数字电路

本文我们将从“数字意味着什么？”开始，讲解数字电路的基本设计方法。什么是“模拟”和“数字”。在自然界中，象声音、温度、光等信息是以连续的值进行变化的。这种连续值就称作“模拟”。

而在计算机的世界里，信息是以一段一段的离散值表示的。这种离散值就称作“数字”。

比方说模拟和数字就相当于实数与整数的关系。实数可以表示直线上的每一个点，就象是模拟，而整数只能表示直线上的特定点，就象是数字。

于是，我们把处理连续信息的——模拟信号的电路称作“模拟电路”，把处理离散信息——数字信号的电路称作“数字电路”。

数字电路中逻辑门电路是最基本的电路逻辑元件。所谓“门”就是一种开关，它能按照某些条件去控制电子信号的通过或不通过。门电路的信号输入和信号输出之间存在一定的逻辑关系（因果关系），所以门电路又称为逻辑门电路。

门电路的基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。通过这三种关系，可以实现多种多样的功能。而对于传统的机械手表来说，它的功能单一，所以可以通过数字电子技术使它的功能更加丰富，更符合人们生活的需要。例如，传统机械手表的功能除了可以显示时间之外，还可以增加显示日期、秒表计时和定时闹钟等功能。

数字电路的核心内容就是把一系列连续的信息数字化，或者说是不连续化。在电子技术中，信号可以根据是否连续分为两大类：

模拟和数字电路基础知识汇总

由 cathy 提交于周一, 18 二月 2019 - 09:59

作为一位硬件工程师，必须面对的就是两个基本电路：模拟电路和数字电路。下面我们就来了解一下这两个电路的基本知识。

一、模拟电路与数字电路的定义及特点：

模拟电路（电子电路）

处理模拟信号的电子电路。“模拟”二字主要指电压（或电流）对于真实信号成比例的再现。

其主要特点是：

1、函数的取值为无限多个；

2、当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上）。

3、初级模拟电路主要解决两个大的方面：1放大、2信号源。

【技术干货】数字电路入门：关于时序电路的那些事儿~

由 cathy 提交于周二, 25 十二月 2018 - 11:02

本期是数字电路入门3，我们将讲解「时序电路」，及其核心部件触发器的工作原理。

什么是时序电路？

上期学过的「组合电路」是根据当前输入信号的组合来决定输出电平的电路。换言之，就是现在的输出不会被过去的输入所左右，也可以说成是，过去的输入状态对现在的输出状态没有影响的电路。

这次讲解的「时序电路」和「组合电路」不同。「时序电路」的输出不仅受现在输入状态的影响，还要受过去输入状态的影响。

那么，如何才能将过去的输入状态反映到现在的输出上呢？「时序电路」到底需要些什么呢？人类总是根据过去的经验，决定现在的行动，这时我们需要的就是—记忆。同样，「时序电路」也需要这样的功能。这种能够实现人类记忆功能的元器件就是触发器。按结构和功能，触发器可以分为RS型、JK型、D型和T型。在这里，我们只讲解比较有代表性的类型，RS型和D型。

触发器就象一个跷跷板

触发器的工作方式与日本的“起坐亲子游戏”很象。日本的“起坐亲子游戏”，指的就是公园里的跷跷板。想起跷跷板，就能想象出RS触发器的工作原理。

【技术干货】数字电路入门：关于数字集成电路IC的那些事儿~

由 cathy 提交于周一, 24 十二月 2018 - 10:08

什么是数字集成电路IC？

数字集成电路是指集成了一个或多个门电路的半导体元器件。数字集成电路拥有多个种类，根据用途不同，可分为如下几类。

微处理器(microcomputer)：
进行各种处理的集成电路

存储器：
记录数据的集成电路

标准逻辑IC：
通过集成电路的组合实现各类功能的逻辑电路

专用逻辑IC：
特定用途集成电路，允许用户设计自己专用的逻辑电路

标准逻辑IC”是将逻辑电路的基本要素和可共通使用的功能集合于一体的小规模集成电路，是构成逻辑电路的基本要素。

本期将着重讲解“标准逻辑IC”，学习数字IC的知识。

数字IC和标准逻辑IC

“标准逻辑IC”的种类约有600多种，有最单纯的逻辑电路IC，也有高功能的、含有逻辑运算的IC。

【技术干货】数字电路入门：关于数字电路的那些事儿~

由 cathy 提交于周五, 21 十二月 2018 - 09:39

从本期开始，我们将连载3期讲解数字电路入门的内容。本期是第一期，我们将从“数字意味着什么？”开始，讲解数字电路的基本设计方法。

什么是"模拟"和"数字"

● 在自然界中,象声音、温度、光等信息是以连续的值进行变化的。这种连续值就称作"模拟"。
● 而在计算机的世界里，信息是以一段一段的离散值表示的。这种离散值就称作"数字"。
● 比方说模拟和数字就相当于实数与整数的关系。实数可以表示直线上的每一个点,就象是模拟，而整数只能表示直线上的特定点,就象是数字。

于是，我们把处理连续信息的——模拟信号的电路称作"模拟电路"，把处理离散信息——数字信号的电路称作"数字电路"。

1、如何降低功耗？

(1) 优化方向：

组合逻辑+时序逻辑+存储

(2) 组合逻辑：

（a）通过算法优化的方式减少门电路
（b）模块复用、资源共享

(3) 时序逻辑：

（a）尽量减少无用的register：算法优化、模块复用
（b）非功能性的register不使用带复位reg：数据打拍

(4) 存储：RAM

（a）拆分RAM---------降低功耗
（b）加大位宽降低访问频率-----------选用低主频高密度RAM---节约面积
（c）多端口RAM替换为单端口RAM------------降低面积和功耗
（d）采用共享RAM------------降低面积和功耗

2、如何降低面积？

(1) 优化方向：

组合逻辑+时序逻辑+存储

(2) 组合逻辑：

（a）通过算法优化的方式减少门电路
（b）模块复用、资源共享

(3) 时序逻辑：

形成干扰的基本要素有三个：

(1)干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)

高阻态

高阻态这是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，取决于它后面接的电路。

高阻态的实质：电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大。他的极限可以认为悬空。也就是说理论上高阻态不是悬空，它对地或对电源电阻极大。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。

高阻态的意义：当门电路的输出上拉管导通而下拉管截止时,输出为高电平;反之就是低电平;如上拉管和下拉管都截止时,输出端就相当于浮空（没有电流流动）,其电平随外部电平高低而定,即该门电路放弃对输出端电路的控制。

典型应用：

形成干扰的基本要素有三个：

(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号等。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)

1、抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。

抑制干扰源的常用措施如下：

订阅数字电路

数字电路基础之逻辑电路

关于数字电路，你了解多少？

模拟和数字电路基础知识汇总

【技术干货】数字电路入门：关于时序电路的那些事儿~

【技术干货】数字电路入门：关于数字集成电路IC的那些事儿~

【技术干货】数字电路入门：关于数字电路的那些事儿~

数字电路优化设计：如何降低面积和功耗？如何优化电路时序

谈谈数字电路、单片机中出现的干扰问题及解决措施

高阻态，三态门：也许你听说过我的大名，但却不曾了解我

单片机和数字电路怎么抗干扰