【数字电路】
数字电路是电子工程领域中的一个重要分支,主要研究如何处理离散的数字信号。这些信号在时间和数值上都是不连续的,比如矩形脉冲。数字电路的特点在于,它们通常处理的是二进制逻辑信号,即0和1,这与模拟信号(连续变化的信号)形成鲜明对比。在数字电路中,半导体器件如二极管和三极管多工作在开关状态,即完全导通或完全截止,以实现信号的逻辑转换。
【典型应用】
数字电路的应用广泛,涵盖了计算机通信、数字电视、高清晰度电视、软件无线电、单片机、DSP(数字信号处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)等领域。例如,会议电视、数字移动蜂窝电话、家庭信息中心、虚拟教育、数字相机、自动驾驶汽车中的视觉感应器,以及数据存储与处理等都离不开数字电路。
【电子器件的发展】
电子器件的发展经历了从电子管到晶体管,再到集成电路的演变。电子管是早期的放大和开关元件,但由于其体积大、重量重、耗电量大、寿命短,逐渐被晶体管取代。晶体管比电子管更小巧、高效,但当需要大量器件时,分立元件组成的电路仍存在体积大、可靠性差的问题。于是,集成电路应运而生,特别是大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI),将成千上万的元件集成在单一芯片上,极大地推动了数字电路和微电子技术的发展。
【设计方法的变化】
传统数字电路设计主要依赖试凑法,适用于小规模设计,但效率低且可靠性不高。现代设计方法引入了硬件和软件逻辑设计,如VHDL语言设计和状态机设计,通过电子设计自动化(EDA)技术,可以在计算机上进行逻辑综合、布局布线和仿真,显著提高了设计效率和准确性。
【学习方法】
学习数字电路需要扎实的基础知识,包括逻辑设计原理和设计方法。对于中小规模集成电路,要理解其逻辑功能并能应用于设计逻辑电路。同时,要掌握现代数字系统的设计方法,如从上到下的设计流程,并熟悉EDA软件平台的使用。
【考核方法】
数字电路的学习评价不再仅限于理论考试,而是增加了实验和实践操作的比重,如EDA软件的使用和数字电路实验,以全面评估学生的理解和应用能力。
【参考书籍】
1. 《数字电子技术基础》 - 阎石,高等教育出版社,1998
2. 《电子技术基础(数字部分)》 - 康华光,高等教育出版社,2000
3. 《数字电子技术基础简明教程》 - 余孟尝,高等教育出版社,1998
4. 《数字电路逻辑设计》 - 王毓银,高等教育出版社,1999
5. 《数字电路逻辑设计》 - 李大友,清华大学出版社,1997
6. 《数字电子技术基础解题指南》 - 唐竞新,清华大学出版社,1993
【任课教师】
本课程的主讲教师是杨汉祥,来自赣南师范学院物理与电子信息学院。