数字电路之如雷贯耳的逻辑电路

什么是"模仿"和"数字"

在自然界中,象声响、温度、光等信息是以接连的值进行改变的。这种接连值就称作"模仿"。而在计算机的国际里，信息是以一段一段的离散值表明的。这种离散值就称作"数字"。

比方说模仿和数字就相当于实数与整数的联系。实数可以表明直线上的每一个点，就象是模仿，而整数只能表明直线上的特定点，就象是数字。

所以，咱们把处理接连信息的 —— 模仿信号的电路称作"模仿电路"，把处理离散信息 —— 数字信号的电路称作"数字电路"。

图1：模仿与数字的不同

为了将自然界的模仿信息输入到象计算机那样的数字电路，需要将信息数字化（模仿信号数字信号）。进行"模仿信号数字信号"转化的是A/D转化器，A/D转化器按时刻有规则地读取（采样）输入信号，并将其转化成用"0"和"1"体现的数值（2进制）。

为了将接连值（模仿信号）转化为离散值（数字信号），要对模仿信号进行"舍去"和"进位"处理。这种处理构成信息缺失,而产生了差错。而为了削减差错，就需要缩短转化距离和添加转化时的位数。

那么，"把模仿信号数字化"的优点在哪里呢？它的优点就在于，数字信号有较强的抗噪音才能，不简单被损坏，计算机处理起来非常简单。现在，跟着微处理器功用的逐渐的提高，现已可以高速、很多地处理数字信息。因为在信号传输和再现的过程中都不会构成信号质量下降，从而使数字电路得到了非常广泛的运用。

强壮的"2进制"

数字信号体现数值的办法之一是"2进制"。2进制是以"0"和"1"体现数值的，各位数都是2的阶乘。比方，4位2进制可以体现的整数是从0到15的值（ 表1）。更大的数值就要经过添加位数来体现了。

表1：10进制的2进制换算

开始在数字信号中运用2进制的原因是因为电路的"开"和"关"可以很方便地用"1"和"0"来表明。而且，开（"1"）和关（"0"）在实践的 IC平分别用"H"和"L" 体现高电压状况和低电压状况。

在一般的CMOS IC中，当电源电压为5V时，L体现为1.35V以下，H体现为3.15以上。像这样用"0" 和"1"表明必定的电压规模，就可以构成在必定规模噪音下，不会发作误操作的结实电路结构。

数字电路抗噪音强的理由，咱们理解了吗？没错，是因为用了2进制来体现数值。

什么是逻辑电路

数字电路进行逻辑运算，也被称为逻辑电路。逻辑电路的根本要素只需AND电路、OR电路和NOT电路这三种，经过这三种电路的不同组合可以做出具有各种功用的电路。

逻辑电路运用逻辑表达式和电路符号（这儿运用MIL符号，其他还有JIS符号）进行表明。别的，咱们把逻辑电路的输入信号和输出信号的一览表称为真值表。

下面咱们对3种根本逻辑电路进行阐明。

1.

AND电路

AND电路也被称为“ 逻辑与”，只需当两个输入一起为1时，才会输出1。逻辑表达式用“ ”表明，例：Y=A B。

电路符号

真值表

让咱们细心看一看AND电路的工作方法。假如用开关和LED来体现 AND电路的话，便是如下图2所示的串联电路。

开关A（SW A）的“开”和“关”表明输入A的“1”和“0”

开关B（SW B）的“开”和“关”表明输入B的“1”和“ 0”

LED Y的亮起和平息以输出Y的“1”和“0”表明

图2：AND电路的运作方法

该AND电路的工作方法如下：

开关A和开关B都为“开”时，LED Y点亮

开关A或B只需一个为“开”，另一个为“关”时，LED Y平息

开关A和开关B都为“关”时，LED Y平息

根本逻辑电路也称作门（gate）电路，可以终究靠单个输入来固定输出（关闭门），或反映输出（打开门）。AND电路的门电路的工作情况可以用图2的电路图进行阐明 ——A或B的开关之一固定为“关”，LED坚持平息，也便是说输出固定为“关”（关闭门）；相反，A或B的开关之一固定为“开”，未固定的另一个输入可以直接反映输出（打开门）。

2.

OR电路

OR电路也被称为“逻辑或”，只需有任何一个输入为1，或许都为1的情况下，都会输出1。逻辑表达式用“＋”表明，例：Y=A＋B。

电路符号

真值表

假如用开关和LED来体现OR电路的工作方法的话，便是如下图3所示的并联电路。由所以并联电路，因而开关A（SW A）或开关B（SW B）中恣意一个为“开”，或两者均为“开”时，LED Y就点亮。

图3：OR电路的运作方法

OR电路的门功用与 AND电路的工作方法正好相反 ——A和B的开关之一固定为“开”时，LED坚持点亮，也便是说输出固定为“开”（关闭门）；相反，A和B的开关之一固定为 “关”，未固定的另一个输入可以直接反映输出（打开门）。

3.

NOT电路

NOT电路也被称作变频或反向电路，具有将输入反向输出的功用。是输入为1时输出0，输入0时输出1的电路。逻辑表达式用“ ”表明 （例）Y=。

电路符号

真值表