计算机学数字电子基础知识,数字电子技术的基础知识

数字电子技术概述

1、数字电子技术的定义

数字电子技术是研究各种集成器件以及逻辑门电路、集成芯片功能并进行其应用的一门学科。当前计算机技术迅速发展，利用数字电路对信号进行处理的优势尤为明显。

以数字电路处理信号为例：在处理过程中，数字电路按照特定的比例将模拟信号转化为一系列的数字信号。模拟信号全部转化完成以后，这些数字信号被传送到数字电路里面进行一系列的处理;数字电路完成处理工作后依据需要将这些最终的结果转换为相应模拟信号。数字电路处理信号的最后一步，输出被转换后的模拟信号。

2、数字电子技术的分类

当前被大众普遍接受的数字电子技术分类是：模拟电子技术与数字电子技术。

作为当前社会发展最快的学科，数字电子技术在我国各行各业有着广泛的应用，同时在社会经济发展的要求下快速发展。在短短50年里，数字电子技术已经由最原始的小规模集成电路发展到了今天超大规模集成电路。在创新技术上，数字电子技术表现出了惊人的潜力。

数字电子技术的优势

当前，在信号处理方面最为常见的是模拟信号与数字信号之间的转换。我们经常听到的“0101”信号就是一种经过转换的数字信号。

与模拟电子技术相比，数字电子技术具有这样几大优势：

1、模拟信号在波形上种类多样，同时波形富有变化。相比之下数字信号的波形显得非常简单，只有低电平和高电平这样两种。

2、与模拟信号相比，数字型号在信号的接收与信号处理上更加的高效。连续的信号组成了模拟信号的波形。模拟信号的这一特性使得其在信号采集阶段和传输中非常容易受到外界的干扰，信息误差极易出现。

3、模拟信号的采集往往没有较高的精确度，最终造成实验数据的不准确。与模拟信号不同的是，数字信号在波形上单一，只有两种，能很好的保证信号的稳定性，其抗干扰能力是模拟信号不能比拟的。数字信号在很大程度行提高了信号精度，进而增加了实验可靠性。

数字电路具有高稳定性、高可靠性、可编程性、易于设计、经济性等众多优点，其应用越来越广泛。现代电子工程中愈来愈多的模拟信息已被数字信号所取代。例如，视频图像，声音由原来的模拟磁带存储变成现在的光盘存储;交通灯控制器、汽车化油器控制装置由以前的机电控制变成了现在的微处理器控制。

模拟信号转换成数字信号的机理

模拟信号与数字信号之间的转换过程，主要是在传感器中进行的，且模拟信号在整个转换的过程当中，还会历经传感器对其进行滤波等操作，待操作结束之后，模拟信号才会被转换成数字信号。利用数字电路对信号进行处理的过程是：

①将模拟信号按照特定的比例转化成数字信号;

②待模拟信号转化完成之后，就将数字信号传送到数字电路中进行处理;

③把数字电路中最终的处理结果依据需要转换成相应的模拟信号;

④输出转换之后的模拟信号。

对模拟信号进行转换的原因有两个：

模拟信号由于具有多变性，所以它非常容易遭受到外界环境的干扰。而数字电路中有限的波形种类保证了它具有极强的抗干扰能力，且遭受扰动的波形只要不超过一定的界限，总能够通过一些整形电路恢复出来，这就保证了信号的准确信和可信性，而且基于门电路、集成芯片所组成的数字电路也具有构造简单、可靠性高以及维护调度方便等优点。因此，数字电子技术很适合用在信息处理的过程当中。

模拟信号波形的种类数不胜数，且某一波形只要发生了一点细微的改变，它就会变成另一个完全不同的波形。然而，数字信号的波形种类目前却只有两个：低电平与高电平。所以，数字信号会大大降低信号处理的难度。

数字电子技术的应用

1、在“雷达接收器”中的应用

在雷达接收器上，数字电子技术的应用主要体现在一下几个方面：

数字电子技术让雷达接收器拥有了一下四个功能：解调、放大、滤波、变频。其中，滤波功能保证了无用信息与干扰信息的有效滤除，有效的目标回波号被保留;解调与放大的功能保证了目标回波信号的正确转化与输出。

数字电子技术在雷达接收器上的运用使得雷达接收器拥有了非常高的灵敏度，同时在信号可靠性上进一步提升，抗干扰性也成倍增加。雷达接收器中涉及到的数字电子技术主要有这样几类：数字滤波技术、数字变频技术等等。

