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關鍵詞:模擬電子技術;數(shù)字電子技術;優(yōu)勢;對比
中圖分類號:TN79+2 文獻標識碼:A
收錄日期:2014年5月13日
隨著電子技術的不斷發(fā)展,對于電路技術的應用也不斷增加,在很多領域中,電子技術都有著廣泛的應用。此外,尤其是在計算機技術領域以及工業(yè)領域中,實踐的技術結合,讓現(xiàn)代工業(yè)和電子行業(yè)有了巨大的進步。在實際的電子技術使用過程中,針對不同的應用領域,其使用的技術也有所不同。電子技術中,以模擬電子技術和數(shù)字電子技術為主流,兩者有著較大的差別,因此在優(yōu)勢對比方面,也會比較明顯。本文將重點分析兩者在不同領域的應用優(yōu)勢,并對兩者的優(yōu)勢進行對比分析。
一、模擬電子技術分析與應用
電子技術一般主要應用于電路中,電路的放大器,反饋期以及后期的電流增益等等。這些電子技術是以基本的元器件為基礎的,從而實現(xiàn)電路所需功能。在自然界中,一般以模擬和數(shù)字兩種方式來作為基礎的分析方向。模擬實際上就是連續(xù)的,而數(shù)字則是不連續(xù)。模擬電子技術,實際上就是針對連續(xù)的電子信號進行處理的。在模擬電子技術使用的領域中,其使用范圍最為廣泛,在電路以及工業(yè)控制設備中,模擬電子技術都有所應用。但是,模擬電路一般造價相對較低,使用的技術也會比較嫻熟,其傳輸?shù)男Ч€是有一定的差異。由于容易受到噪聲的影響,對于信號的接收效果也是產(chǎn)生了一定的影響。
二、數(shù)字電子技術分析與應用
數(shù)字電子技術一般應用于對于精度要求較高的設備中,數(shù)字電子技術是一種相對技術,即通過抽樣定理,對模擬信號進行抽樣,從而形成相對精度較高的電子信號。在數(shù)字電視中,使用的就是數(shù)字電子技術,可以將信號的傳播精度有效提高,并且在傳輸?shù)倪^程中,可以減少噪聲對于信號的影響。在加密過程中,由于數(shù)字信號可以使用較高級的加密系統(tǒng),因此對于信號傳遞的安全性,數(shù)字電子技術有一定的保障。數(shù)字電視的推廣,實際上就是由于信號傳播一般都要使用譯碼和解碼的過程,而收到噪聲影響的越少的信號,其還原和解碼的過程就越簡單。因此,數(shù)字信號的優(yōu)勢也非常明顯。在實際生活中,目前市場上使用的數(shù)字電視就是采用的數(shù)字信號進行傳輸?shù)模瑪?shù)字電視的效果更好,畫面更清晰,原因也就是因為數(shù)字信號的優(yōu)勢體現(xiàn)。
三、模擬電子技術與數(shù)字電子技術對比分析
電子技術通常會與計算機技術進行結合,從而實現(xiàn)電子技術的多功能性。在電路領域中,數(shù)字電子技術與模擬電子技術才會真正可以進行優(yōu)勢對比,從而根據(jù)不同的電路實現(xiàn)不同的功能。一般情況下,電路以信號為主導,信號的形式在一定程度上決定了使用怎樣的電子技術。
(一)信號形式與電路形式對電子技術的主導作用。在電路工程中,信號的形式在很大程度上決定了采用怎樣的電子技術。或者是根據(jù)電路的要求,進行相應的技術匹配。模擬電路中,一般采用的是模擬電子信號,從而根據(jù)模擬電路的特點,進行模擬電子技術的相關技術標準進行設計。例如需要設計增益與放大器的電子電路中,模擬電路就會更加適合。此外,在電路的精度要求方面,會相對比較明顯。模擬電路一般造價相對較低,使用的技術也會比較嫻熟,但是其傳輸?shù)男Ч€是有一定的差異。由于容易受到噪聲的影響,對于信號的接收效果也是產(chǎn)生了一定的影響。因此,即便模擬信號有一定的缺陷,但是依然有較大的市場占有率。原因就在于其原理相對簡單,并且造價較低,在一些低端的應用中比較適合。而數(shù)字電子技術一般適合采用高端的電子電路中,尤其是對信號傳播的精度要求高的電路中,一般都要采用數(shù)字電子技術。數(shù)字電子電路的設計比較高端,對于信號的傳播效率以及接收效果要求也比較高。但是,數(shù)字電子電路的造價相對較高。所以,一般都會在比較高端的設備中使用。因此,不同的電子技術對應不同的信號形式,模擬電子技術一般就針對模擬信號進行使用,數(shù)字電子技術一般就會針對數(shù)字信號進行使用。電路形式方面,則會根據(jù)電路的要求以及其復雜程度和精度進行相應的使用。高精度就代表這高造價,而數(shù)字電子技術可以實現(xiàn)高精度,但是要考慮市場造價。而模擬電子技術雖然存在一定不足,但是由于電路要求相對簡單,而造價也有一定的優(yōu)勢,因此才會依然有很大的市場。總之,要依據(jù)電路的形式以及信號的傳播要求,進行相應的電子技術選擇。
