經(jīng)濟(jì)發(fā)展下數(shù)字電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用

陶文堯

(成都師范學(xué)院 四川 成都 610000)

引言

在自然界中，存在著各種各樣，變化多端的物理量，科學(xué)界對(duì)這些物理量展開了不同類型的研究，最終發(fā)現(xiàn)，這些物理量盡管千變?nèi)f化，但最終還是遵循著某一種變化規(guī)律的，只要順著這種變化規(guī)律進(jìn)行深入研究，就能將這些物理量分為兩種。其中一種物理量指的是在時(shí)間和數(shù)值上都作連續(xù)變化，這種物理量在生活中很常見，比如電視機(jī)和收音機(jī)等，它們所接收到的一些視頻、音頻信號(hào)都是隨時(shí)間變化而變化的，很少會(huì)發(fā)生劇變，物理學(xué)界將其稱為模擬量的物理量，而將表達(dá)這種物理量的信號(hào)叫做模擬信號(hào)，而學(xué)術(shù)界中所說的正弦 波信號(hào)指的就是它，也被稱為是語(yǔ)音信號(hào)。模擬電路指的則是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行傳送、和處理的電路。目前，世界上發(fā)展速度最快的技術(shù)就是科學(xué)技術(shù)，而科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的就屬數(shù)字電子技術(shù)，在日常生活中，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，筆者在研究了數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷史以后將其分為兩種，一種是模擬電子技術(shù)，另一種是數(shù)字電子技術(shù)，而本文將要研究的就是數(shù)字電子技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展一共有幾個(gè)階段，第一個(gè)階段是電子管階段，是在20世紀(jì)四十年代；第二個(gè)階段是晶體管階段，是在20世紀(jì)50年代；第三個(gè)階段是小型集成電路階段，是在20世紀(jì)60年代。如今已經(jīng)進(jìn)入了第四個(gè)階段，也就是大型集成電路階段。這些年來，社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，這中間離不開數(shù)字電子技術(shù)的推動(dòng)作用?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力就是科技發(fā)展水平，因此，數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有很大的影響。

一、概念

(一)數(shù)字電子技術(shù)概述

1.概念

如同前文所述，數(shù)字電子技術(shù)是一種通過將數(shù)字進(jìn)行邏輯化處理計(jì)算與測(cè)量以后對(duì)信息進(jìn)行量化的技術(shù)，要想充分研究數(shù)字電子技術(shù)，就必須要了解電子元件電路是如何搭建而成的，還要充分了解電子元件電路在電平高低不同狀態(tài)時(shí)應(yīng)該如何處理，只有將這兩個(gè)問題充分解決才能構(gòu)建出完整、穩(wěn)定的數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展依賴于模擬電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)度，數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字電路，它的邏輯基本構(gòu)成部分就由模擬電子電路中的三極管的飽和和截止?fàn)顟B(tài)下對(duì)應(yīng)的不同特性組成，大哥三極管等基礎(chǔ)性元件越來越多時(shí)，數(shù)字電路中的邏輯也就越來越復(fù)雜，但是無論是多復(fù)雜的數(shù)字電路，只要順著邏輯將其細(xì)分，就可以發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)構(gòu)成仍然不變，還是由各種邏輯門電路組成。由于現(xiàn)代化集成技術(shù)的發(fā)展，將分立的數(shù)字電路的功能進(jìn)行模塊化組裝，這就使得電路邏輯分析難度大大降低，使研究效率大大提升。

在數(shù)字電子技術(shù)中，數(shù)字電路處理的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，也就是0、1、2等這些數(shù)字，運(yùn)用二進(jìn)制就可以將這些冗雜的數(shù)字表示成一連串的序列組合，而這個(gè)轉(zhuǎn)化過程就是我們通常所說的二進(jìn)制語(yǔ)言。這種轉(zhuǎn)換不但不會(huì)在精確度上有所降低，還可以廣泛應(yīng)用，不管多么復(fù)雜的信息系統(tǒng)中，都可以運(yùn)用這種二進(jìn)制語(yǔ)言。邏輯門處理單元作為數(shù)字邏輯電路的基本處理單元，它的存儲(chǔ)器一般也是以二進(jìn)制語(yǔ)言進(jìn)行存儲(chǔ)的。

目前，無論是人們的日常生活還是在進(jìn)行高科技產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，都離不開數(shù)字電子技術(shù)，隨著全球信息化的進(jìn)程不斷加深，各個(gè)行業(yè)，各個(gè)領(lǐng)域中，都要或多或少的應(yīng)用到數(shù)字電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍會(huì)隨著時(shí)間變化不斷擴(kuò)大，所以，要想更好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，更快的促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化水平的提升，更高層次的滿足我國(guó)群眾的需求，更進(jìn)一步的提升我國(guó)的科技創(chuàng)新水平，就一定要對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入深入探析，只有充分發(fā)揮出數(shù)字電子技術(shù)的作用，才能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，滿足時(shí)代進(jìn)步的需求，滿足市場(chǎng)變化的需求，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的精神與物質(zhì)需求。只有研究出適合數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的方向來，才能使數(shù)字電子技術(shù)獲得歷久彌新的發(fā)展，只有數(shù)字電子技術(shù)越來越先進(jìn)，科技競(jìng)爭(zhēng)力才會(huì)增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力才會(huì)得到提升，經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力才會(huì)提高。

