抛砖引玉，简单说说什么是数字逻辑？后续持续更新
本文章主要介绍逻辑代数的基本概念、编码规则、公式和定理,几种常用逻辑函数的表示方法及其相互转换,逻辑函数的公式化简法和图形化简法。 模拟/数字信号在自然界中,存在着两类物理量:一类称为模拟量 (Analog Quantity),它具有时间和数值都连续变化的特点,例如温度、压力、交流电压等就是典型的模拟量; 另一类称为数字量 (Digital Quantity),数字信号无论在时间上还是在数值上都是离散变化的,它表示那些离散变化的物理量,例如,生产中自动记录零件个数的计数信号、台阶数、车间仓库里元器件的个数等。在数字电路中常常用电位的“高”和“低”、脉冲的“有”和“无”等完全对立的两种状态来表示。形式上表现为在极短的时间内发生极陡峭变化的电压或电流波形。 数字电路中数字信号的取值只有“0”和“1”,用0和1来描述两种完全对立的状态,绝对没有第三种取值。数字信号一个“0”或“1”的持续时间称为一拍,即1比特 (bit)。数字信号有两种传输波形,一种称为电位型,另一种称为脉冲型。
电位型数字信号是以一个节拍内信号是高电平还是低电平来表示“1”或“0”,也称为不归零型 (Non-Return-Zero, NRZ)数字信号。而脉冲型数字信号是以一个节拍内有无脉冲来表示“1”或“0”,也称为归零型 (Return-Zero,RZ)数字信号。如图所示。
数字电路的特点以数字量的形式处理信息的数字电路具有以下特点。 1.精度高:有两方面的含义,一是只要设备量允许,可以做到很高的精度,比如13位二进制的器件就可以有8192个间隔,使数字量和模拟量对应。二是在数字电路的基本单元电路中,对元件精度要求不高,允许有较大的误差,只要电路在工作时能可靠地区分0和1两种状态即可。 2.可靠性高:因为传递、记录、加工的信息只有0和1,不是连续变化,所以由数字电路组成的数字系统,抗干扰能力强,可靠性高,精确性和稳定性好,便于使用、维护和进行故障诊断。 3.容易处理信息:数字电路可以方便地对信息进行存储、算术运算、逻辑运算、逻辑推理和逻辑判断。 4.保密性:在进行数字量传递时可以进行加密处理,常用于军事、情报等方面。 5.:数字器件的速度很快。单个晶体管的开关时间可以小于10皮秒 (1皮秒=1微微秒=10-12 秒),由这些晶体管构成的一个完整、复杂的器件从检测输入到产生输出的时间,还不到2纳秒 (1纳秒=1毫微=10-9秒),即每秒能产生5亿以上的结果。 6.经济性:数字电路结构简单,制造容易,便于集成和系列化生产,价格低,使用方便。
数字集成电路的分类把由各种器件,包括二极管、三极管、电阻、导线等组成的各类电路制作到一个很小的半导体基片上所构成的电路,叫集成电路 (Integrated Circuit,IC)。集成电路主要有体积小,重量轻,可靠性高等特点。 按规模的大小,集成电路可分为以下几种。 (1)小规模集成电路 (Small Scale Integration,SSI):指一个芯片上具有少于12个逻辑门的数字集成电路。 (2)中规模集成电路 (Medium Scale Integration,MSI):指一个芯片上逻辑门数目介于12～99之间的数字集成电路。 (3)大规模集成电路 (Large Scale Integration,LSI):指一个芯片上逻辑门数目介于99～2999之间的数字集成电路。 (4)超大规模集成电路 (Very LargeScale Integration, VLSI):指一个芯片上逻辑门数目介于3000～99999之间的数字集成电路。 (5)特大规模集成电路 (Ultra Large Scale Integration,ULSI):指一个芯片上逻辑门数目超过100000的所有数字集成电路。到2006年,一个芯片上已可集成2亿个晶体管。
1965年,美国Intel公司G.Moore预言集成电路的发展遵循指数规律,人们称之为“摩尔定律”,其主要内容如下: ① 集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降,集成度每一年翻一番。 ② 价格每两年下降一半。 ③ 这种规律在近30年内是正确的 (从1965年开始)。历史的发展证实了摩尔定律的正确性。表1-1列出了集成电路特征参数的进展情况。 表1-1 集成电路特征参数的进展情况
按应用,集成电路可分为以下几种。
按有源器件及工艺类型的不同,集成电路可分为以下几种。
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