(二)模擬電子技術與數(shù)字電子技術之間的優(yōu)勢對比。模擬電子技術適用于模擬信號的設計與使用,由于模擬信號也可以稱之為連續(xù)信號,在自然界中是普遍存在的。也可以認為模擬電子是絕對存在的,而數(shù)字電子則是相對存在的。利用通信工程中的抽樣定理可以了解,抽樣定理實際上就是針對模擬連續(xù)信號進行的定點抽樣,然后形成的數(shù)字信號。從高等數(shù)學微分與積分的角度分析,可以證明連續(xù)信號是絕對的,但是抽樣后的數(shù)字信號則是相對的。由于模擬信號是自然存在的,因此在通常的電路使用中,一般都會使用模擬信號,模擬信號的使用范圍廣,并且在使用的過程中造價相對較低,對于電路的設計也不是非常苛刻。但是,模擬信號由于是自然存在信號,相對而言在加密過程中就存在一定的不足。此外,由于在自然界中是存在噪聲的,因此模擬信號在傳播的過程中非常容易收到噪聲的影響,而且在傳播的過程中容易出現(xiàn)損耗。因此,在模擬電子電路的設計中,通常要設計放大器。放大器進行增益處理以后,噪聲并不能很好的過濾,從而造成了接收端的接收信息的準確性相對較低,并且接收的效果也不是十分好。從實際的案例中分析,電視信號的接收就是非常常用的案例,一般的電視信號就是采用的模擬電信號。因此,對于電視的效果而言,也存在一定的不足。有時候電視的效果不佳,或者是存在一定的失真,就是模擬信號在傳輸?shù)倪^程中,出現(xiàn)了噪聲的混雜。而數(shù)字電子技術,一般是將原有的模擬信號進行抽樣處理,從而生成數(shù)字信號。數(shù)字信號雖然是相對存在,但是在優(yōu)勢方面比較突出。數(shù)字信號可以進行高精度的加密,這樣就可以避免噪聲的影響,同時也保證了信號傳播的安全性。此外,在數(shù)字信號的傳輸過程中,由于數(shù)字信號的精度更高,所以在接收端的接收效果也會更好。此外,數(shù)字信號的損耗和衰減也相對較低,因此,在使用的過程中,可以減少放大器的使用。數(shù)字電子信號的優(yōu)勢還在于數(shù)字信號的解碼相對簡單容易,并且在還原的過程中也相對方便。由于信號傳播一般都要使用譯碼和解碼的過程,而收到噪聲影響的越少的信號,其還原和解碼的過程就越簡單。因此,數(shù)字信號的優(yōu)勢也非常明顯。在實際生活中,目前市場上使用的數(shù)字電視就是采用的數(shù)字信號進行傳輸?shù)模瑪?shù)字電視的效果更好,畫面更清晰,原因也就是因為數(shù)字信號的優(yōu)勢體現(xiàn)。
四、結語
在信號處理與電子電路應用中,模擬電子技術以及數(shù)字電子技術實際上可以認為是針對不同的信號的應用技術。模擬信號是連續(xù)信號,在自然界中普遍存在,而數(shù)字信號則是通過抽樣定理進行抽樣所獲得的信號,針對數(shù)字信號即可使用數(shù)字電子技術。在兩者的對比中,一般情況下,模擬電子技術的使用會相對方便,由于是客觀存在,在較為低端的電路設備中,一般會采用模擬電子技術,由于造價相對低廉,原理也比較簡單,在增益與放大的過程中,對信號的誤差率要求相對較低。而在比較精端的電路設備中,通常要使用數(shù)字電子技術,利用抽樣定理,提高信號的精準度,從而保證電子電路的高精度運行。總之,兩者在不同的領域有不同的應用優(yōu)勢。
主要參考文獻:
關鍵詞:模擬電子技術,數(shù)字電子技術應用
中圖分類號:TN710文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2019)04(c)-0164-02