2.特點(diǎn)

由于數(shù)字電子技術(shù)中的電子信號(hào)并不是由整齊的信號(hào)組成的，而是由一些分散的信號(hào)組成的，因此，數(shù)字電子技術(shù)具有以下幾種特點(diǎn)。

第一，抗干擾能力強(qiáng)。首先，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)是由離散的信號(hào)組合而成的，因此數(shù)字信號(hào)的傳輸過程中，波形很少，穩(wěn)定性就會(huì)相對(duì)增強(qiáng)，受到的干擾也會(huì)變少很多，就相當(dāng)有利于數(shù)字信號(hào)傳輸信息，而且在傳輸過程中，很容易就可以捕捉到精確度很高的信息，抗干擾能力很強(qiáng)。而且由于抗干擾性強(qiáng)，傳輸過程中安全性也會(huì)相對(duì)提升。而模擬信號(hào)傳輸就不具備這一優(yōu)勢(shì)，模擬信號(hào)在傳輸時(shí)，使用的波形多，因此穩(wěn)定性很弱，不穩(wěn)定性很強(qiáng)，受到的干擾增多，抗干擾能力弱，不利于傳輸信息，也很難捕捉到高精度信息，安全性很低。模擬信號(hào)在傳播時(shí)，很難把噪音分離出來，會(huì)將大量噪音隨著信息一起傳輸過去，因此具有很強(qiáng)都不穩(wěn)定性，很嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。

第二，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。其次，數(shù)字傳輸還包括遠(yuǎn)距離的傳播，而在進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播時(shí)，數(shù)字信號(hào)的安全性很強(qiáng)，由于前文所述的原因，數(shù)字信號(hào)的穩(wěn)定性強(qiáng)，因此在進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)字傳輸時(shí)安全性也很高。

第三，可以有效消除噪音。在數(shù)字信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，由于穩(wěn)定性很強(qiáng)，安全性很高，數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中可以有效的消除噪音，使傳輸質(zhì)量大大提升，尤其是進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，更是可靠。

(二)數(shù)字信號(hào)概述

概念:

數(shù)字信號(hào)又稱離散信號(hào)和脈沖信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的變化是不連貫的，斷斷續(xù)續(xù)的，表現(xiàn)的是一種時(shí)間和數(shù)值上的不連續(xù)性變化。學(xué)術(shù)界一般將數(shù)字信號(hào)分為兩種，一種是電位型信號(hào)；另一種是脈沖型信號(hào)，數(shù)字信號(hào)在這兩種狀態(tài)之間不斷轉(zhuǎn)變。數(shù)字信號(hào)在表示數(shù)字一和零時(shí)，如果用的是高低兩個(gè)電位信號(hào)則運(yùn)用的是電位型表示法，而當(dāng)數(shù)字信號(hào)在表示數(shù)字一和零時(shí)運(yùn)用的是有無脈沖的方法，則此時(shí)運(yùn)用的就是脈沖型表示法。數(shù)字信號(hào)的變化都圍繞著1進(jìn)行，增減值都是1的整數(shù)倍，只有這樣才能具有物理意義。而數(shù)字信號(hào)就是這種代表數(shù)字量的信號(hào)，在數(shù)字信號(hào)中最具有代表性的信號(hào)就是方波信號(hào)。了解數(shù)字信號(hào)，是了解數(shù)字電路的基礎(chǔ)，想要整合好數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)，就必須要將數(shù)字信號(hào)最優(yōu)化。

(三)數(shù)字電路概述

1.概念

數(shù)字電路，也就是通常所說的產(chǎn)生、傳送和存儲(chǔ)數(shù)字信號(hào)的電路，物理學(xué)界將這種電路成為數(shù)字電路。數(shù)字電路從廣義上可以分為兩大類，一類為數(shù)字；一類為脈沖。按照不同的角度可以將數(shù)字電路分為不同的種類。在學(xué)術(shù)界共有三種角度來區(qū)分?jǐn)?shù)字電路。第一種是根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同將其分為立元件和集成兩種；第二種則是根據(jù)半導(dǎo)體器件的構(gòu)成不同將其分為單級(jí)和雙極兩種；第三種則是根據(jù)記憶功能的不同將其分為組合邏輯和時(shí)序邏輯兩種。

在物理學(xué)界，有一種觀點(diǎn)，認(rèn)為數(shù)字信號(hào)等同于電信號(hào)，而數(shù)字電路中的脈沖電路則主要是負(fù)責(zé)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和變換，當(dāng)電信號(hào)出現(xiàn)高電壓或低電壓兩種跳動(dòng)變化時(shí)，當(dāng)高電壓值達(dá)到供電電壓，低電壓達(dá)到零時(shí)，我們就說這種信號(hào)的電路為數(shù)字電路。

2.特點(diǎn)

