數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

　　數(shù)字電子技術(shù)概述

　　1、數(shù)字電子技術(shù)的定義

　　數(shù)字電子技術(shù)是研究各種集成器件以及邏輯門電路、集成芯片功能并進(jìn)行其應(yīng)用的一門學(xué)科。當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，利用數(shù)字電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的優(yōu)勢(shì)尤為明顯。

　　以數(shù)字電路處理信號(hào)為例：在處理過程中，數(shù)字電路按照特定的比例將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為一系列的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)全部轉(zhuǎn)化完成以后，這些數(shù)字信號(hào)被傳送到數(shù)字電路里面進(jìn)行一系列的處理;數(shù)字電路完成處理工作后依據(jù)需要將這些最終的結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號(hào)。數(shù)字電路處理信號(hào)的最后一步，輸出被轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)。

　　2、數(shù)字電子技術(shù)的分類

　　當(dāng)前被大眾普遍接受的數(shù)字電子技術(shù)分類是：模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)。

　　作為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展最快的學(xué)科，數(shù)字電子技術(shù)在我國(guó)各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求下快速發(fā)展。在短短50年里，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)由最原始的小規(guī)模集成電路發(fā)展到了今天超大規(guī)模集成電路。在創(chuàng)新技術(shù)上，數(shù)字電子技術(shù)表現(xiàn)出了驚人的潛力。

　　數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

　　當(dāng)前，在信號(hào)處理方面最為常見的是模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。我們經(jīng)常聽到的“0101”信號(hào)就是一種經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)。

　　與模擬電子技術(shù)相比，數(shù)字電子技術(shù)具有這樣幾大優(yōu)勢(shì)：

　　1、模擬信號(hào)在波形上種類多樣，同時(shí)波形富有變化。相比之下數(shù)字信號(hào)的波形顯得非常簡(jiǎn)單，只有低電平和高電平這樣兩種。

　　2、與模擬信號(hào)相比，數(shù)字型號(hào)在信號(hào)的接收與信號(hào)處理上更加的高效。連續(xù)的信號(hào)組成了模擬信號(hào)的波形。模擬信號(hào)的這一特性使得其在信號(hào)采集階段和傳輸中非常容易受到外界的干擾，信息誤差極易出現(xiàn)。

　　3、模擬信號(hào)的采集往往沒有較高的精確度，最終造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。與模擬信號(hào)不同的是，數(shù)字信號(hào)在波形上單一，只有兩種，能很好的保證信號(hào)的穩(wěn)定性，其抗干擾能力是模擬信號(hào)不能比擬的。數(shù)字信號(hào)在很大程度行提高了信號(hào)精度，進(jìn)而增加了實(shí)驗(yàn)可靠性。

　　數(shù)字電路具有高穩(wěn)定性、高可靠性、可編程性、易于設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)性等眾多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)代電子工程中愈來愈多的模擬信息已被數(shù)字信號(hào)所取代。例如，視頻圖像，聲音由原來的模擬磁帶存儲(chǔ)變成現(xiàn)在的光盤存儲(chǔ);交通燈控制器、汽車化油器控制裝置由以前的機(jī)電控制變成了現(xiàn)在的微處理器控制。

　　模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的機(jī)理

　　模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換過程，主要是在傳感器中進(jìn)行的，且模擬信號(hào)在整個(gè)轉(zhuǎn)換的過程當(dāng)中，還會(huì)歷經(jīng)傳感器對(duì)其進(jìn)行濾波等操作，待操作結(jié)束之后，模擬信號(hào)才會(huì)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。利用數(shù)字電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的過程是：

　?、賹⒛M信號(hào)按照特定的比例轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào);

　　②待模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化完成之后，就將數(shù)字信號(hào)傳送到數(shù)字電路中進(jìn)行處理;

　?、郯褦?shù)字電路中最終的處理結(jié)果依據(jù)需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào);

　?、茌敵鲛D(zhuǎn)換之后的模擬信號(hào)。

　　對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的原因有兩個(gè)：

　　模擬信號(hào)由于具有多變性，所以它非常容易遭受到外界環(huán)境的干擾。而數(shù)字電路中有限的波形種類保證了它具有極強(qiáng)的抗干擾能力，且遭受擾動(dòng)的波形只要不超過一定的界限，總能夠通過一些整形電路恢復(fù)出來，這就保證了信號(hào)的準(zhǔn)確信和可信性，而且基于門電路、集成芯片所組成的數(shù)字電路也具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高以及維護(hù)調(diào)度方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，數(shù)字電子技術(shù)很適合用在信息處理的過程當(dāng)中。

