陶文堯

(成都師范學院 四川 成都 610000)

引言

在自然界中，存在著各種各樣，變化多端的物理量，科學界對這些物理量展開了不同類型的研究，最終發(fā)現(xiàn)，這些物理量盡管千變?nèi)f化，但最終還是遵循著某一種變化規(guī)律的，只要順著這種變化規(guī)律進行深入研究，就能將這些物理量分為兩種。其中一種物理量指的是在時間和數(shù)值上都作連續(xù)變化，這種物理量在生活中很常見，比如電視機和收音機等，它們所接收到的一些視頻、音頻信號都是隨時間變化而變化的，很少會發(fā)生劇變，物理學界將其稱為模擬量的物理量，而將表達這種物理量的信號叫做模擬信號，而學術(shù)界中所說的正弦 波信號指的就是它，也被稱為是語音信號。模擬電路指的則是對模擬信號進行傳送、和處理的電路。目前，世界上發(fā)展速度最快的技術(shù)就是科學技術(shù)，而科學技術(shù)中發(fā)展最快的就屬數(shù)字電子技術(shù)，在日常生活中，數(shù)字電子技術(shù)的應用越來越廣泛，筆者在研究了數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷史以后將其分為兩種，一種是模擬電子技術(shù)，另一種是數(shù)字電子技術(shù)，而本文將要研究的就是數(shù)字電子技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展一共有幾個階段，第一個階段是電子管階段，是在20世紀四十年代；第二個階段是晶體管階段，是在20世紀50年代；第三個階段是小型集成電路階段，是在20世紀60年代。如今已經(jīng)進入了第四個階段，也就是大型集成電路階段。這些年來，社會不斷發(fā)展進步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越發(fā)達，這中間離不開數(shù)字電子技術(shù)的推動作用?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，經(jīng)濟發(fā)展的核心競爭力就是科技發(fā)展水平，因此，數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展對我國經(jīng)濟的發(fā)展有很大的影響。

一、概念

(一)數(shù)字電子技術(shù)概述

1.概念

如同前文所述，數(shù)字電子技術(shù)是一種通過將數(shù)字進行邏輯化處理計算與測量以后對信息進行量化的技術(shù)，要想充分研究數(shù)字電子技術(shù)，就必須要了解電子元件電路是如何搭建而成的，還要充分了解電子元件電路在電平高低不同狀態(tài)時應該如何處理，只有將這兩個問題充分解決才能構(gòu)建出完整、穩(wěn)定的數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展依賴于模擬電子技術(shù)的發(fā)展進度，數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字電路，它的邏輯基本構(gòu)成部分就由模擬電子電路中的三極管的飽和和截止狀態(tài)下對應的不同特性組成，大哥三極管等基礎(chǔ)性元件越來越多時，數(shù)字電路中的邏輯也就越來越復雜，但是無論是多復雜的數(shù)字電路，只要順著邏輯將其細分，就可以發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)構(gòu)成仍然不變，還是由各種邏輯門電路組成。由于現(xiàn)代化集成技術(shù)的發(fā)展，將分立的數(shù)字電路的功能進行模塊化組裝，這就使得電路邏輯分析難度大大降低，使研究效率大大提升。

在數(shù)字電子技術(shù)中，數(shù)字電路處理的信號是數(shù)字信號，也就是0、1、2等這些數(shù)字，運用二進制就可以將這些冗雜的數(shù)字表示成一連串的序列組合，而這個轉(zhuǎn)化過程就是我們通常所說的二進制語言。這種轉(zhuǎn)換不但不會在精確度上有所降低，還可以廣泛應用，不管多么復雜的信息系統(tǒng)中，都可以運用這種二進制語言。邏輯門處理單元作為數(shù)字邏輯電路的基本處理單元，它的存儲器一般也是以二進制語言進行存儲的。

目前，無論是人們的日常生活還是在進行高科技產(chǎn)品研發(fā)時，都離不開數(shù)字電子技術(shù)，隨著全球信息化的進程不斷加深，各個行業(yè)，各個領(lǐng)域中，都要或多或少的應用到數(shù)字電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)的應用范圍會隨著時間變化不斷擴大，所以，要想更好的促進經(jīng)濟社會的發(fā)展，更快的促進我國現(xiàn)代化水平的提升，更高層次的滿足我國群眾的需求，更進一步的提升我國的科技創(chuàng)新水平，就一定要對數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展進入深入探析，只有充分發(fā)揮出數(shù)字電子技術(shù)的作用，才能滿足社會發(fā)展的需求，滿足時代進步的需求，滿足市場變化的需求，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的精神與物質(zhì)需求。只有研究出適合數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的方向來，才能使數(shù)字電子技術(shù)獲得歷久彌新的發(fā)展，只有數(shù)字電子技術(shù)越來越先進，科技競爭力才會增強，經(jīng)濟實力才會得到提升，經(jīng)濟競爭力才會提高。

