部落客福利：100G+電子設計學習資源包！
http://mp.weixin.qq.com/mp/homepage?__biz=MzU3OTczMzk5Mg==&hid=7&sn=ad5d5d0f15df84f4a92ebf72f88d4ee8&scene=18#wechat_redirect --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
什麼是"模拟"和"數字"
在自然界中,象聲音、溫度、光等資訊是以連續的值進行變化的。這種連續值就稱作"模拟"。而在計算機的世界裡，資訊是以一段一段的離散值表示的。這種離散值就稱作"數字"。
比方說模拟和數字就相當于實數與整數的關系。實數可以表示直線上的每一個點，就象是模拟，而整數隻能表示直線上的特定點，就象是數字。
于是，我們把處理連續資訊的 —— 模拟信号的電路稱作"模拟電路"，把處理離散資訊 —— 數字信号的電路稱作"數字電路"。
圖1：模拟與數字的不同
為了将自然界的模拟資訊輸入到象計算機那樣的數字電路，需要将資訊數字化（模拟信号→數字信号）。進行"模拟信号→數字信号"轉換的是A/D轉換器，A/D轉換器按時間有規律地讀取（采樣）輸入信号，并将其轉換成用"0"和"1"表現的數值（2進制）。
為了将連續值（模拟信号）轉換為離散值（數字信号），要對模拟信号進行"舍去"和"進位"處理。這種處理造成資訊缺失,而産生了誤差。而為了減少誤差，就需要縮短轉換間隔和增加轉換時的位數。
那麼，"把模拟信号數字化"的好處在哪裡呢？它的好處就在于，數字信号有較強的抗噪音能力，不容易被破壞，計算機處理起來比較容易。現在，随着微處理器性能的不斷提高，已經可以高速、大量地處理數字資訊。由于在信号傳輸和再現的過程中都不會造成信号品質下降，進而使數字電路得到了十分廣泛的應用。
強大的"2進制"
數字信号表現數值的方法之一是"2進制"。2進制是以"0"和"1"表現數值的，各位數都是2的階乘。比如，4位2進制可以表現的整數是從0到15的值（ 表1）。更大的數值就要通過增加位數來表現了。
表1：10進制的2進制換算
最初在數字信号中使用2進制的原因是因為電路的"開"和"關"可以很友善地用"1"和"0"來表示。并且，開（"1"）和關（"0"）在實際的 IC中分别用"H"和"L" 表現高電壓狀态和低電壓狀态。
在一般的CMOS IC中，當電源電壓為5V時，L表現為1.35V以下，H表現為3.15以上。像這樣用"0" 和"1"表示一定的電壓範圍，就可以形成在一定範圍噪音下，不會發生誤操作的牢固電路結構。
數字電路抗噪音強的理由，大家明白了嗎？沒錯，是因為用了2進制來表現數值。
什麼是邏輯電路
數字電路進行邏輯運算，也被稱為邏輯電路。邏輯電路的基本要素隻有AND電路、OR電路和NOT電路這三種，通過這三種電路的不同組合可以做出具有各種功能的電路。
邏輯電路使用邏輯表達式和電路符号（這裡使用MIL符号，其他還有JIS符号）進行表示。另外，我們把邏輯電路的輸入信号和輸出信号的一覽表稱為真值表。
下面我們對3種基本邏輯電路進行說明。
1. AND電路
AND電路也被稱為“ 邏輯與”，隻有當兩個輸入同時為1時，才會輸出1。邏輯表達式用“・”表示，例：Y=A・B。
電路符号
真值表
讓我們仔細看一看AND電路的工作方式。如果用開關和LED來表現 AND電路的話，就是如下圖2所示的串聯電路。
- 開關A（SW A）的“開”和“關”表示輸入A的“1”和“0”
- 開關B（SW B）的“開”和“關”表示輸入B的“1”和“ 0”
- LED Y的亮起和熄滅以輸出Y的“1”和“0”表示
圖2：AND電路的運作方式
該AND電路的工作方式如下：
- 開關A和開關B都為“開”時，LED Y點亮
- 開關A或B隻有一個為“開”，另一個為“關”時，LED Y熄滅
- 開關A和開關B都為“關”時，LED Y熄滅
基本邏輯電路也稱作門（gate）電路，可以通過單個輸入來固定輸出（關閉門），或反映輸出（打開門）。AND電路的門電路的工作情況可以用圖2的電路圖進行說明 —— A或B的開關之一固定為“關”，LED保持熄滅，也就是說輸出固定為“關”（關閉門）；相反，A或B的開關之一固定為“開”，未固定的另一個輸入能夠直接反映輸出（打開門）。
2.OR電路
OR電路也被稱為“邏輯或”，隻要有任何一個輸入為1，或者都為1的情況下，都會輸出1。邏輯表達式用“＋”表示，例：Y=A＋B。
電路符号
真值表
如果用開關和LED來表現OR電路的工作方式的話，就是如下圖3所示的并聯電路。由于是并聯電路，是以開關A（SW A）或開關B（SW B）中任意一個為“開”，或兩者均為“開”時，LED Y就點亮。
圖3：OR電路的運作方式
OR電路的門功能與 AND電路的工作方式正好相反 —— A和B的開關之一固定為“開”時，LED保持點亮，也就是說輸出固定為“開”（關閉門）；相反，A和B的開關之一固定為 “關”，未固定的另一個輸入能夠直接反映輸出（打開門）。
3.NOT電路
NOT電路也被稱作變頻或反向電路，具有将輸入反向輸出的功能。是輸入為1時輸出0，輸入0時輸出1的電路。邏輯表達式用“¯”表示 （例）Y=
。
電路符号