數字電路是處理數字信號并能完成數字運算的電路。在電子計算機、電機、通信設備、自動控制、雷達、家用電器、日常電子小產品、汽車電子等許多領域得到了廣泛的應用。

　　1.什么是數字信號

　　電信號通常分為模擬和數字信號兩類。模擬信號是連續變化的，而數字信號是斷續變化（即離散）的。

　　數字信號目前常取二值信息，它用兩個有一定數值范圍的高或低電平來表示，也可用兩個不同狀態的邏輯符號如“1”和“0”來表示。典型的數字信號波形是具有一定幅值的矩形波，當它作用在某些電子電路上時，其半導體器件就會在截止與導通（或飽和）狀態下工作，這和模擬信號作用于電路時器件工作在線性放大狀態相比有根本的不同。

　　2.什么是數字電路

　　處理加工數字信號的電子電路稱作數字電路。電路的一般框圖如圖1-1所示，其輸入與輸出的資料以及控制與操作的變量都是數字信號。

　　圖1-1電路中含有對數字信號進行傳送、邏輯運算、控制、計數、寄存、顯示以及信號的產生、整形、變換等不同功能的數字部件。

?　　數字電路的特點主要有以下幾方面：

　　·電路結構簡單，容易制造，便于集成、系列化生產，成本低廉，使用方便。

　　·由數字電路組成的數字系統，工作準確可靠，精度高。

　　·不僅能完成數值運算，還可以進行邏輯運算與判斷，在控制系統中是不可少的，因此又把它稱作“數字邏輯電路”。

　　3.數字電路的分類

　　數字電路根據分類方式的不同通常有以下3種分類方法。

　　1.按電路組成結構分類

　　數字電路按其電路的組成機構分類，可分為：分立組件和集成電路兩類。其中集成電路按集成度（在一塊硅片上包含的邏輯門電路或組件的數量）分為：小規模（SSI）、中規模（MSI）、大規模（LSI）和超大規模（VLSI）集成電路。

　　2.按所用器件分類

　　數字電路按電路所用器件分類，可以分為：雙極型（如DTL、TTL、ECL、IIL、HTL）和單極型（如NMOS、PMOS、COMS）電路。

　　3.按邏輯功能分類

　　數字電路按邏輯功能分類，可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。

　　數字邏輯電路分類

　　按功能來分：

　　1、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：輸出值只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，輸出狀態隨著輸入狀態的變化而變化，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。

　　2、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別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態有關。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。

　　數字電路的分類

　　包括數字脈沖電路和數字邏輯電路。

　　前者研究脈沖的產生、變換和測量；后者對數字信號進行算術運算和邏輯運算。

　　數字電路的劃分

　　1.按功能分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。

　　前者在任何時刻的輸出，僅取決于電路此刻的輸入狀態，而與電路過去的狀態無關，它們不具有記憶功能。常用的組合邏輯器件有加法器、譯碼器、數據選擇器等。

　　后者在任何時候的輸出，不僅取決于電路此刻的輸入狀態，而且與電路過去的狀態有關，它們具有記憶功能。

　　2.按結構分為分立元件電路和集成電路。

　　前者是將獨立的晶體管、電阻等元器件用導線連接起來的電路。

　　后者將元器件及導線制作在半導體硅片上，封裝在一個殼體內，并焊出引線的電路。集成電路的集成度是不同的。

? ? ? ?數字電路的應用

　　目前，數字電路的應用已極為廣泛。在數字通信系統中，在圖像及電視信號處理中，都可以用若干個0和1編制成各種代碼，分別代表不同的信息含義；在自動控制中，可以利用數字電路的邏輯功能，設計出各種各樣的數字控制裝置；在測量儀表中，可以利用數字電路對測量信號進行處理，并將測試結果用十進制數碼顯示出來；尤其在數字電子計算機中，可以利用數字電路實現各種功能的數字信息的處理。數字電子計算機已滲透到國民經濟和人民生活的一切領域，并已帶來了許多方面根本性能的變革。

　　必須指出，數字電路只能對數字信號進行處理，它的輸入和輸出均為數字信號，而大量的物理量幾乎都是模擬信號。因此，首先必須將模擬信號轉換成為數字信號，才可送給數字電路進行處理，而且還要把數字結果再轉換成模擬信號。完成將模擬信號轉換成相應數字信號的電路稱為模／數轉換電路；完成將數字信號轉換成相應模擬信號的電路稱為數／模轉換電路。

　　應該說明的是，隨著中、大規模集成電路的飛速發展，成本不斷降低，大量使用通用中、大規模功能塊已勢在必行。因此，邏輯設計方法在不斷發展。此外，數字電路的概念也在發生變化，例如，在單片計算機中，已將元器件制造技術、電路設計技術、系統構成技術等融為一體，元器件、電路、系統的概念已趨于模糊了。數字電路和設備隨著新技術的發展也在不斷變化，類型層出不窮，所以數字技術是一門發展很快的學科。本書僅介紹數字電路與數字電子技術的基礎。

　　數字電路與數字電子技術是一門實踐性很強的技術基礎課，除要掌握基本原理、基本方法以外，更重要的是靈活運用。因此，在學習中要完成一定數量的習題和配有一定的實驗。只有這樣，才能掌握本課程基本內容、掌握分析問題的基本方法，培養靈活地解決實際問題的能力。