数字电路的优点

数字逻辑电路的用途和特点数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。

把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示"1"，低电平表示"0"。

声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。

能处理数字信号的电路就称为数字电路。

这种电路同时又被叫做逻辑电路，那是因为电路中的"1"和"0"还具有逻辑意义，例如逻辑"1"和逻辑"0"可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。

电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。

这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。

由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。

一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。

数字逻辑电路的第一个特点是为了突出"逻辑"两个字，使用的是独特的图形符号。

数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成的，但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们，而不画出它们的具体电路，也不管它们使用多高电压，是TTL电路还是CMOS电路等等。

按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图，它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。

数字电路中有关信息是包含在0和1的数字组合内的，所以只要电路能明显地区分开0和1，0和1的组合关系没有破坏就行，脉冲波形的好坏我们是不大理会的。

所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能，较少考虑它的电气参数性能等问题。

也因为这个原因，数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等，还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等，这些也都与放大振荡电路不同。

数字电路比模拟电路的优点数字电路比模拟电路的优点1、数字电路结构简单模拟电路处理模拟量是通过电路的结构完成，要解决干扰、失真等等问题，结构复杂，调试也困难。

而数字电路处理模拟量是通过程序完成，只要编程就可以解决这些问题，结构简单，调试方便。

2、数字电路容易标准化不同的信号如果要求不同，目的不同，模拟电路结构就不同，必须改变电路结构，重新制板。

而数字电路则可以在不改变电路结构的情况下，或者仅增加一些标准的辅助处理单元，通过改变程序来适用要求与目的变化。

对于多数量、多种类的信号处理，数字电路的这些优点更为突出。

标准化的最大好处就是成本急剧的下降，构建电路的时间大为缩短。

3、数字电路能够满足对信号保真度的要求现实应用中模拟量的保真度的要求是有一定限度的。

比如电视机，原先的模拟电视机可以将图像信号的保真度做的很高，而现在的液晶电视机看上去也“一样”很清晰，原因不是数字电视的保真度与模拟电视机的一样，而是人的眼睛所能分辨的保真度到了极限，已经看不出二者的差别，感觉足够清晰了。

模拟电路模拟电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。

模拟信号是指连续变化的电信号。

模拟电路是电子电路的基础，它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。

数字电路用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。

逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。

存储器是用来存储二进制数据的数字电路。

从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

TTL集成电路与CMOS集成电路的性能与特点TTL集成电路与CMOS集成电路的性能和特点TTL集成电路使用TTL管，也就是PN结。

功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5VCMOS集成电路使用MOS管，功耗小，工作电压范围很大，一般速度也低，但是技术在改进，这已经不是问题。

就TTL与CMOS电平来讲，前者属于双极型数字集成电路，其输入端与输出端均为三极管，因此它的阀值电压是<0.2V为输出低电平；>3.4V为输出高电平。

而CMOS电平就不同了，他的阀值电压比TTL电平大很多。

而串口的传输电压都是以COMS电压传输的。

1、TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。

在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。

最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

2、CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

3、电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。

4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。

否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。

5、TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。

2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。

COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。

3）COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。

单片机和fpga单片机和FPGA都是现代数字电路开发中的两种核心技术。

虽然它们在不同的领域有着不同的应用，但它们都是数字电路研究和设计领域中的两个重要分支。

本文将分别介绍单片机和FPGA的概念、原理与应用，并比较它们的优点和缺点。

单片机单片机（Microcontroller，简称MCU），是一种高度集成电路芯片，具有CPU、存储器、通信端口、定时器等外设，可以通过代码对其进行码的负载和控制，并控制外接的器件或设备。

单片机的主要优点是方便集成，可靠性高，并且可运行多种应用程序。

常见的单片机主要由以下几部分组成：1.中央处理器（CPU）：负责运行程序指令和控制电器的操作。

2.存储器：存放程序、变量和常量等数据。

3.输入输出（I/O）接口：将信号传输到外部设备或接收外部设备的信号。

4.计时器/计数器：可用于定时或计数。

5.高速串行通讯接口：用于与其他设备进行通信。

单片机应用十分广泛，从家用电器到工业自动化系统都有单片机的身影。

例如，在家用电器方面，它可以被用来控制灯光、计数器、温度、湿度、风扇速度等；在工业自动化系统方面，它可以被用来控制传感器、机器人、闸门等。

FPGAFPGA（Field Programmable Gate Array），中文翻译为现场可编程门阵列，是一种高度灵活的可编程逻辑电路。

FPGA主要由数字逻辑单元（Logic Blocks）、可编程开关（CLB）、输入输出（IO）、内存、数字信号处理器（DSP）、时钟管理单元和片上系统（SoC）等部分组成。

