數字信號和數字電路

　　　電信號通�？梢苑殖赡�擬信號和數字信號兩類,由于數字技術的發明和發展為模擬信號的復雜處理開拓了廣闊的空間和簡便處理手段。
　　1.數字信號
　　數字信號是一個離散量,具體地講數字信號的電壓或電流在時間和數值上都是離散的,不連續的。這里舉一個修理中常見的例子來說明數字信號,普通指針式萬用表在指示電阻值時,通過表針的擺動和表面的刻度來指示電阻值,可數字式萬用表則通過數字來指示電阻值。例如,某一只數字式萬用表只能夠顯示三位數字,它顯示某電阻值為7.55kΩ,比這一阻值再大一點的顯示是7.56kΩ,但是該表無法顯示7.555kΩ,它只能以每隔0.01kΩ來分檔顯示,說明它的指示阻值是不連續的,這種不能連續變化的顯示信號稱為數字信號。
　　數字信號的幅值變化只有兩種:一是為零(或小),二是有(或大),數字信號的幅值只在有或無(大或小)兩種幅度之間變化,這就是數字信號幅值的不連續特性,也是數字信號的一個重要特點。
　　數字信號在時間上也是不連續的。
　　2.數字信號波形
　　如圖1-2所示是數字信號波形,圖(a)所示是將時間軸放大后的波形示意圖,圖(b)所示是將時間軸縮小后的波形示意圖。從圖中可看出,它是一個矩形脈沖。
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│　圖　1-2　數字信號波形示意圖│
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　　談到矩形脈沖想起了脈沖電路,所謂脈沖信號是指在短時間內信號電壓或電流突然變化的信號,脈沖電路就是產生或變換脈沖波形的電路。從廣義角度上講數字電路也是一種脈沖電路,如果當數字信號幅值在“有”和“無”兩種狀態間快速轉換時,電路將輸出一系列矩形脈沖波。
　　脈沖電路和數字電路兩者之間主要區別是這樣:脈沖電路主要用于產生和變換脈沖波形,而數字電路則將脈沖波形中有、無(或高、低)這兩種狀態分別代表二進制數中的“0”和“1”。脈沖信號的波形有許多,除矩形脈沖之外還有三角波形、尖頂波形等,而數字信號波形比較單一。
　　3.數字電路
　　所謂數字電路就是用于處理數字信號的電路。數字電路與模擬電路相比有很大的不同,數字電路主要是對數字信號進行邏輯運算和數字處理,這些運算和處理有時是相當復雜的,但主要通過軟件來處理(進行各種邏輯處理和數字運算),這一點就決定了對數字電路的識圖不同于模擬電路的識圖。
　　關于數字電路這里先介紹下列一些特點,以便對這種電路有個初步印象:
　　(1)數字電路中只處理二進制中的“0”和“1”兩種信號,“0”表示信號無,“1”表示信號有。從電路硬件這一角度上講,電子電路中的元器件特別是三極管只工作在有信號和無信號兩種狀態,也就是數字電路中的三極管多伴工作在開關狀態,不象模擬電路中的三極管工作在放大狀態。
　　(2)數字電路中,用三極管的飽和狀態與截止狀態分別對應于數字信號中的“0”和“1”,可用三極管截止時輸出的高電平表示數字信號的“1”狀態,而用三極管飽和導通輸出的低電平表示數字信號中的“0”狀態。三極管的這一工作狀態與模擬電路是完全不同的,在進行數字電路識圖時電路分析方法就不能與模擬電路中三極管放大狀態的分析方法相同。
　　(3)由于數字信號只有“1”和“0”兩種,那么對數字電路的工作要求就是能夠可靠地區別信號為“0”和信號為“1”兩種狀態,因此對數字電路的精度要求不高,這適合于對數字電路進行集成化,加上對數字信號的處理和運算都是相當復雜的過程,所以數字電路中都是采用集成電路,且許多是大規模集成電路,這一點又使數字電路工作的分析增加了一份神秘的色彩。
　　(4)數字電路是實現邏輯功能和進行各種數字運算的電路。數字信號在時間和數值上是不連續的,所以它在電路各只能表現為信號的有、無(或信號的高、低電平)兩種狀態。數字電路中用二進制數“0”和“1”來代表低電平和高電平兩種狀態,數字信號便可用“0”和“1”組成的代碼序列來表示。因此,學習數字電路首先要了解有關二進制數知識,否則對數字電路的分析將寸步難行。