电子技术中的数字信号和数字电路

发表时间:2020/6/8   来源:《科学与技术》2020年4期   作者:易海鑫
[导读] 数字信息化时代下,计算机技术水平迅猛提升
         摘要:数字信息化时代下,计算机技术水平迅猛提升,技术革新趋势愈发明显。移动电子商务行业门槛低、不需要巨额费用,发展也快,相对于学生来说,是一个较好的发展、创业机会,年轻人热情,学习能力强,具有较强的洞察能力,能够抓住市场的创业机会,争取巨大的经济效益。当前,人们的生活和工作都可以通过数字化信息来传输传送,数字电路是利用数字信号来进行数据计算与逻辑计算过程的,目前,数字信号和数字电路被应用于我国各行各业的发展中,对于促进国家科技的进步具有重要的研究意义。本文针对数字电子技术中的数字信号和数字电路进行了研究与讨论,仅供参考。
         关键词:电子技术;数字信号;数字电路        
         引言
         数字电子技术主要是通过逻辑电路、集成系统以及各类传感器将模拟信号转换为数字信号,然后再应用到数字电路的各个环节中,最后再进一步转换为模拟信号输出。数字电子技术的广泛应用不但加快了我国信息化时代的到来速度,还大大提高了我国工业、通信业以及互联网行业的技术更新效率。
         1数字信号和数字电路的概念
         一种是在时间和数值上的断续变化,这就是说数字信号的变化是不连续的,就好比工厂库房的元器件数量或者站在操场上的人,它们的数量增减变化都是1的整倍数,因为小于1是没有物理意义的。这种物理量就是数字量,代表数字量的信号就是数字信号,最典型的数字信号就是方波信号。数字信号也被称为脉冲信号或者离散信号,常规意义上的数字信号就是电位型和脉冲型这两种,它在两个稳定的状态之间作跳跃式变化,可以利用电位型表示法中的1和0表示电位信号,而脉冲型表示法就是用数字1和0表示是否存在脉冲。产生、传送和存储数字信号的电路称之为数字电路,数字电路包括数字电路和脉冲电路两大类,而脉冲电路主要是研究脉冲信号的产生和变换。从某种意义上来说,数字信号也是属于电信号,但是这种信号的电压只有两种跳动变化,就是高电压和低电压,至于两种电压的具体数值要依据电路规定,高电压一般是和供电电压相等,低电压就表示0.如果一个电路的信号满足这些特征就是数字电路。
         2数字电路的不同种类
         2.1分立电路与集成电路
         按照数字电路的结构来分,数字电路可以分为分立元件和集成电路两种。电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等组成的电路为分立元件电路。而将许多基本元器件都固定在一个基板上,把元器件的外部管脚进行连接,使许多元器件集成为一个整体的电路则为集成电路。
         按照每个基板上元器件的数目,集成电路又可以分为小规模集成电路、中等规模集成电路、大规模集成电路几种。每块基板上有10~100个基本元器件的集成电路,则为小规模集成电路,比如各种逻辑门电路、集成触发器等;每块基板上含有100~1000个元器件的电路,则成为中等规模的集成电路,比如各种编码器、计数器、寄存器等等;而每块基板上含有1000~10000个元器件的电路,就是大规模集成电路,比如许多存储器、串行并行接口电路、中央控制器等。
         2.2单极性电路和双极性电路
         在数字电路上由于半导体组成情况的差异,可以将数字电路分为单极性电路和双极性电路。在数字电路工作时,其内部会形成两种载流子的二极以及三极管电路,也被称之为双极性电路。单极性电路和双极性电路之间可以实现转换,只需要采用特定的方法,就可以将单极性电路转换为双极性电路。然而在实际工作中,应用单极性电路的情况较多,而单极性电路由于内部结构简单,容易操作等,被广泛应用于各行各业中。双极性电路内部结构复杂,而且在应用的过程中需要考虑多种因素对于电路的影响,要调整好外部周围环境之后才能继续应用。因而,单极性电路成为使用频率较多的电路。
         2.3时序逻辑电路和组合逻辑电路
         按照数字电路的记忆功能来划分,可以分为时序逻辑电路和组合逻辑电路两种。时序逻辑电路的输出和电路的当前输入状态、过去输入状态有关,比如触发器、寄存器、计数器等。