总而言之雷达接收器与数字电子技术的结合让传统接收器拥有了更为强大的功能。

2、基于USB总线的“微波功率测量计”

基于USB总线的“微波功率测量计”以数字电子技术作为开发工具，同时结合了相对应的计算机软件实现了对微波功率进行精确测量。

基于USB总线的“微波功率测量计”由两个部分组成：微波检测电路、USB接口。该微波功率测量计工作原理如下：通过探测仪收集功率信号;在收集完信号后，通过微波检测电路对信号有效处理，如去噪等;根据微波检测电路的处理结果，对信号数据进行进一步的修正;借助于链路USB接口将已修改好的数据上传上位机;上位机对收到的数据处理。

总而言之，数字电子技术在基于USB总线的“微波功率测量计”中的运用使得其具备了更高的精确度。

3、在网络中的应用

当前我们的生活已经离不开网络，网络让我们的生活更加的便利，数字电子技术在网络中的应用加快了网络技术更新速度，同时网络催化了数字电子技术的飞速发展。

当前，网络中数字电子技术的应用前景变得无比广阔。网络中数字信号的应用显示出了不可比拟的优势。网络中数字信号的应用提高了网络的稳定性，增强了其抗干扰能力，同时也进一步提高了网络的储存能力，让网络信息的传输更加的安全更加的快捷。总的来说，数字电子技术与网络的结合是综合数字化与设备集成化的产物。

当前，数字电子技术与网络技术的融合引领了信息时代信息技术的发展，这是当前信息技术的革新迫切需要的。数字电子技术和网络技术与的结合加快了信息化建设的高速发展，同时也在无形间改变了我们的生活和生产方式。数字电子技术在网络中的应用标志着信息时代的飞速发展。

以网络信息处理为例，数字电子技术的应用大大的提高了信息处理效率，同时信息传输能力成倍增强，在数字电子技术的应用下，信号转变为数字信号的速度几何式提升，网络信息处理变得高效。

4、EDA技术

EDA技术是最新的现代电子技术，帮助电子设计工程师利用计算机完成电子系统的自动设计，是从事数字系统设计的人员所必须掌握的一种技术，特别是在使用大规模PLD(如CPLD和FPGA)设计数字电路时，必须使用EDA的手段。EDA技术可帮助设计者完成大量的辅助性工作。

数字电子技术在网络中的应用

一、数字电子技术在网络中的基本特征

1、网络搜索与查找具有时间性

搜索与查找是网络出现伊始人们赋予其的主要作用和功能，对于时间概念的要求相对较低，网络的时间性可以利用其它途径展现出来：

一是利用网络的对应性特征，网络内容具有对应性是网络的基本特征，发挥网络内容对应性优势满足人们对于网络的基本要求;

二是网络具有开放性特点，网络世界包罗万象，不仅可以查找自身的有关信息，也可以利用网络的交互性优势，查找所有与之相关的信息内容，使得查找内容更加整体性特征明确，为人们快捷有效的查找信息提供了便利。

2、网络信息的多种呈现形式

网络信息世界宽广犹如大海，信息的种类和内容也是多种多样的，文字、视频、音频等都可以是网路信息世界的重要组成部分。

人们在利用网络查找信息资源时，可以根据自己的实际需求，自主的搜索所需要的各类资源。还可以利用网络信息处理技术，将各类信息资源整合在一起，形成一种图文并茂的信息呈现形式，帮助人们能够更加直接有效的获取信息资源关键点，提高信息资源利用率。

二、数字电子技术在网络中的作用

网络已经融入人们生产生活的各个方面，二进制代码的选用和普及，使得网络连接更加流畅、转换更加自如，计算机技术和数字信号联网以及网络的智能化和自动化程度提升，为网络信息技术的发展进步起到了积极的促进作用。具体体现有：

1、数字信号抗干扰能力强

数字信号抗干扰能力是信息传达质量的重要影响因素，为信息的长距离运送质量增添了优势，在信号的数字通讯过程中运用数字电子技术，能够有效地防止外界声音对传输信号的干扰，实现数字信号信息的高效传输和获取。

