成數(shù)字電路。 按集成電路的集成度進行分類,可分為小規(guī)模集成數(shù)字電路(SSI)、中規(guī)模集成數(shù)字電路(MSI)、大規(guī)模集成數(shù)字電路(LSI)和超大規(guī)模集成數(shù)字電路(VLSI)。 按構成電路的半導體器件來分類,可分為雙極型數(shù)字電路和單極型數(shù)字電路。編輯本段 數(shù)字電路的特點
1、 同時具有算術運算和邏輯運算功能 數(shù)字電路是以二進制邏輯代數(shù)為數(shù)學基礎,使用二進制數(shù)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。 2、 實現(xiàn)簡單,系統(tǒng)可靠 以二進制作為基礎的數(shù)字邏輯電路,簡單可靠,準確性高。 3、 集成度高,功能實現(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(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(xiàn)任意的邏輯功能。編輯本段 數(shù)字電路的應用
數(shù)字電路與數(shù)字電子技術廣泛的應用于電視、雷達、通信、電子計算機、自動控制、航天等科學技術各個領域。 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)字信號進行算術運算和邏輯運算。 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,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,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。 后者將元器件及導線制作在半導體硅片上,封裝在一個殼體內,并焊出引線的電路。集成電路的集成度是不同的。總結
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