數字電路

用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路稱為數字電路，或數字系統。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數字邏輯電路。現代的數字電路由半導體工藝制成的若干數字集成器件構造而成。

數字電路的發展與模擬電路一樣經歷了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發展比模擬電路發展的更快。從60年代開始，數字集成器件以雙極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。

數字系統

數字系統的構成如圖所示。

數字系統通常由輸入接口、輸出接口、數據處理和控制器構成。輸入接口和輸出接口的主要任務是將模擬量轉換為數字量，或將數字量轉換為模擬量，處理器的主要作用是控制系統內部各部件的工作，使它們按照一定的程序操作。通常以是否有控制器作為區分功能部件和數字系統的標志，凡是包含控制器且能夠按順序進行操作的系統，無論規模大小，一律稱為數字系統。

數字電路特點

1.同時具有算術運算和邏輯運算功能。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，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、中規模集成電路、大規模集成電路、超大規模集成電路、的發展也從元件級、器件級、部件級、板卡級上升到系統級。

數字電路優點：穩定性好、可靠性高、可長期存儲、便于計算機處理、便于高度集成化。

數字電路分類

按功能分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。

前者在任何時刻的輸出，僅取決于電路此刻的輸入狀態，而與電路過去的狀態無關，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、數據選擇器等。

后者在任何時候的輸出，不僅取決于電路此刻的輸入狀態，而且與電路過去的狀態有關，它們具有記憶功能。

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。

數字電路的應用

目前，數字電路的應用已極為廣泛。在數字通信系統中，在圖像及電視信號處理中，都可以用若干個0和1編制成各種代碼，分別代表不同的信息含義。

在自動控制中，可以利用數字電路的邏輯功能，設計出各種各樣的數字控制裝置。在測量儀表中，可以利用數字電路對測量信號進行處理，并將測試結果用十進制數碼顯示出來；尤其在數字電子計算機中，可以利用數字電路實現各種功能的數字信息的處理。數字電子計算機已滲透到國民經濟和人民生活的一切領域，并已帶來了許多方面根本性能的變革。

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。

數字電路識圖技巧

1.是是非非看邏輯。通過閱讀電路說明書來了解邏輯電路的結構組成、功能、用途，也可以通過閱讀真值表，了解輸出與輸入間的“是”或“非”的邏輯關系，掌握各單元模塊的邏輯功能。

2.元器件功能看引腳。數字電路中往往使用具有各種邏輯功能的集成電路，這樣會使整個電路更簡單、可靠。但也為識圖帶來一定困難。因為看不到集成電路內部元器件及電路組成情況，只能看到外部的許多引腳，這些引腳各有各的作用，這些引腳與外部其他元器件或電路連接，以實現一定的功能。實際上很多時候并不需要知道集成電路內部電路組成情況，只需了解外部各引腳的功能即可。集成電路各引腳的功能用文字加以注明，如電路中沒給出文字說明或參數，則應查閱有關手冊，了解集成塊的邏輯功能和各引腳的作用。對一些常用的集成電路，如常用的運算放大器LM三二四，四個兩輸入與非門七四LS零零、五五五時基電路等，讀者應記住各引腳的功能，這對快速、準確識圖有所幫助。

3.功能分解看模塊。對數字電路可按信號流向把系統分成若干個功能模塊，每個模塊完成相對獨立的功能，對模塊進行互作狀態分析，必要時可列出各模塊的輸入、輸出邏輯真值表。

4、綜合起來看整體。將各模塊連接起來，分析電路從輸入到輸出的完整工作過程，必要時可畫出有關工作波形圖，以幫助對電路邏輯功能的分析、理解。

數字電路中研究

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）