數(shù)字電子電路中的后起之秀是數(shù)字邏輯電路。把它叫做數(shù)字電路是因為電路中傳遞的雖然也是脈沖,但這些脈沖是用來表示二進制數(shù)碼的,例如用高電平表示“ 1 ”,低電平表示“ 0 ”。聲音圖像文字等信息經(jīng)過數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖,它們被稱為數(shù)字信號。能處理數(shù)字信號的電路就稱為數(shù)字電路。
這種電路同時又被叫做邏輯電路,那是因為電路中的“ 1 ”和“ 0 ”還具有邏輯意義,例如邏輯“ 1 ”和邏輯“ 0 ”可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。這種電路除了能進行二進制算術(shù)運算外還能完成邏輯運算和具有邏輯推理能力,所以才把它叫做邏輯電路。
由于數(shù)字邏輯電路有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運算和邏輯推理能力等優(yōu)點,因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領(lǐng)域。一般家電產(chǎn)品中,如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。
數(shù)字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯”兩個字,使用的是獨特的圖形符號。數(shù)字邏輯電路中有門電路和觸發(fā)器兩種基本單元電路,它們都是以晶體管和電阻等元件組成的,但在邏輯電路中我們只用幾個簡化了的圖形符號去表示它們,而不畫出它們的具體電路,也不管它們使用多高電壓,是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。按邏輯功能要求把這些圖形符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖,它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。
數(shù)字電路中有關(guān)信息是包含在 0 和 1 的數(shù)字組合內(nèi)的,所以只要電路能明顯地區(qū)分開 0 和 1 , 0 和 1 的組合關(guān)系沒有破壞就行,脈沖波形的好壞我們是不大理會的。所以數(shù)字邏輯電路的第二個特點是我們主要關(guān)心它能完成什么樣的邏輯功能,較少考慮它的電氣參數(shù)性能等問題。也因為這個原因,數(shù)字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等,還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數(shù)、卡諾圖等等,這些也都與放大振蕩電路不同。
門電路和觸發(fā)器
。 1 )門電路
門電路可以看成是數(shù)字邏輯電路中最簡單的元件。目前有大量集成化產(chǎn)品可供選用。
最基本的門電路有 3 種:非門、與門和或門。非門就是反相器,它把輸入的 0 信號變成 1 , 1 變成 0 。這種邏輯功能叫“非”,如果輸入是 A ,輸出寫成 P=A 。與門有 2 個以上輸入,它的功能是當(dāng)輸入都是 1 時,輸出才是 1 。這種功能也叫邏輯乘,如果輸入是 A 、 B ,輸出寫成 P=A·B ;蜷T也有 2 個以上輸入,它的功能是輸入有一個 1 時,輸出就是 1 。這種功能也叫邏輯加,輸出就寫成 P=A + B 。
把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復(fù)合門電路,如與門加非門成與非門,或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。
數(shù)字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種,所用的電源電壓和極性也不同,但只要它們有相同的邏輯功能,就用相同的邏輯符號。而且一般都規(guī)定高電平為 1 、低電平為 0 。