这些集成电路为时序电路,他们能够对过去的状态进行“记忆”,以此来完成信号的输出。而组合逻辑电路的输出信号只和当前的输入有关,比如各种译码器、编码器、全加器等。
         3数字信号处理技术的特点
         (1)高效性
         高效性主要体现在信息的检索上,人们想要获取自己想要的信息,只需要在浏览器输入相应的关键字,浏览器就有自动的搜索出用户想要的信息,这一过程的耗时与耗力是相当少的,大大的节约了用户的时间成本。另一方面,对于信息的传播也体现了网络的高效性,当用户需要将某些信息发送给自己的朋友、亲人时,只需要通过聊天软件就可及时将信息传达到远方,这是在以前写信通过邮局发送时不敢想象的。充分的显示了网络的高效性的优越性。
         (2)稳定性特点
         数据信息转化工作较为固定,即通过整合数据信号来提升与优化其稳定性,为更好地方便计算机使用奠定良好的基础。因为DSP技术自身的参数模式处于发展与变化状态,能够更好的优化稳定性能。
         (3)准确精度
         受到传输接收速度以及外界干扰的因素,信号在经过一系列的处理后很难保证其最后应用的准确度。这种现象就比如人们在日常通信中打电话声音听不清,信息接收不到以及网页打不开的情况,都是由于信号的不稳定因素降低了其准确精度。模拟信号无论是在信号采集过程中还是传输处理过程中,信号质量都容易因为电子元件、集成系统的不灵敏性而降低,从而影响了整个电路系统的准确度。但数字信号就不同,因为只有0/1两种高低电平,信号易于编码传输。在2018中国电信行业峰会上,我们看到了数字电子技术在提升信号质量,保证信息传播的精确度上的进展,据报告显示,截止到2018年6月,我国电信行业信息传输的准确度已经可以保证在93.7%左右。由此可见,数字电子技术对信号精度提高是有重要作用的。
         4数字信号处理技术发展趋势
         数字信号的分析从20世纪60~70年代的FFT算法理论以及数字滤波器设计方法开始,已经由秒级简单的几十位法并行运算开始向着纳秒级数百万次的浮点数据的复杂计算发展。信号采样频率已经由几十赫兹的低频走向数百兆赫高频。信号的维度也已经从单一的维度向着多个维度发展。在可以预见的未来,数字信号处理技术在软件以及硬件方面将会更进一步拓展。
         在软件方面,借助硬件系统,数据算法将会全面进入超高速处理时代,对于非线性的复杂系统,高阶运算等新型的数学工具将会得到更加广泛的运用,例如小波变换的Mallet算法正在进入实用领域。
         在硬件方面,更高的系统集成(集成多个DSP核、RISC处理器、以及传输控制、视频控制等)。低功耗、高运算速度(已经超过千MIPS、向GIPS数量级发展)。多DSP协同,专用DSP的进一步发展。
         结语
         随着当前数字电子技术不断进步发展,其在各行各业当中都得到了广泛的发展与应用,数字电子技术的发展和应用,不但是我国社会信息化程度的体现,也是推动我国经济水平、科学技术发展的关键。数字电子技术的应用不但可以提高信号的抗干扰程度,还可以保证信号的准确精度。虽然目前我国的数字电子技术的主要应用领域是电话通信、互联网、虚拟技术等高科技领域,但我们相信,随着国家扶持投入力度的逐渐增加,数字电子技术的未来发展势头一定是愈加强劲的。
         参考文献
         [1]金鑫.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].现代工业经济和信息化,2015,5(15):55-56.
         [2]刘雪燕.刍议数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].山东工业技术,2016(13):40.
         [3]秦昌潜.数字电子技术与模拟电子技术的区别与应用[J].数字技术与应用,2015(06):212.
        
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