数字电子学概论。方案、说明

数字电子学简介。无线电电子电气工程百科全书

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数字设备中的任何信息符号都是用二进制代码编码的，因此信号只能取两个值：高或低电压电平、是否存在电压脉冲等。其先决条件是元件能够自信地识别在环境温度、电源电压和其他不稳定因素发生变化的情况下，两个信号值（对应于符号0和1）的数字电路的变化。

我们已经说过，数字设备元件的信号电平（Uc）值不是连续感知的，而是在离散时间感知的，其间的间隔称为工作周期T。通常，一个基本变换在输入字处接收到的代码输入。时间离散化由生成同步脉冲 (SI) 的特殊控制设备提供。在分立器件中，使用两种呈现信息的方式：电位和脉冲。采用电位法时，逻辑0和逻辑1的值分别对应低电平和高电平电压。如果逻辑0对应低电平电压，逻辑1对应高电平，则这种逻辑称为正逻辑，反之亦然，如果逻辑0对应高电平电压，逻辑1对应低电平电压，那么这样的逻辑被称为否定或逆逻辑。

下面主要使用与逻辑1和逻辑0电平对应的术语“高低电平电压”(高低电平信号)。

数字设备中的信息可以用串行和并行代码表示。当使用串行码时，每个周期对应于二进制码的一位。位的个数由周期数决定，从周期开始计数，与代码表示的开始一致。图1所示的图形说明了字节二进制数10011011用电位和脉冲方法的串行代码第一种方法，如图1，信号在一个或多个周期内保持低电平或高电平。在信号从一个电平跳变到另一个电平的瞬间，其值是不确定的。以脉冲方式表示数字图1b中的信息，有限持续时间的脉冲的存在或不存在对应于二进制变量的单位值和零值。在序列码数中，其所有数字可以固定在一个元素上并通过一次信息传输来传输要传输整个数字，需要八个周期（图 1，c）。

数字电子学概论

并行代码可以显着减少处理时间和信息传输。例如，图 3 说明了七位数字 1101101 的并行代码。在这种情况下，以脉冲（图 2，a）和潜在（图 2，b）方式呈现信息，二进制代码的所有位在一个时间周期中呈现，可以由单独的元素记录并通过单独的通道（位轮胎）传输。处理和转换在其输入处接收到的信息的数字设备称为数字自动机。构建对二进制信号执行某些操作的数字自动机的任务是选择提供给定转换的元素及其连接方法。这些问题可以通过数理逻辑或逻辑代数（布尔数学）来解决。形成布尔数学函数的设备称为逻辑设备或数字设备，并根据各种区别特征进行分类。数字设备根据输入和输出信息的性质分为串行、并行和混合动作的设备。

要实现执行类似功能的并行动作设备，需要两组输入，每组八位，八输出（根据输出字的字宽）。混合型设备也是已知的，其中，例如，输入字以并行形式表示，而输出字以串行形式表示（这是代码转换）。

根据电路设计和输入输出变量之间连接的性质，并考虑到它们在操作周期中的变化，区分组合数字器件和顺序数字器件。在组合设备中，每个特定时刻的输入和输出处的信号集完全由在该时刻作用于其输入端的输入信号决定。设n循环中的输入输出函数记为Xⁿ 和 Yⁿ，那么它们之间的关系将由表达式确定

Yⁿ=L(Xⁿ),

其中 L 是设备执行的逻辑转换的符号。与模拟设备不同，数字设备几乎可以进行任何类型的转换。在串行型数字设备中，输出变量 Y 的值ⁿ 在 n 循环中不仅由输入变量 X 的值决定ⁿ在给定时间运行，但也取决于设备 C 的内部状态ⁿ. 反过来，设备的内部状态取决于在先前周期中作用于输入的变量的值。串行设备的操作可以写成

Yn=f(Xⁿ,Cⁿ）； Cⁿ=F(X^正1,C^正1),

其中 X^正1 和C^正1 - 分别是上一个周期中设备的一组输入变量和内部状态。

串行设备的一个示例可以是脉冲计数器，其输出状态取决于在其输入处接收到的脉冲总数。

基本逻辑元素执行以下逻辑操作。 “AND”- 逻辑乘法，“OR”- 逻辑加法，“NOT”- 求反（反转）。更多细节将在下一章中讨论。

作者：-=GiG=-，gig@sibmail；出版：cxem.net

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