2.特點

由于數(shù)字電子技術(shù)中的電子信號并不是由整齊的信號組成的，而是由一些分散的信號組成的，因此，數(shù)字電子技術(shù)具有以下幾種特點。

第一，抗干擾能力強。首先，因為數(shù)字信號是由離散的信號組合而成的，因此數(shù)字信號的傳輸過程中，波形很少，穩(wěn)定性就會相對增強，受到的干擾也會變少很多，就相當有利于數(shù)字信號傳輸信息，而且在傳輸過程中，很容易就可以捕捉到精確度很高的信息，抗干擾能力很強。而且由于抗干擾性強，傳輸過程中安全性也會相對提升。而模擬信號傳輸就不具備這一優(yōu)勢，模擬信號在傳輸時，使用的波形多，因此穩(wěn)定性很弱，不穩(wěn)定性很強，受到的干擾增多，抗干擾能力弱，不利于傳輸信息，也很難捕捉到高精度信息，安全性很低。模擬信號在傳播時，很難把噪音分離出來，會將大量噪音隨著信息一起傳輸過去，因此具有很強都不穩(wěn)定性，很嚴重影響傳輸質(zhì)量。

第二，可以進行遠距離傳輸。其次，數(shù)字傳輸還包括遠距離的傳播，而在進行遠距離傳播時，數(shù)字信號的安全性很強，由于前文所述的原因，數(shù)字信號的穩(wěn)定性強，因此在進行遠距離數(shù)字傳輸時安全性也很高。

第三，可以有效消除噪音。在數(shù)字信號進行遠距離傳輸時，由于穩(wěn)定性很強，安全性很高，數(shù)字信號在傳輸過程中可以有效的消除噪音，使傳輸質(zhì)量大大提升，尤其是進行遠距離傳輸時，更是可靠。

(二)數(shù)字信號概述

概念:

數(shù)字信號又稱離散信號和脈沖信號。數(shù)字信號的變化是不連貫的，斷斷續(xù)續(xù)的，表現(xiàn)的是一種時間和數(shù)值上的不連續(xù)性變化。學術(shù)界一般將數(shù)字信號分為兩種，一種是電位型信號；另一種是脈沖型信號，數(shù)字信號在這兩種狀態(tài)之間不斷轉(zhuǎn)變。數(shù)字信號在表示數(shù)字一和零時，如果用的是高低兩個電位信號則運用的是電位型表示法，而當數(shù)字信號在表示數(shù)字一和零時運用的是有無脈沖的方法，則此時運用的就是脈沖型表示法。數(shù)字信號的變化都圍繞著1進行，增減值都是1的整數(shù)倍，只有這樣才能具有物理意義。而數(shù)字信號就是這種代表數(shù)字量的信號，在數(shù)字信號中最具有代表性的信號就是方波信號。了解數(shù)字信號，是了解數(shù)字電路的基礎(chǔ)，想要整合好數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)，就必須要將數(shù)字信號最優(yōu)化。

(三)數(shù)字電路概述

1.概念

數(shù)字電路，也就是通常所說的產(chǎn)生、傳送和存儲數(shù)字信號的電路，物理學界將這種電路成為數(shù)字電路。數(shù)字電路從廣義上可以分為兩大類，一類為數(shù)字；一類為脈沖。按照不同的角度可以將數(shù)字電路分為不同的種類。在學術(shù)界共有三種角度來區(qū)分數(shù)字電路。第一種是根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同將其分為立元件和集成兩種；第二種則是根據(jù)半導體器件的構(gòu)成不同將其分為單級和雙極兩種；第三種則是根據(jù)記憶功能的不同將其分為組合邏輯和時序邏輯兩種。

在物理學界，有一種觀點，認為數(shù)字信號等同于電信號，而數(shù)字電路中的脈沖電路則主要是負責脈沖信號的產(chǎn)生和變換，當電信號出現(xiàn)高電壓或低電壓兩種跳動變化時，當高電壓值達到供電電壓，低電壓達到零時，我們就說這種信號的電路為數(shù)字電路。