　　模擬信號(hào)波形的種類數(shù)不勝數(shù)，且某一波形只要發(fā)生了一點(diǎn)細(xì)微的改變，它就會(huì)變成另一個(gè)完全不同的波形。然而，數(shù)字信號(hào)的波形種類目前卻只有兩個(gè)：低電平與高電平。所以，數(shù)字信號(hào)會(huì)大大降低信號(hào)處理的難度。

　　數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用

　　1、在“雷達(dá)接收器”中的應(yīng)用

　　在雷達(dá)接收器上，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

　　數(shù)字電子技術(shù)讓雷達(dá)接收器擁有了一下四個(gè)功能：解調(diào)、放大、濾波、變頻。其中，濾波功能保證了無用信息與干擾信息的有效濾除，有效的目標(biāo)回波號(hào)被保留;解調(diào)與放大的功能保證了目標(biāo)回波信號(hào)的正確轉(zhuǎn)化與輸出。

　　數(shù)字電子技術(shù)在雷達(dá)接收器上的運(yùn)用使得雷達(dá)接收器擁有了非常高的靈敏度，同時(shí)在信號(hào)可靠性上進(jìn)一步提升，抗干擾性也成倍增加。雷達(dá)接收器中涉及到的數(shù)字電子技術(shù)主要有這樣幾類：數(shù)字濾波技術(shù)、數(shù)字變頻技術(shù)等等。

　　總而言之雷達(dá)接收器與數(shù)字電子技術(shù)的結(jié)合讓傳統(tǒng)接收器擁有了更為強(qiáng)大的功能。

　　2、基于USB總線的“微波功率測(cè)量計(jì)”

　　基于USB總線的“微波功率測(cè)量計(jì)”以數(shù)字電子技術(shù)作為開發(fā)工具，同時(shí)結(jié)合了相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波功率進(jìn)行精確測(cè)量。

　　基于USB總線的“微波功率測(cè)量計(jì)”由兩個(gè)部分組成：微波檢測(cè)電路、USB接口。該微波功率測(cè)量計(jì)工作原理如下：通過探測(cè)儀收集功率信號(hào);在收集完信號(hào)后，通過微波檢測(cè)電路對(duì)信號(hào)有效處理，如去噪等;根據(jù)微波檢測(cè)電路的處理結(jié)果，對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的修正;借助于鏈路USB接口將已修改好的數(shù)據(jù)上傳上位機(jī);上位機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)處理。

　　總而言之，數(shù)字電子技術(shù)在基于USB總線的“微波功率測(cè)量計(jì)”中的運(yùn)用使得其具備了更高的精確度。

　　3、在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　當(dāng)前我們的生活已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)讓我們的生活更加的便利，數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用加快了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新速度，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)催化了數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展。

　　當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用前景變得無比廣闊。網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用顯示出了不可比擬的優(yōu)勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了其抗干擾能力，同時(shí)也進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)存能力，讓網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸更加的安全更加的快捷?？偟膩碚f，數(shù)字電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是綜合數(shù)字化與設(shè)備集成化的產(chǎn)物。

　　當(dāng)前，數(shù)字電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合引領(lǐng)了信息時(shí)代信息技術(shù)的發(fā)展，這是當(dāng)前信息技術(shù)的革新迫切需要的。數(shù)字電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與的結(jié)合加快了信息化建設(shè)的高速發(fā)展，同時(shí)也在無形間改變了我們的生活和生產(chǎn)方式。數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用標(biāo)志著信息時(shí)代的飛速發(fā)展。

　　以網(wǎng)絡(luò)信息處理為例，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用大大的提高了信息處理效率，同時(shí)信息傳輸能力成倍增強(qiáng)，在數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用下，信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的速度幾何式提升，網(wǎng)絡(luò)信息處理變得高效。

　　4、EDA技術(shù)

　　EDA技術(shù)是最新的現(xiàn)代電子技術(shù)，幫助電子設(shè)計(jì)工程師利用計(jì)算機(jī)完成電子系統(tǒng)的自動(dòng)設(shè)計(jì)，是從事數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人員所必須掌握的一種技術(shù)，特別是在使用大規(guī)模PLD（如CPLD和FPGA）設(shè)計(jì)數(shù)字電路時(shí)，必須使用EDA的手段。EDA技術(shù)可幫助設(shè)計(jì)者完成大量的輔助性工作。

　　數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　一、數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的基本特征

