本文咱们将从“数字意味着什么?”开端,解说数字电路的根本规划办法。什么是“模仿”和“数字”。在自然界中,象声响、温度、光等信息是以接连的值进行改变的。这种接连值就称作“模仿”。
而在计算机的国际里,信息是以一段一段的离散值表明的。这种离散值就称作“数字”。
比方说模仿和数字就相当于实数与整数的联系。实数可以表明直线上的每一个点,就象是模仿,而整数只能表明直线上的特定点,就象是数字。
所以,咱们把处理接连信息的——模仿信号的电路称作“模仿电路”,把处理离散信息——数字信号的电路称作“数字电路”。
图1:模仿与数字的不同
为了将自然界的模仿信息输入到象计算机那样的数字电路,需要将信息数字化(模仿信号→数字信号)。
进行“模仿信号→数字信号”转化的是A/D转化器。A/D转化器按时刻有规则地读取(采样)输入信号,并将其转化成用“0”和“1”体现的数值(2进制)。
为了将接连值(模仿信号)转化为离散值(数字信号),要对模仿信号进行“舍去”和“进位”处理。这种处理构成信息缺失,而产生了差错。而为了削减差错,就需要缩短转化距离和添加转化时的位数。
那么,“把模仿信号数字化”的优点在哪里呢?它的优点就在于,数字信号有较强的抗噪音才能,不简单被损坏,计算机处理起来比较简单。
现在,跟着微处理器功用的不断提高,现已可以高速、很多地处理数字信息。因为在信号传输和再现的过程中都不会构成信号质量下降,从而使数字电路得到了非常广泛的运用。
强壮的“2进制”
数字信号体现数值的办法之一是“2进制”。2进制是以“0”和“1”体现数值的,各位数都是2的阶乘。比方,4位2进制可以体现的整数是从0到15的值(表1)。更大的数值就要经过添加位数来体现了。
表1:10进制的2进制换算
开始在数字信号中运用2进制的原因是因为电路的“开”和“关”可以很方便地用“1”和“0”来表明。而且,开(“1”)和关(“0”)在实践的IC平分别用“H”和“L” 体现高电压状况和低电压状况。
在一般的CMOS %&&&&&%中,当电源电压为5V时,L体现为1.35V以下,H体现为3.15以上。像这样用“0”和“1”表明必定的电压规模,就可以构成在必定规模噪音下,不会产生误操作的结实电路结构。
数字电路抗噪音强的理由,咱们理解了吗?没错,是因为用了2进制来体现数值。
什么是数字电路
数字电路进行逻辑运算,也被称为逻辑电路。
逻辑电路的根本要素只需AND电路、OR电路和NOT电路这3种,经过这`3种电路的不同组合可以做出具有各种功用的电路。
逻辑电路运用逻辑表达式和电路符号(这儿运用MIL符号。其他还有JIS符号。)进行表明。别的,咱们把逻辑电路的输入信号和输出信号的一览表称为真值表。
下面咱们对3种根本逻辑电路进行阐明。
串联电路,AND电路
AND电路也被称为“逻辑与”,只需当两个输入一起为1时,才会输出1。
◇逻辑表达式
用“?”表明 (例)Y=A?B
◇电路符号
◇真值表
让咱们细心看一看AND电路的工作方法。假如用开关和LED来体现AND电路的话,便是如下图2所示的串联电路。
◇开关A(SW A)的“开”和“关”表明输入A的“1”和“0”
◇开关B(SW B)的“开”和“关”表明输入B的“1”和“0”
◇LED Y的亮起和平息以输出Y的“1”和“0”表明
图2:AND电路的运作方法
该AND电路的工作方法如下。
◇开关A和开关B都为“开”时,LED Y点亮
◇开关A或B只需一个为“开”,另一个为“关”时,LED Y平息
◇开关A和开关B都为“关”时,LED Y平息
根本逻辑电路也称作门(gate)电路,可以经过单个输入来固定输出(关闭门),或反映输出(打开门)。
AND电路的门电路的工作情况可以用图2的电路图进行阐明。
◇A或B的开关之一固定为“关”,LED坚持平息,也便是说输出固定为“关”(关闭门)
◇相反,A或B的开关之一固定为“开”,未固定的另一个输入可以直接反映输出(打开门)
并联电路、OR电路
OR电路也被称为“逻辑或”,只需有任何一个输入为1,或许都为1的情况下,都会输出1。
◇逻辑表达式
用“+”表明 (例)Y=A+B
◇电路符号
◇真值表
假如用开关和LED来体现OR电路的工作方法的话,便是如下图3所示的并联电路。
◇由所以并联电路,因而开关A(SW A)或开关B(SW B)中恣意一个为“开”,或两者均为“开”时,LED Y就点亮。
OR电路的门功用与AND电路的工作方法正好相反。
◇A和B的开关之一固定为“开”时,LED坚持点亮,也便是说输出固定为“开”(关闭门)
◇相反,A和B的开关之一固定为“关”,未固定的另一个输入可以直接反映输出(打开门)
图3:OR电路的运作方法
反向输出的NOT电路
NOT电路也被称作变频或反向电路,具有将输入反向输出的功用。是输入为1时输出0,输入0时输出1的电路。
◇逻辑表达式
用“¯”表明 (例)Y=
◇电路符号
◇真值表