淺談物理電路與數(shù)字電路

摘 要 當今時代是一個信息化時代，每天要通過電視，通信，互聯(lián)網(wǎng)等多種媒體獲得大量信息，而現(xiàn)代信息的存儲、處理、傳輸越來越趨于數(shù)字化。日常生活中電子設(shè)備或電子系統(tǒng)，無一不采用數(shù)字電路。因此，數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，讓人們的生活發(fā)生發(fā)生了翻天覆地的變化。而物理電路是數(shù)字電路的基礎(chǔ)，本文以物理中學(xué)過的電路為基礎(chǔ)，重點介紹了物理與數(shù)字電路的關(guān)系，并根據(jù)其關(guān)系闡了數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)越性和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路 物理電路 高電平 低電平

1 簡介

每天一起床，手機開始播報今天的天氣預(yù)報，溫馨地提示空氣質(zhì)量如何，當你忙碌了一天，在回家的路上撥一下手機，門口的攝像頭從你的瞳孔中讀取到你的個人信息，馬上通知中央電腦主人回來了，門就自動打開了。借助數(shù)字技術(shù)，這些都將成為現(xiàn)實，走進普通的家庭。而要把數(shù)字技術(shù)和日常生活聯(lián)系起來，就要應(yīng)用我們正在學(xué)習(xí)的物理知識。

本文以物理電路為基礎(chǔ)，重點說明物理電路是數(shù)字電路的基礎(chǔ)，從而對數(shù)字電路的特點、優(yōu)越性及發(fā)展進行闡述。

2 物理電路

如圖1所示：當開關(guān)打開時， 無論滑動變阻器怎么變化，電路中電流表讀書為零，電壓表讀數(shù)為零。只有當開關(guān)閉合，滑動變阻器有阻值時電流表、電壓表才會有讀數(shù)。

3 數(shù)字電路及其特點

所謂數(shù)字電路，就是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。

數(shù)字電路的特點，在一個周期內(nèi)數(shù)字電路的電流和電壓是脈動變化的。數(shù)字電路對信號的傳輸是通過開關(guān)特性（如三極管）來實現(xiàn)操作的。在模擬電路中， 電壓、電流、頻率，周期的變化是互相制約的，而數(shù)字電路中電壓、電流、頻率、周期的變化是離散的。數(shù)字電路只是在小電壓，小電流底功耗下工作，完成或產(chǎn)生穩(wěn)定的控制信號。數(shù)字電路是通過它特有的邏輯運算來完成整個電路的操作過程。 由于數(shù)字電路所處理的是邏輯電平信號，因此，從信號處理的角度看，數(shù)字電路系統(tǒng)具有更高的信號抗干擾能力。

模擬信號有無窮多種可能的波形，而數(shù)字信號只有兩種波形（高電平和低電平），這就為信號的接收與處理提供了方便。數(shù)字電路中有限的波形種類保證了它具有極強的抗干擾性，受擾動的波形只要不超過一定門限總能夠通過一些整形電路（如斯密特門）恢復(fù)出來，從而保證了極高的準確性和可信性，而且基于門電路、集成芯片所組成的數(shù)字電路也簡單可靠、維護調(diào)度方便，很適合于信息的處理。

簡單地說就是：數(shù)字電路的輸入和輸出信號電壓值要么與電源電壓接近，要么與0V接近，只有這兩種情況。 圖2為數(shù)字信號。

4 物理電路和數(shù)字電路的關(guān)系

圖1中：

當開關(guān)打開時，電路中無電流電壓，相當于數(shù)字電路中的“0”。

當開關(guān)閉合時，電路中有電流電壓，相當于數(shù)字電路中的“1”。

其實，通過圖1，這個簡單的例子我們可以認識到，物理中學(xué)過的電路圖，它就是數(shù)字電路中最簡單基礎(chǔ)的邏輯電路，數(shù)字電路可以簡單的理解為是兩種狀態(tài)。如：開或關(guān)、是或者不是，有或者沒有，高電壓或者低電壓等等。

數(shù)字電路是將高中的實際簡單線性電路轉(zhuǎn)化成更抽象的數(shù)字分析的數(shù)字電路，高中知識是基礎(chǔ)，著重分析問題的能力，大學(xué)知識是深化，體現(xiàn)是解決問題的能力，兩者不能簡單的劃等號。

5 數(shù)字電路設(shè)計

舉例：

設(shè)計要求：客廳有一燈，開關(guān)為一個兩位密碼A，B。只有A和B都是1的時候燈才會亮，否則燈關(guān)閉。

電路的設(shè)計 ： A B 表示兩位密碼 ，只有0和1兩種狀態(tài)。

Y表示燈，0表示燈滅，1表示燈亮。

電路的實質(zhì)：其實，A和B就是兩個開關(guān)。1表示接通，0表示斷開。A和B兩個開關(guān)串聯(lián)，只有同時接通，燈才會亮。但是做成數(shù)字電路，我們就不需要關(guān)心真實電路到底是什么樣子的，只需要知道密碼就可以了。當然，這只是一個簡單的例子，數(shù)字電路的優(yōu)越性不止于此。

6 數(shù)字電路的發(fā)展

從AT&T公司杰出的科學(xué)家香農(nóng)博士第一次量化地描述了信息，并把人類帶入用信息論指導(dǎo)的時代，數(shù)字通信隨之誕生，并且使今天的每一個人受益。伴隨著現(xiàn)在科技的進步與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)得到了快速發(fā)展的時期，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了不斷擴大，現(xiàn)階段數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展與壯大使得全球信息化進程得到發(fā)展。和世界上任何事物一樣IT產(chǎn)業(yè)也是快速變化和發(fā)展的。以前想都不敢想的應(yīng)用會不斷涌現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)的研發(fā)必須針對多年后的市場。在我國各行各業(yè)中，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用比例越來越大。為了更好地發(fā)揮數(shù)字電子技術(shù)的作用，保證數(shù)字電子技術(shù)滿足社會發(fā)展的要求，就需要開發(fā)更加有效的新型數(shù)字電子技術(shù)與產(chǎn)品。

7 結(jié)束語

本文基于物理電路的學(xué)習(xí)，主要闡述了物理電路與數(shù)字電路的關(guān)系及數(shù)字電路的特點，從而進一步討論了數(shù)字電路的優(yōu)越性和它的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)將會更廣泛的應(yīng)用于日常生活中，要大力發(fā)展數(shù)字電子技術(shù)，為電子產(chǎn)品數(shù)字化奠定堅實的基礎(chǔ)。數(shù)字電子技術(shù)也一定會迎來下一個浪潮，我夢想能成為下一個浪潮的弄潮兒，站在浪潮之巔，努力拼搏。

參考文獻

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基本教程[M].清華大學(xué)出版社，2007，8，1.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版[M].高等教育出版社，1998.

[3]吳軍.浪潮之巔[M].電子工業(yè)出版社，2011.

作者簡介

秦夏偉（1999-），男?，F(xiàn)就讀于西安市五環(huán)中學(xué)。

作者單位

西安市五環(huán)中學(xué) 陜西省西安市 710038