数字信号和数字电路

　　　电信号通常可以分成模拟信号和数字信号两类,由于数字技术的发明和发展为模拟信号的复杂处理开拓了广阔的空间和简便处理手段。
　　1.数字信号
　　数字信号是一个离散量,具体地讲数字信号的电压或电流在时间和数值上都是离散的,不连续的。这里举一个修理中常见的例子来说明数字信号,普通指针式万用表在指示电阻值时,通过表针的摆动和表面的刻度来指示电阻值,可数字式万用表则通过数字来指示电阻值。例如,某一只数字式万用表只能够显示三位数字,它显示某电阻值为7.55kΩ,比这一阻值再大一点的显示是7.56kΩ,但是该表无法显示7.555kΩ,它只能以每隔0.01kΩ来分档显示,说明它的指示阻值是不连续的,这种不能连续变化的显示信号称为数字信号。
　　数字信号的幅值变化只有两种:一是为零(或小),二是有(或大),数字信号的幅值只在有或无(大或小)两种幅度之间变化,这就是数字信号幅值的不连续特性,也是数字信号的一个重要特点。
　　数字信号在时间上也是不连续的。
　　2.数字信号波形
　　如图1-2所示是数字信号波形,图(a)所示是将时间轴放大后的波形示意图,图(b)所示是将时间轴缩小后的波形示意图。从图中可看出,它是一个矩形脉冲。
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│　图　1-2　数字信号波形示意图│
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　　谈到矩形脉冲想起了脉冲电路,所谓脉冲信号是指在短时间内信号电压或电流突然变化的信号,脉冲电路就是产生或变换脉冲波形的电路。从广义角度上讲数字电路也是一种脉冲电路,如果当数字信号幅值在“有”和“无”两种状态间快速转换时,电路将输出一系列矩形脉冲波。
　　脉冲电路和数字电路两者之间主要区别是这样:脉冲电路主要用于产生和变换脉冲波形,而数字电路则将脉冲波形中有、无(或高、低)这两种状态分别代表二进制数中的“0”和“1”。脉冲信号的波形有许多,除矩形脉冲之外还有三角波形、尖顶波形等,而数字信号波形比较单一。
　　3.数字电路
　　所谓数字电路就是用于处理数字信号的电路。数字电路与模拟电路相比有很大的不同,数字电路主要是对数字信号进行逻辑运算和数字处理,这些运算和处理有时是相当复杂的,但主要通过软件来处理(进行各种逻辑处理和数字运算),这一点就决定了对数字电路的识图不同于模拟电路的识图。
　　关于数字电路这里先介绍下列一些特点,以便对这种电路有个初步印象:
　　(1)数字电路中只处理二进制中的“0”和“1”两种信号,“0”表示信号无,“1”表示信号有。从电路硬件这一角度上讲,电子电路中的元器件特别是三极管只工作在有信号和无信号两种状态,也就是数字电路中的三极管多伴工作在开关状态,不象模拟电路中的三极管工作在放大状态。
　　(2)数字电路中,用三极管的饱和状态与截止状态分别对应于数字信号中的“0”和“1”,可用三极管截止时输出的高电平表示数字信号的“1”状态,而用三极管饱和导通输出的低电平表示数字信号中的“0”状态。三极管的这一工作状态与模拟电路是完全不同的,在进行数字电路识图时电路分析方法就不能与模拟电路中三极管放大状态的分析方法相同。
　　(3)由于数字信号只有“1”和“0”两种,那么对数字电路的工作要求就是能够可靠地区别信号为“0”和信号为“1”两种状态,因此对数字电路的精度要求不高,这适合于对数字电路进行集成化,加上对数字信号的处理和运算都是相当复杂的过程,所以数字电路中都是采用集成电路,且许多是大规模集成电路,这一点又使数字电路工作的分析增加了一份神秘的色彩。
　　(4)数字电路是实现逻辑功能和进行各种数字运算的电路。数字信号在时间和数值上是不连续的,所以它在电路各只能表现为信号的有、无(或信号的高、低电平)两种状态。数字电路中用二进制数“0”和“1”来代表低电平和高电平两种状态,数字信号便可用“0”和“1”组成的代码序列来表示。因此,学习数字电路首先要了解有关二进制数知识,否则对数字电路的分析将寸步难行。