　　1、網(wǎng)絡(luò)搜索與查找具有時(shí)間性

　　搜索與查找是網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)伊始人們賦予其的主要作用和功能，對(duì)于時(shí)間概念的要求相對(duì)較低，網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間性可以利用其它途徑展現(xiàn)出來：

　　一是利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)性特征，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容具有對(duì)應(yīng)性是網(wǎng)絡(luò)的基本特征，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容對(duì)應(yīng)性優(yōu)勢(shì)滿足人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的基本要求;

　　二是網(wǎng)絡(luò)具有開放性特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)世界包羅萬象，不僅可以查找自身的有關(guān)信息，也可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性優(yōu)勢(shì)，查找所有與之相關(guān)的信息內(nèi)容，使得查找內(nèi)容更加整體性特征明確，為人們快捷有效的查找信息提供了便利。

　　2、網(wǎng)絡(luò)信息的多種呈現(xiàn)形式

　　網(wǎng)絡(luò)信息世界寬廣猶如大海，信息的種類和內(nèi)容也是多種多樣的，文字、視頻、音頻等都可以是網(wǎng)路信息世界的重要組成部分。

　　人們?cè)诶镁W(wǎng)絡(luò)查找信息資源時(shí)，可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，自主的搜索所需要的各類資源。還可以利用網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)，將各類信息資源整合在一起，形成一種圖文并茂的信息呈現(xiàn)形式，幫助人們能夠更加直接有效的獲取信息資源關(guān)鍵點(diǎn)，提高信息資源利用率。

　　二、數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的作用

　　網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)融入人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，二進(jìn)制代碼的選用和普及，使得網(wǎng)絡(luò)連接更加流暢、轉(zhuǎn)換更加自如，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的智能化和自動(dòng)化程度提升，為網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步起到了積極的促進(jìn)作用。具體體現(xiàn)有：

　　1、數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)

　　數(shù)字信號(hào)抗干擾能力是信息傳達(dá)質(zhì)量的重要影響因素，為信息的長(zhǎng)距離運(yùn)送質(zhì)量增添了優(yōu)勢(shì)，在信號(hào)的數(shù)字通訊過程中運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)，能夠有效地防止外界聲音對(duì)傳輸信號(hào)的干擾，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)信息的高效傳輸和獲取。

　　2、數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存簡(jiǎn)便安全

　　將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化信息轉(zhuǎn)換以后，信息的加密解密程序在簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算操作之后變得簡(jiǎn)單了很多，可行度也大大增加，能夠有效地解決當(dāng)下人們普遍關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)信息安全問題，在提高信息加密安全設(shè)置的同時(shí)有利于使得數(shù)字信息的儲(chǔ)存變得簡(jiǎn)單易行，能夠在開放性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自由的傳輸和發(fā)展。

　　3、數(shù)字信號(hào)設(shè)備集成化優(yōu)勢(shì)

　　數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存設(shè)備走向集成化是當(dāng)前數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的主要目標(biāo)和方向，電路中的數(shù)字電子技術(shù)能夠有效的降低電子運(yùn)行功率、縮小信息體積、將計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)結(jié)合以后，能夠促進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)管理的自動(dòng)化程度和智能化水平，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)集成電路的規(guī)模。

　　三、數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)成為了人們不可缺少的重要生產(chǎn)生活工具，既有利于人們生產(chǎn)生活的便捷性，也有效的促進(jìn)了網(wǎng)路技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，在整個(gè)網(wǎng)路應(yīng)用中扮演者極為重要的內(nèi)容和角色，是網(wǎng)絡(luò)中起關(guān)鍵作用的重要內(nèi)容，也是現(xiàn)代科技進(jìn)步和發(fā)展的必然選擇。

　　1、信號(hào)處理

　　數(shù)字電路信號(hào)處理是現(xiàn)代科技進(jìn)步和發(fā)展的重要體現(xiàn)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟于完善，數(shù)字電路信號(hào)處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯和表現(xiàn)出來，其在信號(hào)處理中的優(yōu)勢(shì)主要變現(xiàn)為：

　　一是信號(hào)處理過程簡(jiǎn)單易行，信號(hào)處理的具體程序就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在通過數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?，在將?jīng)過數(shù)字信號(hào)處理的信號(hào)代碼轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，根據(jù)不同人群的實(shí)現(xiàn)需求，有選擇性的輸出具有信息內(nèi)容。