隨著電子技術發(fā)展水平不斷優(yōu)化,數(shù)字電子技術與模擬電子技術發(fā)展迅猛,其應用性均呈現(xiàn)擴張趨勢。就雙方的具體特征而言,模擬電子技術生產(chǎn)成本較低,通過便利的使用性能收獲了群眾的喜愛,但是數(shù)據(jù)的精度與準度較低,缺陷性明顯。因此,模擬電子技術具體應用在低端設備,并且對于具體的精度準度要求較低。與之相對,數(shù)字電子技術呈現(xiàn)出良好的精度與準度特征,其數(shù)據(jù)更加全面與真實,在具體的運行工程中能夠保證設備的整體效能發(fā)揮,提升工作效率。但是,因為精度與準度不斷提升與優(yōu)化,其工程造價遠高于與模擬電子技術。
1模擬電子技術、數(shù)字電子技術簡介
1.1模擬電子技術
模擬電子技術核心在于電路,通過全面有序地將電路進行細化,保證整體效能的穩(wěn)定發(fā)揮。模擬電子技術處理模式較為簡易,通過形成連續(xù)信號來提升工作效率,在相應的電子技術中發(fā)揮著重要的作用。因為模擬技術具有成本低廉、應用性能較廣等特點,使得具體的模擬電子技術深受低精度領域產(chǎn)業(yè)的喜愛。但是,其低廉的成本帶來了較大的問題,在具體的應用過程中,噪音問題無法解決,信號傳播效率較差,并且容易受到電磁干擾,在一定程度上加重了失真和數(shù)據(jù)性能不足的問題,使得群眾的具體使用滿意度不足,帶來了一定的不便性,同時也影響著人們對于電子技術的認識,造成在使用過程中頻繁出現(xiàn)問題,阻礙著模擬電子技術的向前發(fā)展。
1.2數(shù)字電子技術
數(shù)字電子技術以抽樣定理作為運算基礎,在與抽樣信號相結合的過程中,不斷提升與優(yōu)化數(shù)據(jù)的精度與準度。因為其自身運算邏輯嚴密,所以其精準度遠超模擬電子技術。因為自身綜合能力優(yōu)異,數(shù)字電子技術應用廣泛,并且能夠保證數(shù)據(jù)信息安全有序的傳播,將所有的不利因素,即噪音、電磁波等進行規(guī)避,保證了實際的播放效果與播放質(zhì)量。與此同時,數(shù)字電子技術內(nèi)部的安全系統(tǒng)健全,通過加密的方式來切實提升安全性,不斷優(yōu)化數(shù)據(jù),保證整體的工作效能,切實提升工作效果。
2模擬通信和數(shù)字通信的分析和研究
2.1分析模擬通信的優(yōu)缺點
模擬通信因為自身的安全性能不健全,使得具體的保密工作不到位,容易受到嚴重的電子干擾,從而產(chǎn)生信息泄露和他人盜取信息等問題。與此同時,其抗干擾能力較差,在具體的通信過程中,噪音會對通信質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的破壞,降低了整體的通信質(zhì)量與通信水平。其優(yōu)點也顯而易見,即使用方便與造價低廉,是通信要求較低的企業(yè)和個人的福音。
2.2分析數(shù)字通信的優(yōu)缺點
數(shù)字通信因為自身系統(tǒng)性和技術性較強,所以其頻帶較寬,并且對于技術性要求不斷提升,其發(fā)展速度必須與相關電子技術發(fā)展水平同步。因為自身的精度要求較高,對于同頻技術需求較大,其誤差同樣需要量化與整合。同樣,其優(yōu)點明確,即抗干擾能力和數(shù)據(jù)的精度與準度遠超模擬電子技術,信息處理能力優(yōu)越。目前,我國的高清電視大多使用數(shù)字電子技術,其信號傳播率傳播能力不斷優(yōu)化與提升。同時,數(shù)字電子技術通過構建完整的通信網(wǎng)絡來切實提升和優(yōu)化信號處理能力,保證通行的安全性與穩(wěn)定性全面提升,為電子計算機技術與通信技術搭建了良好的溝通與合作的平臺,保證二者緊密結合。相比與傳統(tǒng)的通信技術,現(xiàn)代通信采用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模式來保證接線工作的迅捷程度,大大解放了接線員大量的工作任務,并切實減少因人為因素帶來的誤差,保證工作效率與相關經(jīng)濟效益的全面提升。在存儲方面,數(shù)字電子技術憑借優(yōu)質(zhì)的存儲系統(tǒng)極大地便利了存儲工作,不斷優(yōu)化和提升整體存儲性能。
3模擬信號和數(shù)字信號在數(shù)字電子技術應用中的體現(xiàn)
