数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲,但这些脉冲是用来表示二进制数码的,例如用高电平表示“ 1 ”,低电平表示“ 0 ”。声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲,它们被称为数字信号。能处理数字信号的电路就称为数字电路。
这种电路同时又被叫做逻辑电路,那是因为电路中的“ 1 ”和“ 0 ”还具有逻辑意义,例如逻辑“ 1 ”和逻辑“ 0 ”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力,所以才把它叫做逻辑电
数字逻辑电路是电子技术的基础部分,它主要处理的是二进制数字信号,即高电平代表"1",低电平代表"0"。这些电路能够处理由声音、图像、文字等信息转换而来的数字脉冲,使得数字信号得以运算和处理。数字逻辑电路之所以被称为逻辑电路,是因为"1"和"0"不仅代表着电压状态,还具备逻辑含义,比如电路的开闭、事件的真假、逻辑推理的正误等。
数字逻辑电路的两大特点是其图形符号的独特性和关注逻辑功能而非电气参数。电路图使用简化的图形符号来表示基本的门电路和触发器,而不涉及具体实现细节,如电压水平或具体电路类型(如TTL或CMOS)。此外,数字逻辑电路的重点在于逻辑功能,而不强调信号波形的质量,通过真值表、特征方程、逻辑代数和卡诺图等工具进行分析和设计。
门电路是数字逻辑电路的基本组件,主要包括非门、与门和或门。非门实现逻辑反相,将输入的"0"变为"1","1"变为"0"。与门则只有当所有输入都是"1"时,输出才会是"1",相当于逻辑乘。或门只要有任意一个输入是"1",输出就是"1",类似于逻辑加。通过这些基本门电路的组合,可以构建出更复杂的逻辑功能,如与非门、或非门、与或非门以及异或门等。
触发器,如D触发器和J-K触发器,是更为复杂的数字逻辑元件,通常用于存储和传输数字信息。D触发器有一个数据输入端D和时钟输入端CP,根据时钟信号和D端的状态,它可以保持或改变输出状态Q。D触发器还有预置端R D和S D,用于在特定条件下将输出设置为"0"或"1"。
数字集成电路如TTL、HTL和CMOS,虽然电源电压和极性可能不同,但只要它们执行相同逻辑功能,就会使用相同的逻辑符号。这些集成电路通常规定高电平表示"1",低电平表示"0",并且有集成的D触发器和其他逻辑门电路,方便设计和应用。
数字逻辑电路因其易于集成、高质量传输、运算和逻辑推理能力,在计算机、自动化控制、通信和测量等领域有着广泛的应用。日常生活中的许多设备,如定时器、报警器、控制器、电子钟、电子玩具等,都依赖于数字逻辑电路来实现其功能。
学习数字逻辑电路,需要理解其基本概念,掌握各种门电路和触发器的工作原理及特性,熟悉逻辑表达方式如真值表和逻辑代数,以及如何通过这些工具设计和分析数字逻辑系统。只有深入理解这些基础知识,才能真正看懂和运用数字逻辑电路。