數字電路:對數字量進行運算的電路-中文百科頻道

分類

按功能來分

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：輸出值隻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，輸出狀态随着輸入狀态的變化而變化，類似于電阻性電路，如加法器、譯碼器、編碼器、數據選擇器等都屬于此類。

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别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态有關。它類似于含儲能元件的電感或電容的電路，如觸發器、鎖存器、計數器、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

可分為分立元件數字電路和集成數字電路。

按集成電路的集成度進行分類

可分為小規模集成數字電路(SSI)、中規模集成數字電路(MSI)、大規模集成數字電路(LSI)和超大規模集成數字電路(VLSI)。

按構成電路的半導體器件來分類

可分為雙極型數字電路和單極型數字電路。

發展

數字電路的發展與模拟電路一樣經曆了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發展比模拟電路發展的更快。從60年代開始，數字集成器件以雙極型工藝制成了小規模邏輯器件。随後發展到中規模邏輯器件；70年代末，微處理器的出現，使數字集成電路的性能産生質的飛躍。

數字集成器件所用的材料以矽材料為主，在高速電路中，也使用化合物半導體材料，例如砷化镓等。

邏輯門是數字電路中一種重要的邏輯單元電路。TTL邏輯門電路問世較早，其工藝經過不斷改進，至今仍為主要的基本邏輯器件之一。随着CMOS工藝的發展,TTL的主導地位受到了動搖，有被CMOS器件所取代的趨勢。

可編程邏輯器件PLD特别是現場可編程門陣列FPGA的飛速進步，使數字電子技術開創了新局面，不僅規模大，而且将硬件與軟件相結合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。

數字電路或數字集成電路是由許多的邏輯門組成的複雜電路。與模拟電路相比，它主要進行數字信号的處理（即信号以0與1兩個狀态表示），因此抗幹擾能力較強。數字集成電路有各種門電路、觸發器以及由它們構成的各種組合邏輯電路和時序邏輯電路。一個數字系統一般由控制部件和運算部件組成，在時脈的驅動下，控制部件控制運算部件完成所要執行的動作。通過模拟數字轉換器、數字模拟轉換器，數字電路可以和模拟電路互相連接。

特點

同時具有算術運算和邏輯運算功能

數字電路是以二進制邏輯代數為數學基礎，使用二進制數字信号，既能進行算術運算又能方便地進行邏輯運算（與、或、非、判斷、比較、處理等），因此極其适合于運算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等應用。

實現簡單，系統可靠

以二進制作為基礎的數字邏輯電路，簡單可靠，準确性高。

集成度高，功能實現容易

集成度高，體積小，功耗低是數字電路突出的優點之一。電路的設計、維修、維護靈活方便，随着集成電路技術的高速發展，數字邏輯電路的集成度越來越高，集成電路塊的功能随着小規模集成電路（SSI）、中規模集成電路（MSI）、大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電路（VLSI）的發展也從元件級、器件級、部件級、闆卡級上升到系統級。電路的設計組成隻需采用一些标準的集成電路塊單元連接而成。對于非标準的特殊電路還可以使用可編程序邏輯陣列電路，通過編程的方法實現任意的邏輯功能。

應用

數字電路與數字電子技術廣泛的應用于電視、雷達、通信、電子計算機、自動控制、航天等科學技術各個領域。

分析方法

數字電路主要研究對象是電路的輸出與輸入之間的邏輯關系，因而在數字電路中不能采用模拟電路的分析方法，例如，小信号模型分析法。由于數字電路中的器件主要工作在開關狀态，因而采用的分析工具主要是邏輯代數，用功能表、真值表、邏輯表達式、波形圖等來表達電路的主要功能。

随着計算技術的發展，為了分析、仿真與設計數字電路或數字系統，還可以采用硬件描述語言，使用如ABEL語言等軟件，借助計算機來分析、仿真與設計數字系統。

測試技術

數字電路在正确設計和安裝後須經嚴格的測試方可使用。事實上，在邏輯設計階段就應該考慮到數字電路的測試。如果對電路的測試目的隻是為了檢查電路是否發生了故障，則稱這種測試為數字電路的故障檢測；對電路的邏輯功能的測試稱為功能測試或靜态測試；對電氣特性或時間特性的測試稱為動态測試；如果測試的目的不僅是為了檢查電路是否有故障，而且還要确定發生故障的部位，則稱這種測試為故障定位。