數(shù)字電路是處理數(shù)字信號并能完成數(shù)字運算的電路。在電子計算機、電機、通信設備、自動控制、雷達、家用電器、日常電子小產品、汽車電子等許多領域得到了廣泛的應用。

　　1.什么是數(shù)字信號

　　電信號通常分為模擬和數(shù)字信號兩類。模擬信號是連續(xù)變化的，而數(shù)字信號是斷續(xù)變化（即離散）的。

　　數(shù)字信號目前常取二值信息，它用兩個有一定數(shù)值范圍的高或低電平來表示，也可用兩個不同狀態(tài)的邏輯符號如“1”和“0”來表示。典型的數(shù)字信號波形是具有一定幅值的矩形波，當它作用在某些電子電路上時，其半導體器件就會在截止與導通（或飽和）狀態(tài)下工作，這和模擬信號作用于電路時器件工作在線性放大狀態(tài)相比有根本的不同。

　　2.什么是數(shù)字電路

　　處理加工數(shù)字信號的電子電路稱作數(shù)字電路。電路的一般框圖如圖1-1所示，其輸入與輸出的資料以及控制與操作的變量都是數(shù)字信號。

　　圖1-1電路中含有對數(shù)字信號進行傳送、邏輯運算、控制、計數(shù)、寄存、顯示以及信號的產生、整形、變換等不同功能的數(shù)字部件。

?　　數(shù)字電路的特點主要有以下幾方面：

　　·電路結構簡單，容易制造，便于集成、系列化生產，成本低廉，使用方便。

　　·由數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)，工作準確可靠，精度高。

　　·不僅能完成數(shù)值運算，還可以進行邏輯運算與判斷，在控制系統(tǒng)中是不可少的，因此又把它稱作“數(shù)字邏輯電路”。

　　3.數(shù)字電路的分類

　　數(shù)字電路根據(jù)分類方式的不同通常有以下3種分類方法。

　　1.按電路組成結構分類

　　數(shù)字電路按其電路的組成機構分類，可分為：分立組件和集成電路兩類。其中集成電路按集成度（在一塊硅片上包含的邏輯門電路或組件的數(shù)量）分為：小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）和超大規(guī)模（VLSI）集成電路。

　　2.按所用器件分類

　　數(shù)字電路按電路所用器件分類，可以分為：雙極型（如DTL、TTL、ECL、IIL、HTL）和單極型（如NMOS、PMOS、COMS）電路。

　　3.按邏輯功能分類

　　數(shù)字電路按邏輯功能分類，可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。

　　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。

　　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。

? ? ? ?數(shù)字電路的應用

　　目前，數(shù)字電路的應用已極為廣泛。在數(shù)字通信系統(tǒng)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(shù)字電路的邏輯功能，設計出各種各樣的數(shù)字控制裝置；在測量儀表中，可以利用數(shù)字電路對測量信號進行處理，并將測試結果用十進制數(shù)碼顯示出來；尤其在數(shù)字電子計算機中，可以利用數(shù)字電路實現(xiàn)各種功能的數(shù)字信息的處理。數(shù)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。

　　必須指出，數(shù)字電路只能對數(shù)字信號進行處理，它的輸入和輸出均為數(shù)字信號，而大量的物理量幾乎都是模擬信號。因此，首先必須將模擬信號轉換成為數(shù)字信號，才可送給數(shù)字電路進行處理，而且還要把數(shù)字結果再轉換成模擬信號。完成將模擬信號轉換成相應數(shù)字信號的電路稱為模／數(shù)轉換電路；完成將數(shù)字信號轉換成相應模擬信號的電路稱為數(shù)／模轉換電路。

　　應該說明的是，隨著中、大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，成本不斷降低，大量使用通用中、大規(guī)模功能塊已勢在必行。因此，邏輯設計方法在不斷發(fā)展。此外，數(shù)字電路的概念也在發(fā)生變化，例如，在單片計算機中，已將元器件制造技術、電路設計技術、系統(tǒng)構成技術等融為一體，元器件、電路、系統(tǒng)的概念已趨于模糊了。數(shù)字電路和設備隨著新技術的發(fā)展也在不斷變化，類型層出不窮，所以數(shù)字技術是一門發(fā)展很快的學科。本書僅介紹數(shù)字電路與數(shù)字電子技術的基礎。

　　數(shù)字電路與數(shù)字電子技術是一門實踐性很強的技術基礎課，除要掌握基本原理、基本方法以外，更重要的是靈活運用。因此，在學習中要完成一定數(shù)量的習題和配有一定的實驗。只有這樣，才能掌握本課程基本內容、掌握分析問題的基本方法，培養(yǎng)靈活地解決實際問題的能力。