一 数字电路基础

一、数字信号与数字电路

1.数字信号的概念

在数字电子技术中，被传递、加工和处理的信号是数字信号，这类信号的特点是在时间上和幅值上都是断续变化的离散信号。其高电平和低电平常用1和0来表示。

2.数字电路的概念

它主要是研究输出与输入信号之间的对应逻辑关系，其分析的主要工具是逻辑代数。因此，数字电路又称为逻辑电路。

3.数字电路的分类

根据电路结构的不同，数字电路可分为分立元件电路和集成电路两大类。

根据集成的密度不同，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。

根据半导体的导电类型不同，可分为双极型电路和单极型电路。

4.数字电路的特点

（1）数字电路内部的晶体管（包括单、双极型）主要工作在饱和导通或截止状态；模拟电路内部的晶体管主要工作在放大状态。

（2）数字电路的信号只有两种状态：高电平和低电平，分别对应于（或代表）二进制数中的1和0，表示信号的有或无，便于数据处理。

（3）数字电路结构相对简单，功耗较低，便于集成。

（4）数字电路抗干扰能力强。其原因是利用脉冲信号的有无传递1和0的数字信息，高低电平间容差较大，幅度较小的干扰不足以改变信号的有无状态。

（5）数字电路不仅能完成数值运算，而且能进行逻辑运算和比较判断，从而在计算机系统中得到广泛应用。

二、数制与代码

1.数制

1）十进制数

十进制数是人们最常用的计数体制，它采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个基本数码，任何一个十进制数都可以用上述十个数码按一定规律排列起来表示,其计数规律是“逢十进一”。十进制数是以10为基数的计数体制。

2）二进制数

数字电路和计算机中经常采用二进制。二进制只有两个数码0和1。二进制数的特点如下。

（1）基数是2。采用两个数码0和1。

（2）计数规律是“逢二进一”，即1+1=10。

（3）二进制数各位的权为2的幂。

3）八进制数

八进制数的基数是8，采用8个数码0、1、2、3、4、5、6、7。八进制数的计数规律是“逢八进一”，各位的位权是8的幂。

4）十六进制数

十六进制数的基数是16，采用16个数码0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中10～15分别用A～F表示。十六进制数的计数规律是“逢十六进一”，各位的位权是16的幂。

2.数制间的转换

1）二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数

2）十进制数转换为二进制数、八进制、十六进制数

3）二进制数与八进制数之间的转换

4）二进制数与十六进制数的相互转换

3.代码

信息的编码通常由编码表说明，这些编码的组合称为代码。代码可分为数字型的和字符型的，有权的和无权的。数字型代码用来表示数字的大小，字符型代码用来表示不同的符号、动作或事物。有权代码的每一数位都定义了相应的位权，无权代码的数位没有定义相应的位权。

1）二-十进制码

所谓二-十进制码，指的是用4位二进制数来表示1位十进制数的编码方式，简称BCD码。在二-十进制编码中，一般分为有权码和无权码。

2）格雷码

格雷循环码(也称格雷码)也属于无权码。

格雷码特点是：任何两个相邻的十进制的格雷码仅有一位不同，且相对于该组编码的中线（中线位于十进制数4、5之间）而言，其最高位的代码一一相反，其余各位的代码则相同，即各代码之间对中线一一“反射”，故又称反射格雷码。