數(shù)字電路有什么應(yīng)用

當(dāng)今時代，數(shù)字電路已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。本報將在“電路與制作”欄里，刊登系列文章介紹數(shù)字電路的基本知識和應(yīng)用實例。

在介紹基本知識時，我們將以集成數(shù)字電路為主，該電路又分TTL和CMOS兩種類型，這里又以CMOS集成數(shù)字電路為主，因它功耗低、工作電壓范圍寬、扇出能力強(qiáng)和售價低等，很適合電子愛好者選用。

介紹應(yīng)用時，以實用為主，特別介紹一些家電產(chǎn)品和娛樂產(chǎn)品中的數(shù)字電路。這樣可使剛?cè)腴T的電子愛好者盡快學(xué)會和使用數(shù)字電路。

一、基本邏輯電路1.數(shù)字電路的特點(diǎn)在電子設(shè)備中，通常把電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩類，前者涉及模擬信號，即連續(xù)變化的物理量，例如在24小時內(nèi)某室內(nèi)溫度的變化量；后者涉及數(shù)字信號，即斷續(xù)變化的物理量，如圖1所示。當(dāng)把圖1的開關(guān)K快速通、斷時，在電阻R上就產(chǎn)生一連串的脈沖（電壓），這就是數(shù)字信號。人們把用來傳輸、控制或變換數(shù)字信號的電子電路稱為數(shù)字電路。

數(shù)字電路工作時通常只有兩種狀態(tài)：高電位（又稱高電平）或低電位（又稱低電平）。通常把高電位用代碼“1”表示，稱為邏輯“1”；低電位用代碼“0”表示，稱為邏輯“0”（按正邏輯定義的）。注意：有關(guān)產(chǎn)品手冊中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。實際的數(shù)字電路中，到底要求多高或多低的電位才能表示“1”或“0”，這要由具體的數(shù)字電路來定。例如一些 TTL數(shù)字電路的輸出電壓等于或小于0.2V，均可認(rèn)為是邏輯“0”，等于或者大于3V，均可認(rèn)為是邏輯“1”（即電路技術(shù)指標(biāo)）。CMOS數(shù)字電路的邏輯“0”或“1”的電位值是與工作電壓有關(guān)的。

討論數(shù)字電路問題時，也常用代碼“0”和“1”表示某些器件工作時的兩種狀態(tài)，例如開關(guān)斷開代表“0”狀態(tài)、接通代表“1”狀態(tài)。

2.三種基本邏輯電路數(shù)字電路中的基本電路是與門、或門和非門（反相器）。與門和或門電路的基本形式有兩個或兩個以上的輸入端、一個輸出端。因輸入和輸出可以各自為“0”或“1”狀態(tài)，具有判定的功能，所以把它們稱為基本邏輯電路。三種基本邏輯電路的符號（圖形）和主要表達(dá)式如附表所示。該表對初學(xué)者可能難于理解，一旦了解之后就會覺得比通常的模擬電路還簡單些。

（1）與門電路。以下討論的與門是2輸入端的，它對多端輸入的與門同樣適用。2輸入端與門的功能設(shè)計成這樣：當(dāng)輸入端A、B同時都為邏輯“1”狀態(tài)時，輸出Z才是邏輯“1”狀態(tài)。2輸入端與門的這種邏輯關(guān)系可以用圖2模式的電路描述。對圖2，這里作如下規(guī)定：開關(guān)K1、K2斷開時，代表輸入A、B的“0”狀態(tài)、接通時代表輸入A、B的“1”狀態(tài)；燈L滅代表輸出的Z的 “0”狀態(tài)，燈L亮代表輸出Z的“1”狀態(tài)。之后將開關(guān)K1、K2“接通”和“斷開”的各種組合狀態(tài)，以及由此引起燈“亮”和“滅”的輸出狀態(tài)列成表格，該表格叫做真值表，，如附表中所示。從真值表中看出，要使燈L點(diǎn)亮，即輸出Z必須是“1”狀態(tài)，輸入的A、B也必須是“1”狀態(tài)。

具有圖2模式電路功能（指輸入、輸出關(guān)系）的電路稱為2輸入端與門，并用附表中的邏輯符號來代表。

（2）或門和非門?；蜷T的邏輯關(guān)系如下：各輸入端只要有一個狀態(tài)為“1”時，輸出便是“1”。非門只有一個輸入端和一個輸出端，并且其輸出狀態(tài)總是和輸入狀態(tài)相反的，即求“反”。這里同樣可以用圖3和圖4模式的電路分別描述或門和非門的功能，也可以作相應(yīng)的真值表，繪出邏輯符號，如附表中所示。

3.邏輯函數(shù)的表示方法在邏輯電路的設(shè)計時，常用四種方法表示邏輯電路的函數(shù)關(guān)系（指輸入、輸出關(guān)系），即邏輯圖、真值表、函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖。附表中僅列出了三種表達(dá)式，實際應(yīng)用中邏輯圖和真值表是最常用的，應(yīng)必須掌握的；函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖主要供設(shè)計人員按要求設(shè)計數(shù)字邏輯電路時使用。