數字電路

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　　數字電路是指工作在數字信號下的電路。數字電路的組成材料是以數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。

　　數字電路的結構特點：數字電路是以二值數字邏輯為基礎的，其中的工作信號是離散的數字信號。電路中的電子器件，如二極體、三極體（BJT）、場效應管（FET）處於開關狀態，時而導通，時而截止。

　　數字電路在以下幾方面具有自身的特點：

　　(1)在數字信號的狀態及表示方法方面

　　數字信號在時間和數值上均為離散的，在數字電路的基本單元中電壓、電流通常只有兩種狀態，即高電位或低電位，有電流或無電流。這兩種狀態分別用二元量1、0來簡單表示。高電位記為狀態1，低電位記為狀態0。

　　(2)在數字電路研究的主要問題方面

　　數字電路主要研究的是電路的邏輯功能，即輸入信號(由1和0組成)和輸出信號(由1和0組成)之間的關係，這種關係往往反映一些特定的規律，稱為邏輯關係，即電路的邏輯功能。

　　(3)在數字電路中半導體管的工作狀態方面

　　在數字電路中的晶體管多數工作在開關狀態，即工作在飽和區和截止區，而放大區只是中間過渡狀態。

　　(4)在數字電路的分析方法方面

　　主要採用邏輯代數(又稱為希爾代數)作為分析方法，主要用真值表、卡諾圖、邏輯表達式等表示電路的功能。

　　1.發展歷史：與模擬電路一樣，數字電路經歷了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個階段。但數字集成電路比模擬集成電路的發展更快，使數字集成電路的性能產生了質的飛躍。

　　2.器件工藝的發展：邏輯門是一種重要的邏輯單元電路。TTL邏輯門電路問世較早，其工藝經過不斷改進，至今已成為主要的基本邏輯器件之一。隨著MOS工藝特別是CMOS工藝的發展，TTL的主導地位有被CMOS器件所取代的趨勢。近年來，可編程邏輯器件（PLD）特別是現場可編程門陣列（FPGA）的飛速進步，使數字電子技術開創了新局面，不僅規模大，而且將硬體與軟體相結合，使器件的功能更加完善，使用也更加靈活。

　　數字電路組成的一般框圖如圖所示，其數據輸入與輸出的信號以及控制與操作的變數都是數字信號。

　　圖中含有對數字信號進行傳送、邏輯運墓掣算、控制、計數、寄存、顯示以及信號的產生、輸入整形、變換等不同功能的數字部件。在數字電路中，電壓或電流通常只有兩個狀態：高電平或低電平，有電流或無電流。數字信號通常是以時間上或空間上的0、1符號序列來表示。數字電路輸入與輸出的0、1符號序列間的邏輯關係就是數字電路的邏輯功能。因此，數字電路也可以認為是實現各種邏輯關係的電路。

　　數字電路通常由邏輯門、觸發器、計數器及寄存器等邏輯部件構成，可以用來對數字信號進行傳送、邏輯運算、控制、計數、寄存、顯示以及信號的產生、整形、變換等。

　　按電路組成結構的不同，數字電路可分為分立元器件電路和集成電路兩大類。分立元器件電路是最基本的電路，由二極體、晶體管、電阻、電容等元器件組成，並且所有元器件都裸露在外，沒有封裝。隨著集成電路的飛躍發展，分立元器件電路已逐步被取代。集成電路按集成度的大小分為小規模集成電路(SSI，集成度為1～10門／片)、中規模集成電路(MSI，集成度勾10～100門／片)、大規模集成電路(LSI，集成度為100～1000門／片)和超大規模集成電路(VI。SI，集成度大於1000門／片)。集成電路從應用的角度可分為通用型和專用型兩大類，通用型是已被定型的標準化、系列化產品，適用於不同的數字設備；專用型是指為某種特殊用途專門設計、具有複雜而完整功能的產品，只適用於專門的數字設備。

　　按構成電路的半導體器件的不同，數字電路可分為雙極型和單極型電路兩大類。以雙極型器件(如二極體、晶體管)組成的雙極型數字電路又有TTL、DTL、ECL、III。、HTL等多種；以單極型器件(如場效應晶體管)組成的單極型數字電路又有JFET、NMOS、PMOS、CM()S多種。

　　按電路有無記憶功能，數字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。