模擬信號和數(shù)字信號通過文字、語音、視頻等形式來將相應的信號數(shù)據(jù)進行有序的整理與表達,形成了良好的表現(xiàn)形式。
3.1模擬信號
模擬信號是指在特定的參數(shù)范圍內(nèi),通過連續(xù)的或者有一定間隔的信息特征進行數(shù)據(jù)化表達,并最終產(chǎn)生信息數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的模擬信號模式下,電話與電視均采用有線模式,即通過將數(shù)據(jù)信息進行線路傳播,在形成聲音信息之后,通過用戶聲音來進行相應的變化與處理,保證時間呈現(xiàn)連續(xù)性特征。簡而言之,即通過轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息,使之以電信波的形式進行有線傳輸,在數(shù)據(jù)傳出之后,將電信號進行備份與還原,使之能夠直接應用于具體的生活與生產(chǎn)工作中來。
模擬是一種富有時效性與真實性的表達模式,在我們的日常生活中應用廣泛,我們看到的具體事物或者通過多媒體設備看到的具體數(shù)據(jù)信息皆屬于模擬,其應用型廣泛,并與我們的日常生活與生產(chǎn)關系緊密。因為模擬自身的特殊性質(zhì),所以在其運行過程中需要載體,載體形式多樣,可以使膠卷或者白紙,也可以是專業(yè)的數(shù)據(jù)云盤。同時,模擬工作同樣對工具的需求性較高,模擬設備多樣,可以是電視機或者音響。模擬的傳播方式多樣,可以采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)傳播,也可以使用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術進行傳播。
3.2數(shù)字信號
數(shù)字信號的工作模式是去表示數(shù)字量,其特征是將信號進行狀態(tài)變化,使其趨于穩(wěn)定與躍式發(fā)展。數(shù)字信號的表現(xiàn)形式為電位型和脈沖型,前者的表示法則在于將不同狀態(tài)的電位信號通過零和一來進行表達。后者的表示模式為將脈沖模式通過零和一來進行表達。在科學技術水平日新月異的今天,數(shù)字化技術不斷成熟與優(yōu)化,數(shù)字時代正式來臨,通過數(shù)字來對人們的實際生活進行有序的表達,保證生活水平不斷提升,信息的精度與準度同步優(yōu)化。在具體的數(shù)字通信過程中,通過將數(shù)字信號作為信息傳輸?shù)妮d體,保證信息傳播的有序性與完整性,通過使用二進制信號表達模式,切實提升了表達工作的簡易程度,緩解了數(shù)字表達的工作壓力。
3.3在通信技術中模擬電話通信與數(shù)字電話通信的區(qū)別
模擬電話通信模式下,線路傳輸工作的起點是信號發(fā)送端,在發(fā)送端將模擬信號進行整合后,用聲能的形式來進行傳輸,之后通過使用電能轉(zhuǎn)化器來根據(jù)音頻和聲波來將變化著的聲能進行轉(zhuǎn)化與還原,保證用戶能夠收到模擬信號,并將其數(shù)據(jù)信號進行還原,其工作模式為數(shù)據(jù)信息-聲能-電能-數(shù)據(jù)信息,形成一定的循環(huán)。數(shù)字電話通信模式下,語音聲波直接轉(zhuǎn)化為模擬信號,通過聲音與電能的裝換來簡化工作流程,通過二進制算法來保證模擬信號的精度與準度,實現(xiàn)良好的聲電、電聲轉(zhuǎn)換循環(huán),保證用戶在使用過程中能夠切實減少工序,相應的操作工作也在同步減少。
【關鍵詞】數(shù)字信號;數(shù)字電路;數(shù)字電子技術
自然界存在著各種各樣奇妙的變化,在時間和數(shù)值上斷續(xù)變化的信號,習慣上被叫做數(shù)字信號。數(shù)字信號不具有持續(xù)性,常常會反映很多時間片段中的信號狀態(tài),數(shù)字電子信號在我國的各個科技領域都得到了廣泛應用。與數(shù)字信號相對的是模擬信號,模擬信號指的是在時間和數(shù)值上持續(xù)變化的信號。
1數(shù)字信號與數(shù)字電路的概念