數(shù)字電路具有以下幾種特點(diǎn):

第一，能完成邏輯運(yùn)算。數(shù)字電路能完成的運(yùn)算很多，不只有基礎(chǔ)的加減乘除的基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，還能夠完成更高一級(jí)的是非邏輯運(yùn)算，要想建立控制系統(tǒng)，就必須要具備這種邏輯運(yùn)算能力，因此，學(xué)術(shù)界中又將數(shù)字電路稱為數(shù)字邏輯電路。

第二，生產(chǎn)成本低，且方便使用。數(shù)字電路的代碼很簡(jiǎn)單，只有兩個(gè)，一個(gè)是零，一個(gè)是一。這就使得數(shù)字電路的生產(chǎn)過程大大簡(jiǎn)化，沒有復(fù)雜的代碼，工藝復(fù)雜性降低，工作效率提升，生產(chǎn)成本隨之降低，同時(shí)，由于工藝簡(jiǎn)單，使用起來也很方便，操作簡(jiǎn)單，一學(xué)就會(huì)。

第三，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。因?yàn)閿?shù)字電路的電平信號(hào)只有高低兩種，十分簡(jiǎn)單，所以制作半導(dǎo)體時(shí)也只會(huì)制作兩個(gè)狀態(tài)，這就使得數(shù)字電路十分穩(wěn)定，抗干擾能力很強(qiáng)，很難受到外界影響，十分可靠。

第四，保密性強(qiáng)。數(shù)字電路中有保密措施，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密，因此在傳輸信號(hào)時(shí)安全性大大加強(qiáng)。

第五，運(yùn)用范圍廣。數(shù)字電路系統(tǒng)是由集成電路組成的，因此應(yīng)用范圍非常廣，很多領(lǐng)域都可以充分應(yīng)用數(shù)字電路。

二、數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字信號(hào)相較于模擬信號(hào)存在很多優(yōu)點(diǎn)，主要可以分為三點(diǎn)，第一是穩(wěn)定性強(qiáng)；第二是使用簡(jiǎn)單方便；第三是精確度高。筆者會(huì)對(duì)這三個(gè)優(yōu)勢(shì)做詳細(xì)說明。

首先是穩(wěn)定性強(qiáng)。數(shù)字信號(hào)的組成為芯片為門電路，相較于模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)從一開始就將波形進(jìn)行嚴(yán)格限制，因此傳輸過程中安全性很高，穩(wěn)定性很強(qiáng)，抗干擾性很強(qiáng)。

其次是使用簡(jiǎn)單方便。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的組成簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，因此在進(jìn)行使用和調(diào)度時(shí)難度很低，很方便，易于操作。

最后是精確度高。模擬信號(hào)由于是由連續(xù)的信號(hào)波構(gòu)成的，因此穩(wěn)定性很差，但是數(shù)字信號(hào)不一樣，數(shù)字信號(hào)抗干擾性很強(qiáng)，這也使得數(shù)字信號(hào)的誤差很小，使得整個(gè)數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)很穩(wěn)定，精確度很高。

三、數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用

數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用有很多，主要代表性領(lǐng)域有三個(gè)，第一個(gè)是雷達(dá)接收器；第二個(gè)是基于USB總線的微波功率測(cè)量計(jì)，第三是在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用。下面筆者就數(shù)字電子技術(shù)在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用做一個(gè)詳細(xì)說明：

第一是在雷達(dá)接收器中的應(yīng)用。

第二是基于USB總線的微波功率測(cè)量計(jì)中的應(yīng)用。

第三是在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用。

四、結(jié)語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)的當(dāng)下，計(jì)算機(jī)水平得到了飛躍式的提升，技術(shù)創(chuàng)新越來越成為新的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在，人們的生活中越來越多的應(yīng)用到了數(shù)字電路模式下的信息處理技術(shù)，也正是這項(xiàng)技術(shù)，為人們的生活帶來了很大的方便與實(shí)惠。不同于傳統(tǒng)的處理模式，數(shù)字電路在提升信息精準(zhǔn)度時(shí)靠的是轉(zhuǎn)換信號(hào)，充分運(yùn)用電路處理的模式進(jìn)行處理，不僅能提升工作效率，還能將結(jié)果最優(yōu)化。因此，必須要注重對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)數(shù)字電路時(shí)，要尤其重視信號(hào)反射的完整性問題，因?yàn)樾盘?hào)反射是否完整對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)能否順利運(yùn)行是至關(guān)重要的，只有將信號(hào)反射的問題解決好，才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)踐中應(yīng)用數(shù)字電路時(shí)，一般按照數(shù)字電路結(jié)構(gòu)可以將其分為兩種，一種是分立的，一種是集成的；如果按照半導(dǎo)體可以將數(shù)字電路分為兩種，一種是單極性；一種是雙極性。從研究中，可以得知，數(shù)字電路十分穩(wěn)定，保密性很強(qiáng)，但是一旦把握不好，就可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，所以，必須要對(duì)數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路進(jìn)行深入探析，解決數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路中的種種實(shí)踐問題，使系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定運(yùn)行。