2、数字信号储存简便安全

将信号进行数字化信息转换以后，信息的加密解密程序在简单的数学运算操作之后变得简单了很多，可行度也大大增加，能够有效地解决当下人们普遍关心的网络信息安全问题，在提高信息加密安全设置的同时有利于使得数字信息的储存变得简单易行，能够在开放性的网络环境下自由的传输和发展。

3、数字信号设备集成化优势

数字信号储存设备走向集成化是当前数字电子技术发展进步的主要目标和方向，电路中的数字电子技术能够有效的降低电子运行功率、缩小信息体积、将计算机和数字信号结合以后，能够促进通信网络管理的自动化程度和智能化水平，进一步提升网络集成电路的规模。

三、数字电子技术在网络中的应用

数字电子技术已经成为了人们不可缺少的重要生产生活工具，既有利于人们生产生活的便捷性，也有效的促进了网路技术的进步和发展，在整个网路应用中扮演者极为重要的内容和角色，是网络中起关键作用的重要内容，也是现代科技进步和发展的必然选择。

1、信号处理

数字电路信号处理是现代科技进步和发展的重要体现，随着网络技术的不断成熟于完善，数字电路信号处理技术优势逐渐凸显和表现出来，其在信号处理中的优势主要变现为：

一是信号处理过程简单易行，信号处理的具体程序就是将模拟信号转换为数字信号，在通过数字信号系统对其进行恰当的处理，在将经过数字信号处理的信号代码转换为模拟信号，根据不同人群的实现需求，有选择性的输出具有信息内容。

二是数字电子技术充分发挥了强大的数字电路信号功能作用，这一点是信息处理工作过程中的关键内容，在数字化时代不断完善和进步的背景下，数字电子技术在各个领域逐渐开始发挥关键优势作用。

2、网络信号处理

将数字电子技术应用在网络上，可以有效地开展网络信号的处理和发展。基于二进制码这一数字信号基本变现形式，能够为数字电路处理过程中，有针对性的操作过程提供便捷。数字信号具有很强的信息干扰能力，不会因为外界的干扰而产生变化，因此，人们在生产生活中使用的范围和频率大而广实际应用中的普遍性程度极高。

3、信号数字化处理

数字信号处理主要采用随机抽样、量化以及编码等操作环节，其中，随机取样是指在信息处理过程中将模拟信号进行分散处理，量化是要打乱已有的信号连续取值顺序，改变成恰当的分解取值顺序。

编码就是将已有的设计方案和与之能够连续在一起的数字对象进行编辑和整合，增强数据之间数字电子与高能芯片的时间作用的处理效果，间数字信号转换为人们生产生活所需要的数据流值，有效的完成数字信号的处理和研发。

经过信号数字化处理过程的数字信号，能够在各种电缆和无限传输通道中有效的传输和传播，提高了数字信号处理和传输的速度。

数字电子技术的发展趋势

1、数字电子技术未来的发展趋势

伴随着现代科技的发展，信息化时代的到来，社会的发展给电子技术带来了很大的推动力，推动电子技术的快速发展与创新，数字电子技术更是会成为未来社会与经济发展的主要力量，社会生产需求会促进信息技术更加深入的发展。

信息技术的不断更新换代，必将要求数字电子技术满足相应的市场要求。数字化将成为未来电子技术的必经之路，我国的数字电子技术研究经过多年的探索与实验，取得了一定的成果与重要变革。

现代我们的电子产品正在以前所未有的速度进行着更新换代，这些更新换代背后是可编程控制器件的不断更新发展。现阶段在半导体工艺水平已经达到深亚微米级别、芯片千兆位的高度集成的情况下，就注定了数字电子技术会越来越向着更高更集成方向发展，SOC片上系统必将成为未来集成电路技术的发展趋势。

2、数字与模拟电子技术间的融合

未来电子技术的发展趋势将是数字电子与模拟电子的融合，这样就会促进新型电子器件的产生，会有更多高性能的电子器件出现，来满足未来生产生活的需求。

模拟信号与数字信号之间的转换过程，主要是在传感器中进行的，且模拟信号在整个转换的过程当中，还会历经传感器对其进行滤波等操作，待操作结束之后，模拟信号才会被转换成数字信号。

数字电子与模拟电子的结合会使得传统的电子器件的性能得到很大的提升，通过改变传统电子器件的结构与功能从而改变传统电子器件的固有缺陷，提升电子器件性能。数字与模拟相结合的新型电子器件会为未来科技发展提供非常大的帮助。