數(shù)字信號是由斷斷續(xù)續(xù)的物理量組成,它們在時間和數(shù)值上不具有連續(xù)性,是比較分散的。比如公路上車輛的數(shù)目、操場上學生的數(shù)目,這些數(shù)字的變化都是以1為單位增加或減少,并不會存在數(shù)字增減上的持續(xù)性。通常情況下,把這種數(shù)字化的物理量叫做數(shù)字量,把該數(shù)字量代表的信號叫做數(shù)字信號,最典型的數(shù)字信號就是方波信號。數(shù)字信號又叫做離散信號、脈沖信號,數(shù)字信號具有電位型和脈沖型兩種形式,在這兩種形式之間做階躍變化。電位型數(shù)字信號中,用“1”和“0”兩個數(shù)字表示電位信號的高低。而在脈沖數(shù)字信號中,則用“1”和“0”表示脈沖信號的有無。能夠傳送、處理、變換、存儲數(shù)字信號的電路叫做數(shù)字電路,數(shù)字電路包括數(shù)字電路和脈沖電路兩大部分。數(shù)字信號作為一種電信號,電壓的幅度將會在高電壓和低電壓之間變化。一般情況下,我們會將高電壓規(guī)定為與電路電壓相同,而將低電壓則表示為0。如果一個電路的信號滿足這種要求,那么就可以認定該電路為數(shù)字電路。
2數(shù)字電路的不同種類
2.1分立電路與集成電路
按照數(shù)字電路的結構來分,數(shù)字電路可以分為分立元件和集成電路兩種。電阻、電容、二極管、三極管、場效應管等組成的電路為分立元件電路。而將許多基本元器件都固定在一個基板上,把元器件的外部管腳進行連接,使許多元器件集成為一個整體的電路則為集成電路[1]。按照每個基板上元器件的數(shù)目,集成電路又可以分為小規(guī)模集成電路、中等規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路幾種。每塊基板上有10~100個基本元器件的集成電路,則為小規(guī)模集成電路,比如各種邏輯門電路、集成觸發(fā)器等;每塊基板上含有100~1000個元器件的電路,則成為中等規(guī)模的集成電路,比如各種編碼器、計數(shù)器、寄存器等等;而每塊基板上含有1000~10000個元器件的電路,就是大規(guī)模集成電路,比如許多存儲器、串行并行接口電路、中央控制器等。
2.2單極性電路和雙極性電路
根據(jù)數(shù)字電路中半導體元器件的構成情況,可以將數(shù)字電路分為單極性電路和雙極性電路兩種。在電路的工作狀態(tài)時,電路內(nèi)部具有兩種載流子的二極管和三極管的電路,就是雙極性電路,也被稱之為雙極性半導體器件電路[2];而根據(jù)導電溝道工作的場效應管,則為單極性半導體器件,也稱為單極性電路。雙極性電路包括TTL電路、FCL電路、I2L電路等,單極性電路包括NMOS電路、PMOS電路、CMOS電路。
2.3時序邏輯電路和組合邏輯電路
按照數(shù)字電路的記憶功能來劃分,可以分為時序邏輯電路和組合邏輯電路兩種。時序邏輯電路的輸出和電路的當前輸入狀態(tài)、過去輸入狀態(tài)有關,比如觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等。這些集成電路為時序電路,他們能夠?qū)^去的狀態(tài)進行“記憶”,以此來完成信號的輸出。而組合邏輯電路的輸出信號只和當前的輸入有關,比如各種譯碼器、編碼器、全加器等。
3數(shù)字電路的特點
數(shù)字電路不但能夠完成簡單的加、減、乘、除計算,而且還可以進行較為復雜的“與”、“或”、“非”邏輯運算,具有很好的系統(tǒng)控制能力,所以數(shù)字電路也常常被稱為數(shù)字邏輯電路。數(shù)字電路中,因為只有“0”和“1”兩種信號變化狀態(tài),所以數(shù)字電路的邏輯運算和數(shù)字運算都比較簡單。數(shù)字電路的基本結構單元簡單,能夠進行大批量的生產(chǎn)。由于數(shù)字電路一般都只有高電平和低電平兩種信號,數(shù)字電路的導通、閉合性能良好,抗干擾能力強、穩(wěn)定性好。如果對數(shù)字電路進行加密,那么在信號的傳輸過程中信號就很難被竊取,具有很強的保密性。
4結語