FPGA的优点在于可重构性高、可定制性高、可裸机开发、抗干扰性高。

其缺点在于高成本、功耗高、应用难度相对较大。

FPGA经常被用于计算机硬件加速器，数字信号处理（DSP）、通信网络、航空航天、金融交易中高频交易、机器人控制、医疗等领域。

FPGA和单片机的对比单片机和FPGA的最大区别在于，单片机的逻辑固定，而FPGA的逻辑可以随意编程。

FPGA比单片机更加灵活，适用于数据量较大或计算量较大的应用场合，而单片机适用于简单的控制任务。

数字信号与数字电路的特点
数字信号和数字电路的特点主要有以下几个方面：
1. 数字信号的特点：
离散性：数字信号只在离散的瞬间对模拟信号进行抽样和量度，因此其时间轴是不连续的。

二进制性：数字信号只有高低两种状态，即通常所说的二进制码。

抗干扰能力强：由于数字信号在传输过程中不易受到噪声的影响，因此其抗干扰能力较强。

易于加密和数据处理：数字信号可以进行加密，并且易于进行数据压缩、纠错等处理。

2. 数字电路的特点：
只处理二进制数：数字电路中处理的只有0和1两种状态，对应着高低电平。

逻辑运算能力强：数字电路可以进行逻辑运算，这是其相对于模拟电路的一大优势。

集成度高：由于数字电路中的元件可以做得非常小，因此可以在很小的面积上集成大量的元件，实现复杂的电路功能。

稳定性好：数字电路中的元件参数一般比较稳定，因此电路的性能也比较稳定。

可进行大规模定制：数字电路可以根据需要进行大规模定制，以满足各种不同的需求。

以上是数字信号和数字电路的主要特点，这些特点使得它们在现代通信、计算机等领域有着广泛的应用。

数字逻辑电路的分类与特点从整体上来看，数字逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

在逻辑功能方面，组合逻辑电路在任一时刻的输出信号仅与当时的输入信号有关，与信号作用前电路原来所处的状态无关；而时序逻辑电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。

在电路结构方面，组合逻辑电路仅由若干逻辑门组成，没有存储电路，也没有输出到输入的反馈回路，因而无记忆能力；而时序逻辑电路除包含组合电路外，还含有存储电路，因而具有记忆能力。

在时序逻辑电路中，存储电路常由触发器组成，根据这些触发器时钟接法的不同，时序分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。

在同步时序逻辑电路中，存储电路内所有触发器的时钟输入端都接同一个时钟脉冲源，因而，所有触发器的状态（即时序逻辑电路的状态）的变化都与所加时钟脉冲信号同步。

在异步时序逻辑电路中，没有统一的时钟脉冲，某些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连，这些触发器的状态变化与时钟脉冲同步，而其他触发器状态的变化并不与时钟脉冲同步。

同步时序电路的速度高于异步时序电路，但电路结构一般较后者复杂；而异步时序电路的瞬时功耗要小于同步时序电路，但各触发器不同时翻转，容易引发事故。

数字电路研究和处理的对象是数字信号，而数字信号在时间上和数值上均是离散的，因而数字电路中的电子器件通常工作在饱和区和截止区，信号通常只有高电平和低电平两种状态。

这两种状态可用二进制的1和0来表示，因而可以用二进制对数字信号进行编码。

由于数字信号的高电平和低电平表示的都是一定的电压范围，所以我们可以着重考虑信号的有无，而不必过多关心信号的大小。

数字电路主要研究电路单元系统的输入和输出状态之间的逻辑关系，即逻辑功能。

数字电路的以上特点，决定了数字电路具有速度快、精度高、抗干扰能力强和易于集成等优点，在当今的自动控制、测量仪表、数字通信和智能计算等领域，都得到了相当广泛的应用。

同步和异步时序电路的优缺点同步和异步时序电路是数字电路中常用的两种时序控制方式。

它们在实际应用中各有优缺点，下面将分别进行介绍。

同步时序电路是指所有时序元件使用的是同一个时钟信号，各个元件在时钟的上升沿或下降沿进行状态转换。

同步时序电路具有以下优点：1. 稳定性好：同步时序电路中所有元件都受到同一个时钟信号的控制，因此元件之间的状态转换是有规律可循的。

这样可以避免由于信号传输延迟等原因引起的不稳定性问题。

2. 可靠性高：同步时序电路中的状态转换是在时钟信号的控制下进行的，所有元件在同一个时刻进行状态转换，因此不会出现因为某个元件状态转换出错而导致整个系统功能失效的情况。

