数字电路技术的背景知识详细介绍

芯片对应的英文单词是chip，仔细推敲，这个翻译完全符合“信，达，雅”标准。“芯”原意是草木的中心部分，引申为事物的中心部分，“片”的意思是平而薄的物体，芯片组合在一起表示电路板上的重要元件chip。电子技术分为模拟电路和数字电路，国内模拟电路技术发展较早且很成熟，数字电路技术发展较晚，21世纪以来，数字电路技术迅速发展，本文主要讲数字电路技术的背景知识。关于信号可以分为物理信号，模拟信号，数字信号。人类可以感受到物理信号，例如能听到声音是声波进入耳朵（其实生物感知过程非常复杂，也涉及到电信号在细胞中传递，这里不深究），计算机只能处理电信号，物理信号通过传感器可以变成电信号，这时的电信号是模拟信号，其信号大小随时间连续变化，经过A/D转换器（Analog/Digital）就可以转为数字信号。数字信号在计算机中被处理后，经过D/A转换器转换为模拟信号，模拟信号经过执行器重新转为物理信号，就可以被人类感知。A/D转换器包括采样（Sampling）和量化（QuanTIzaTIon），采样是在时间上离散化，量化是在幅度上离散化，数字信号只取有限个值，再将有限个值转化成二进制，被计算机识别。学习数字电路之前需要复习下逻辑代数，也叫布尔代数。逻辑代数是一种用于描述客观事物逻辑关系的数学方法，由英国科学家乔治。布尔于19世纪中叶提出，逻辑代数拥有一整套运算规则，包括公理，定理和定律。20世纪30年代，MIT的香农在硕士毕业论文中将布尔代数应用于数字电路领域，从而奠定了逻辑代数成为数字电路设计的理论基础。