关于高职学习数字电路课程的思路和方法

关于高职学习数字电路课程的思路和方法

摘要：21世纪是信息化时代，信息化时代又被称为数字时代，数字地球、数字化生存等概念已经被人们耳熟能详，今天的人们已经越来越多的与数字联系在一起，从个人的身份证号，手机号到IP地址、QQ号、信用卡密码等无不打上数字的烙印，数字已经不完全是1、2、3了，他已经用数字标记和管理的社会。

关键词：数字电路；思路；方法

1世纪是信息化时代，信息化时代又被称为数字时代，数字地球、数字化生存等概念已经被人们耳熟能详，今天的人们已经越来越多的与数字联系在一起，从个人的身份证号，手机号到IP地址、QQ号、信用卡密码等无不打上数字的烙印，数字已经不完全是1、2、3了，他已经用数字标记和管理的社会。今后，我们的生活可能就是用数字代码来管理的，复杂的信息资料将是用类似的1110011001这样的简单数字代替，所有这一切的基础就是我们的各类生产、生活、学习资料都必须转化一系列的数字，承担这一任务的就是以数字电路为基础的数据采集、分析和处理系统，该文章就是从数字信号的基本概念入手来认识我们的生活密切相关的数字电路。近年来，随着科学技术的飞速发展，数字电路课程从体系结构到内容组成均进行了较大力度的教改，笔者就从以下几点进行分析：

一、了解数字电路的基础知识

1.基本概念：工作在数字信号下的电路统称为数字电路

2.模拟电路和数字电路的区别:显然，模拟电路和数字电路的差异是很大的，初学者应当在学习方法上作一些改变，以适应数字电路的特点，才能取得良好的效果。

在数字电路中，所有的变量都归结为0和1两个对立的状态。通常，我们只需关心信号的有或无，电平的高或低，开关的通或断，等等，而不必理会某个变量的详细数值。比如电平幅值的微小变化就可能毫无意义。

数字电路的研究方法以逻辑代数作为数学基础。它主要研究输入，输出变量之间的逻辑关系，并建立了一套逻辑函数运算及化简的方法。布尔代数又称双值代数，由于其变量取值只有0和1两种可能，比之模拟电路，数字电路中没有复杂的计算问题。

由于数字集成电路技术的高度发展，数字电路更鲜明地体现了管路合一的特点。初学者应充分注意这一特点。一般来说，学习电路结构不是我们的目的，目的是掌握电路功能。

3.数字电路的特点：

数字电路中只处理二进制中的“0”和“1”两种信号，“0”表示信号无，“1”表示信号有。从电路硬件这一角度上讲，电子电路中的元器件特别是三极管只工作在有信号和无信号两种状态，也就是数字电路中的三极管多伴工作在开关状态，不像模拟电路中的三极管工作在放大状态。数字电路中，用三极管的饱和状态与截止状态分别对应于数字信号中的“0”和“1”，可用三极管截止时输出的高电平表示数字信号的“1”状态，而用三极管饱和导通输出的低电平表示数字信号中的“0”状态。三极管的这一工作状态与模拟电路是完全不同的，在进行数字电路识图时电路分析方法就不能与模拟电路中三极管放大状态的分析方法相同。由于数字信号只有“1”和“0”两种，那么对数字电路的工作要求就是能够可靠地区别信号为“0”和信号为“1”两种状态，因此对数字电路的精度要求不高，这适合于对数字电路进行集成化，加上对数字信号的处理和运算都是相当复杂的过程，所以数字电路中都是采用集成电路，且许多是大规模集成电路，这一点又使数字电路工作的分析增加了一份神秘的色彩。数字电路是实现逻辑功能和进行各种数字运算的电路。数字信号在时间和数值上是不连续的，所以它在电路各只能表现为信号的有、无两种状态。数字电路中用二进制数“0”和“1”来代表低电平和高电平两种状态，数字信号便可用“0”和“1”组成的代码序列来表示。因此，学习数字电路首先要了解有关二进制数知识，否则对数字电路的分析将寸步难行。

二、学习数字电路的方法

1.阅读——课后要认真阅读教材及相应的参考书，养成自主学习的习惯。无论学什么都要看看和教材的相关课外书，这是必备的。课外书是教材的延伸，是这个行业的基本拓展，不要以为简单就不看课外书了。一定要看如下几类课外书：1、教材辅导丛书，比如习题书，答案书，不要以为你会做书上的所有习题，就万事无忧。2、实验书本。教材相配套的实验书有助于动手能力的培养，对书本知识的加深和理解。3、相关交叉书籍。比如数电学习要看看单片机和模电书本，及数字-模拟转换，数电与电子技术，数电与逻辑门4、专业与行业书籍。以上所列书籍必不可少，多读精读。

2.思考——不求多深，但求思考，课上紧跟老师，课下积极思考、开阔思维，找出各个章节之间的联系，力争对知识的理解、掌握达到融会贯通的程度。

3.提问——无论课上还是课下，多向教师提出问题与教师互动，彻底弄明白问题的根源。

4.作业——课后多做练习，巩固所学知识点，尤其自我检测题能够检测出各章节的知识的掌握程度。

5.实验——在学习完相关的理论知识后，要做相关的实验项目。通过实验过程，不仅巩固所学的数字电路基本理论，而且要加强知识的综合运用能力、分析实际问题和解决问题的能力，锻炼实践技能，培养工程意识。本课程实验也可在虚拟实验环境下进行动态仿真，加强计算机辅助设计电路的能力。

三、学习设计数字电路的体会

在设计数字电路时，不同设计模电需要考虑许多参数及温度等各方面的影响，只要满足相应的电路和它的连接即可，正明有此数字芯片的连接脚只能接地或电路的脚就仅能悬空。在设计一个电路时往往都是知道是否满足的功能，无论是数电还是模电都是如此。就像在电子设计大赛当中都是告诉电路的功能和要求。让你做出相应的电路并将其调试。而设计数电就更简单，只要在设计时把一些小问题都考虑到的话在调试时就没有什么问题了。我的建议是利用解析法来做，将要实现的功能进行分析和解后，得到相应的逻辑表达式和各个相应的模块。再将表达式理论上的分析及逻辑仿真等一些操作再得到你设计的原理图在机上仿真看能否得到你要的功能。最后一不就是将其制成板子，硬件仿真及调试操作也是最关键的一步。还要注意在制板时应注意高频对其的影响，应注意频蔽等措施。还有就是要注意工艺问题。应尽量做到美观等要求。

四、学习数字电路要打好基础

在数字电路的教材上，有许多章节在设计上都非常重要，比如组合逻辑电路，章节中编码器，译码器，触发器，章节中的几种常见触发器，时序逻辑电路中，寄存器，和存储器还有就是脉冲产生和整形电路，以及D/A，A/D电路.时序逻辑电路与FPGA联系非常紧密，时序逻辑电路要用VHDL语言设计，而且在很多设计中应用频繁，脉冲产生和整形电路是非常基础但也是非常重要的，只要是应用到单片机的基本上都要应用到脉冲产生电路，整形电路在模电设计上应用广泛，A/D，D/A转换电路，数字信号和模拟信号的转换我们现代化就是数字化应用时代，所以说模仪