隨著數(shù)字技術的不斷發(fā)展,我國的數(shù)字電路在各個領域得到了廣泛應用。在數(shù)字信號中,常采用“1”和“0”兩種信號表示電平信號和脈沖信號。按照數(shù)字電路的結構來分,數(shù)字電路可以分為分立電路和集成電路。按照數(shù)字電路的半導體器件來分,可以將數(shù)字電路分為單極性單路和雙極性電路。按照記憶功能來分,可以將數(shù)字電路分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數(shù)字電路具有穩(wěn)定性高、保密性好等優(yōu)勢,能夠進行大批量生產(chǎn)。
參考文獻
[1]金鑫.數(shù)字電子技術中的數(shù)字信號和數(shù)字電路[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2015(08).
關鍵詞:數(shù)字電子技術;教材改革;工程應用
1.引言
《數(shù)字電子技術》是高等學校通信工程、電子信息工程、自動化、電氣工程及自動化等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程[1]。隨著數(shù)字電子技術、數(shù)字系統(tǒng)的高速發(fā)展,以FPGA(FieldPro-grammableGateArray)和CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)為代表的大規(guī)模可編程邏輯器件(ProgrammableLogicDevice,PLD)的廣泛應用,使傳統(tǒng)“板上數(shù)字系統(tǒng)”被“片上數(shù)字系統(tǒng)”替代[2]。為適應數(shù)字電子技術的發(fā)展趨勢,對傳統(tǒng)《數(shù)字電子技術》教材內(nèi)容進行了改革,在教材內(nèi)容的安排和例題選用上,立足于應用型人才培養(yǎng),以現(xiàn)代信息技術為依托,注重理論聯(lián)系實際,取得較好的應用效果。
2.教材改革的基本思路
隨著數(shù)字電子技術的快速發(fā)展,如何處理數(shù)字電子技術的經(jīng)典內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容、傳統(tǒng)分析設計方法與現(xiàn)代分析設計方法之間的關系,是教材內(nèi)容改革的重點。教材以“基礎知識器件原理器件應用器件仿真系統(tǒng)構建系統(tǒng)仿真”為主線,構建數(shù)字系統(tǒng)的知識框架。在教材內(nèi)容組織上,將數(shù)字電子技術和數(shù)字系統(tǒng)有關知識融為一體,系統(tǒng)介紹數(shù)字電子技術與數(shù)字系統(tǒng)的基本分析方法和設計方法;在教材內(nèi)容編寫上,以培養(yǎng)學生的應用能力和實踐能力為目的,采用案例式或項目式編寫思路,將理論知識和實際應用相結合,把突出知識的應用性和實踐性作為主要方向,做到理論和實踐并重,既強調(diào)理論基礎,又突出應用性。對于集成電路注重邏輯功能和使用方法介紹,增加EDA(ElectronicDesignAutomation)技術基礎知識[3],利用Multisim軟件對部分電路進行功能仿真,并介紹VHDL語言、QuartusⅡ軟件的基本使用方法,利用VHDL語言設計部分數(shù)字電路,利用QuartusⅡ軟件進行仿真分析,適應現(xiàn)代電子技術飛速發(fā)展和應用的需要。
3.教材的主要特點
3.1教材內(nèi)容組織
按照教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導委員會對《數(shù)字電子技術基礎》課程教學的基本要求,對《數(shù)字電子技術》教材內(nèi)容進行重新組織,將教材內(nèi)容分為十章[4]。第一章介紹邏輯代數(shù)的基礎知識,主要包括各種數(shù)制、常用的編碼規(guī)則、邏輯代數(shù)的基本定理、邏輯函數(shù)的表示方法和化簡方法等。第二章介紹EDA技術的基礎知識,包括Multisim、VHDL語言、QuartusⅡ的基礎知識。