　　二是數(shù)字電子技術(shù)充分發(fā)揮了強(qiáng)大的數(shù)字電路信號(hào)功能作用，這一點(diǎn)是信息處理工作過程中的關(guān)鍵內(nèi)容，在數(shù)字化時(shí)代不斷完善和進(jìn)步的背景下，數(shù)字電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域逐漸開始發(fā)揮關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)作用。

　　2、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理

　　將數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)上，可以有效地開展網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的處理和發(fā)展?；诙M(jìn)制碼這一數(shù)字信號(hào)基本變現(xiàn)形式，能夠?yàn)閿?shù)字電路處理過程中，有針對(duì)性的操作過程提供便捷。數(shù)字信號(hào)具有很強(qiáng)的信息干擾能力，不會(huì)因?yàn)橥饨绲母蓴_而產(chǎn)生變化，因此，人們?cè)谏a(chǎn)生活中使用的范圍和頻率大而廣實(shí)際應(yīng)用中的普遍性程度極高。

　　3、信號(hào)數(shù)字化處理

　　數(shù)字信號(hào)處理主要采用隨機(jī)抽樣、量化以及編碼等操作環(huán)節(jié)，其中，隨機(jī)取樣是指在信息處理過程中將模擬信號(hào)進(jìn)行分散處理，量化是要打亂已有的信號(hào)連續(xù)取值順序，改變成恰當(dāng)?shù)姆纸馊≈淀樞颉?/p>

　　編碼就是將已有的設(shè)計(jì)方案和與之能夠連續(xù)在一起的數(shù)字對(duì)象進(jìn)行編輯和整合，增強(qiáng)數(shù)據(jù)之間數(shù)字電子與高能芯片的時(shí)間作用的處理效果，間數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為人們生產(chǎn)生活所需要的數(shù)據(jù)流值，有效的完成數(shù)字信號(hào)的處理和研發(fā)。

　　經(jīng)過信號(hào)數(shù)字化處理過程的數(shù)字信號(hào)，能夠在各種電纜和無限傳輸通道中有效的傳輸和傳播，提高了數(shù)字信號(hào)處理和傳輸?shù)乃俣取?/p>

　　數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　1、數(shù)字電子技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)

　　伴隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，信息化時(shí)代的到來，社會(huì)的發(fā)展給電子技術(shù)帶來了很大的推動(dòng)力，推動(dòng)電子技術(shù)的快速發(fā)展與創(chuàng)新，數(shù)字電子技術(shù)更是會(huì)成為未來社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要力量，社會(huì)生產(chǎn)需求會(huì)促進(jìn)信息技術(shù)更加深入的發(fā)展。

　　信息技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，必將要求數(shù)字電子技術(shù)滿足相應(yīng)的市場(chǎng)要求。數(shù)字化將成為未來電子技術(shù)的必經(jīng)之路，我國(guó)的數(shù)字電子技術(shù)研究經(jīng)過多年的探索與實(shí)驗(yàn)，取得了一定的成果與重要變革。

　　現(xiàn)代我們的電子產(chǎn)品正在以前所未有的速度進(jìn)行著更新?lián)Q代，這些更新?lián)Q代背后是可編程控制器件的不斷更新發(fā)展。現(xiàn)階段在半導(dǎo)體工藝水平已經(jīng)達(dá)到深亞微米級(jí)別、芯片千兆位的高度集成的情況下，就注定了數(shù)字電子技術(shù)會(huì)越來越向著更高更集成方向發(fā)展，SOC片上系統(tǒng)必將成為未來集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　2、數(shù)字與模擬電子技術(shù)間的融合

　　未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將是數(shù)字電子與模擬電子的融合，這樣就會(huì)促進(jìn)新型電子器件的產(chǎn)生，會(huì)有更多高性能的電子器件出現(xiàn)，來滿足未來生產(chǎn)生活的需求。

　　模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換過程，主要是在傳感器中進(jìn)行的，且模擬信號(hào)在整個(gè)轉(zhuǎn)換的過程當(dāng)中，還會(huì)歷經(jīng)傳感器對(duì)其進(jìn)行濾波等操作，待操作結(jié)束之后，模擬信號(hào)才會(huì)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

　　數(shù)字電子與模擬電子的結(jié)合會(huì)使得傳統(tǒng)的電子器件的性能得到很大的提升，通過改變傳統(tǒng)電子器件的結(jié)構(gòu)與功能從而改變傳統(tǒng)電子器件的固有缺陷，提升電子器件性能。數(shù)字與模擬相結(jié)合的新型電子器件會(huì)為未來科技發(fā)展提供非常大的幫助。