2.特點

數(shù)字電路具有以下幾種特點:

第一，能完成邏輯運算。數(shù)字電路能完成的運算很多，不只有基礎(chǔ)的加減乘除的基本數(shù)學運算，還能夠完成更高一級的是非邏輯運算，要想建立控制系統(tǒng)，就必須要具備這種邏輯運算能力，因此，學術(shù)界中又將數(shù)字電路稱為數(shù)字邏輯電路。

第二，生產(chǎn)成本低，且方便使用。數(shù)字電路的代碼很簡單，只有兩個，一個是零，一個是一。這就使得數(shù)字電路的生產(chǎn)過程大大簡化，沒有復雜的代碼，工藝復雜性降低，工作效率提升，生產(chǎn)成本隨之降低，同時，由于工藝簡單，使用起來也很方便，操作簡單，一學就會。

第三，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。因為數(shù)字電路的電平信號只有高低兩種，十分簡單，所以制作半導體時也只會制作兩個狀態(tài)，這就使得數(shù)字電路十分穩(wěn)定，抗干擾能力很強，很難受到外界影響，十分可靠。

第四，保密性強。數(shù)字電路中有保密措施，可以對信號進行加密，因此在傳輸信號時安全性大大加強。

第五，運用范圍廣。數(shù)字電路系統(tǒng)是由集成電路組成的，因此應用范圍非常廣，很多領(lǐng)域都可以充分應用數(shù)字電路。

二、數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)勢

數(shù)字信號相較于模擬信號存在很多優(yōu)點，主要可以分為三點，第一是穩(wěn)定性強；第二是使用簡單方便；第三是精確度高。筆者會對這三個優(yōu)勢做詳細說明。

首先是穩(wěn)定性強。數(shù)字信號的組成為芯片為門電路，相較于模擬信號，數(shù)字信號從一開始就將波形進行嚴格限制，因此傳輸過程中安全性很高，穩(wěn)定性很強，抗干擾性很強。

其次是使用簡單方便。因為數(shù)字信號的組成簡單，結(jié)構(gòu)簡潔，因此在進行使用和調(diào)度時難度很低，很方便，易于操作。

最后是精確度高。模擬信號由于是由連續(xù)的信號波構(gòu)成的，因此穩(wěn)定性很差，但是數(shù)字信號不一樣，數(shù)字信號抗干擾性很強，這也使得數(shù)字信號的誤差很小，使得整個數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)很穩(wěn)定，精確度很高。

三、數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應用

數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應用有很多，主要代表性領(lǐng)域有三個，第一個是雷達接收器；第二個是基于USB總線的微波功率測量計，第三是在網(wǎng)絡領(lǐng)域的應用。下面筆者就數(shù)字電子技術(shù)在這些領(lǐng)域中的應用做一個詳細說明：

第一是在雷達接收器中的應用。

第二是基于USB總線的微波功率測量計中的應用。

第三是在網(wǎng)絡領(lǐng)域的應用。

四、結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越發(fā)達的當下，計算機水平得到了飛躍式的提升，技術(shù)創(chuàng)新越來越成為新的核心競爭力所在，人們的生活中越來越多的應用到了數(shù)字電路模式下的信息處理技術(shù)，也正是這項技術(shù)，為人們的生活帶來了很大的方便與實惠。不同于傳統(tǒng)的處理模式，數(shù)字電路在提升信息精準度時靠的是轉(zhuǎn)換信號，充分運用電路處理的模式進行處理，不僅能提升工作效率，還能將結(jié)果最優(yōu)化。因此，必須要注重對數(shù)字電路的設計，在設計數(shù)字電路時，要尤其重視信號反射的完整性問題，因為信號反射是否完整對于整個系統(tǒng)能否順利運行是至關(guān)重要的，只有將信號反射的問題解決好，才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。在實踐中應用數(shù)字電路時，一般按照數(shù)字電路結(jié)構(gòu)可以將其分為兩種，一種是分立的，一種是集成的；如果按照半導體可以將數(shù)字電路分為兩種，一種是單極性；一種是雙極性。從研究中，可以得知，數(shù)字電路十分穩(wěn)定，保密性很強，但是一旦把握不好，就可能會使整個系統(tǒng)癱瘓，所以，必須要對數(shù)字信號和數(shù)字電路進行深入探析，解決數(shù)字信號和數(shù)字電路中的種種實踐問題，使系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定運行。