什么是數字電路

　　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。邏輯門是數字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二進制數據的數字電路。從整體上看，數字電路可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。

　　學習數字電路的重要性

　　隨著社會的進步和科學技術的發展，數字系統和數字設備已廣泛應用于各個領域，大規模，超大規模集成電路技術的不斷完善使得數字電路在現代電子系統的比重越來越大，數字電路建立了根本是信號的數字處理，這門學科現在發展的很快，隨之，數字電路的設計理念也日新月異，可以說現在設備之間的競爭很大程度上就是其數字處理能力的抗衡，是數電工程師在推動系統的變遷，他們是系統的核心競爭力量。

　　現在的超大規模集成芯片已經向系統級芯片的方向發展，FPGA（Field Programmable Gate Array即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點） 已經可以達到ASIC（Application Specific Intergrated Circuits即專用集成電路，是指應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路） 的水平（如XILINX的V2 pro），所以工程師們有了更大發揮空間。說句半玩笑的話，一旦實現軟件無線電，模電的工程師就可以下崗了。因而電子信息技術、計算機技術以及相關技術領域的工程師和技術人員必須掌握數字系統的基礎知識。挑戰和機遇并存，作為當代大學生和有志青年，儲備知識、培養能力是當務之急，因此學好數字電子技術是非常必要的。

　　數字電路的特點

　　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（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。

　　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（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。

　　數字電路的優點

　　1、穩定性好

　　數字電路不像模擬電路那樣易受噪聲的干擾。

　　2、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。

　　3、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。

　　4、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。

　　5、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。

　　數字電路的學習方法

　　數字電路所需的先修課程是電路分析基礎和模擬電路，后續課程是微機原理、微型計算機、接口技術等。

　　數字電路在研究的對象和方法上都跟模擬電路有很大的不同，表1把它們作了一個簡單的對比。

　　顯然，模擬電路和數字電路的差異是很大的，初學者應當在學習方法上作一些改變，以適應數字電路的特點，才能取得良好的效果。

　　1、在數字電路中，所有的變量都歸結為0和1兩個對立的狀態。通常，我們只需關心信號的有或無，電平的高或低，開關的通或斷，等等，而不必理會某個變量的詳細數值。比如電平幅值的微小變化就可能毫無意義。

　　2、數字電路的研究方法以邏輯代數（又稱布爾代數）作為數學基礎。它主要研究輸入，輸出變量之間的邏輯關系，并建立了一套邏輯函數運算及化簡的方法。布爾代數又稱雙值代數，由于其變量取值只有0和1兩種可能，比之模擬電路，數字電路中沒有復雜的計算問題。

　　3、由于數字集成電路技術的高度發展，數字電路更鮮明地體現了管路合一的特點。初學者應充分注意這一特點。一般來說，學習電路結構不是我們的目的，目的是掌握電路功能。