3. 设计灵活性强：同步时序电路中的各个元件之间是通过时钟信号进行同步的，因此可以方便地对系统进行扩展和修改，只需要调整时钟信号的频率或者引入新的时钟信号即可。

然而，同步时序电路也存在一些缺点：1. 时钟频率限制：同步时序电路中所有元件都受到同一个时钟信号的控制，因此时钟频率的选择对整个系统的性能有很大影响。

如果时钟频率过高，会增加系统的功耗和成本；如果时钟频率过低，会降低系统的运行速度。

2. 时钟分配问题：当系统中的元件数量较多时，会出现时钟信号的分配问题。

由于时钟信号需要同时传输到各个元件，因此会增加布线的复杂度和功耗。

异步时序电路是指各个时序元件的状态转换不依赖于统一的时钟信号，而是根据元件自身的输入信号进行控制。

异步时序电路具有以下优点：1. 灵活性强：由于异步时序电路不依赖于统一的时钟信号，因此每个元件的状态转换可以根据需要进行调整，提供了更大的设计灵活性。

2. 节约功耗：异步时序电路只有在需要进行状态转换时才会进行，而不是像同步时序电路那样在每一个时钟周期都进行状态转换。

这样可以节约功耗，提高系统的能效。

3. 抗干扰能力强：由于异步时序电路中各个元件的状态转换不依赖于统一的时钟信号，因此可以减少由于干扰信号对时钟信号的影响，提高系统的抗干扰能力。

模拟电子技术与数字电子技术优势对比作者：任志刚来源：《电子技术与软件工程》2015年第03期摘要电子技术是目前在工业领域中应用最为广泛的技术，主要的两个方面有信息电子技术和电力电子技术。

信息电子技术由数字电子技术与模拟电子技术两部分构成。

两者在技术领域中都有着比较广泛的应用，文章分析两者在不同领域的应用优势，探讨了两者的优势对比。

【关键词】模拟电子技术数字电子技术优势对比在很多领域中，电子技术都有着广泛的应用。

其中模拟电子技术处理的是在时间和数值上连续变化的信号，而数字电子技术处理的是离散的数字信号。

根据两者所处理的信号不同，在其各自优势对比方面就显得比较明显。

下文将分析两者在不同领域的应用优势，并对两者的优势进行对比分析。

1 模拟电子技术分析与应用电子技术一般主要应用于电路中，电路的放大器，反馈期以及后期的电流增益等。

这些电子技术是以基本的元器件为基础的，从而实现电路所需功能。

在自然界中，一般以模拟和数字两种方式来作为基础的分析方向。

模拟实际上就是连续的，而数字则是不连续。

模拟电子技术，实际上就是针对连续的电子信号进行处理的。

在模拟电子技术使用的领域中，其使用范围最为广泛，在电路以及工业控制设备中，模拟电子技术都有所应用。

但是，模拟电路一般造价相对较低，使用的技术也会比较娴熟，其传输的效果还是有一定的差异。

由于容易受到噪声的影响，对于信号的接收效果也是产生了一定的影响。

2 数字电子技术分析与应用数字电子技术一般应用于对于精度要求较高的设备中，数字电子技术是一种相对技术，即通过抽样定理，对模拟信号进行抽样，从而形成相对精度较高的电子信号。

在数字电视中，使用的就是数字电子技术，可以将信号的传播精度有效提高，并且在传输的过程中，可以减少噪声对于信号的影响。

在加密过程中，由于数字信号可以使用较高级的加密系统，因此对于信号传递的安全性，数字电子技术有一定的保障。

数字电视的推广，实际上就是由于信号传播一般都要使用译码和解码的过程，而收到噪声影响的越少的信号，其还原和解码的过程就越简单。

简述数字电路的优点简述数字电路的优点数字电路作为一种重要的电子技术，在当前现代化的科技社会中发挥着重要的作用。

下面将从以下几个方面简述数字电路的优点：1. 可编程性数字电路不像模拟电路那样需要手动调节元器件，可以使用程序进行控制。

现今的FPGA和ASIC器件可编程性非常强，可以支持多种不同的数字算法和协议。

在数字信号处理中，数字电路的可编程性尤为重要，因为信号处理技术正在快速发展，而数字电路的可编程性使其能够通过简单地修改代码来实现新的信号处理算法。

2. 可靠性数字电路可以使用应用程序实现，这使得他们比传统的模拟电路更具有可靠性。

数字电路中没有任何动态组件，例如电子管、电容器、变压器或任何机械部件，使其更加稳定而不像模拟电路一样容易受环境变化的影响。

此外，数字元件使用的集成电路工艺是高度工艺规范的，因此可以得到更加稳定和可靠的电路。

3. 更高的精度和准确性数字电路与模拟电路相比，具有更高的精度和准确性。

在数字电路中，信号被转换成二进制代码，这就消除了任何模拟电路中的噪声。

这使得数字信号处理通常更加精确和准确，从而使得数字电路在许多成熟的控制和监测系统中得到广泛应用。

4. 更快的响应时间另一个数字电路的优点是其响应时间非常快。

数字信号通过由各种逻辑门构成的数字电路，可以实现快速计算和操作。

在数字信号处理和数字通信中，快速响应时间非常重要，因为它可以为需要快速数据传输或要求快速反馈控制的应用程序提供更高的实时性。

总而言之，数字电路在可编程性、可靠性、精度和准确性、响应时间等方面都有着重要的优点，因此得到了广泛的应用。

然而，数字电路中存在缺陷，如可能出现的干扰、功耗问题等。

这些问题是数字电路设计者必须继续研究和解决的领域。