第三章介紹分立門電路、集成門電路和可編程邏輯器件的特點,并介紹利用VHDL語言設計門電路的方法。第四章首先介紹組合邏輯電路的基礎知識,然后講解組合邏輯電路的應用,最后利用Multi-sim對組合邏輯電路進行功能仿真和設計分析,并介紹組合邏輯電路的VHDL語言設計方法。第五章介紹各種觸發(fā)器的功能和應用,并利用Multisim對觸發(fā)器進行功能仿真,介紹觸發(fā)器的VHDL語言設計方法。第六章介紹時序邏輯電路的分析方法和設計方法,介紹常用時序邏輯電路的功能和應用,并分別利用VHDL語言和Multisim進行功能描述和仿真。第七章介紹脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路,重點介紹集成電路的應用。第八章介紹半導體存儲器的特點和應用。第九章介紹A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的工作原理和主要技術指標,對集成DAC和ADC的基礎知識及應用進行簡單介紹,并利用Multisim對基本轉(zhuǎn)換電路進行功能仿真。第十章介紹數(shù)字系統(tǒng)設計的基本流程,通過3個實例介紹數(shù)字系統(tǒng)的不同設計方法。
3.2強調(diào)基礎理論
隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展,數(shù)字電子技術已逐漸滲透到各個行業(yè),《數(shù)字電子技術》課程作為高校電類專業(yè)的基礎課程,是學生走向數(shù)字化時代的第一門課程,也是某些高校相關專業(yè)的考研課程,其重要性不言而喻。教材編寫強調(diào)《數(shù)字電子技術》基礎知識的系統(tǒng)性、完整性,將邏輯代數(shù)基礎、組合邏輯電路分析與設計、時序邏輯電路的分析與設計等基礎知識作為教材核心內(nèi)容,并結合部分高校相關專業(yè)《數(shù)字電子技術》研究生考試大綱的要求,增加部分教學內(nèi)容。例如,在第六章“時序邏輯電路”中增加利用觀察法和隱含表法進行狀態(tài)化簡的內(nèi)容,使學生能夠更容易掌握時序邏輯電路的傳統(tǒng)設計方法。在教材內(nèi)容編排上,反復訓練基礎理論知識,使學生更好地學習并掌握基礎理論知識,為進一步學習打下堅實的基礎。例如,第四章“組合邏輯電路”首先介紹組合邏輯電路的分析方法和設計方法,然后介紹常用集成組合邏輯電路的原理和應用,其中譯碼器、數(shù)值比較器按照組合邏輯電路的分析方法進行闡述,編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器按照組合邏輯電路的設計方法闡述,使教材內(nèi)容循序漸進、深入淺出,適用于學生自學,有利于培養(yǎng)學生自主學習能力。
3.3突出實踐應用
在教材編寫過程中,注重學生對知識應用能力培養(yǎng)的需要,強調(diào)具體操作過程中學習理論基礎,將知識應用能力培養(yǎng)貫穿整本教材,突出教材知識的實踐應用性。在介紹集成電路時,刪除集成電路內(nèi)部電路的分析,強調(diào)集成電路的邏輯功能和使用方法[5],例如,介紹555定時器時,在簡單介紹555定時器的電路結構和工作原理的基礎上,以“觸摸式定時控制開關電路”、“雙音門鈴電路”等應用電路介紹555定時器的使用方法。在第九章“數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器”中,以DAC0808、DAC0832、AD7543為例介紹常用集成數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理和使用方法,并分別給出DAC0832、AD7543與單片機AT89C51的接口電路,既加強與后續(xù)課程單片機、微機原理等的聯(lián)系[6],又突出教材內(nèi)容的應用性。
3.4增加EDA技術知識
EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫,是從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。教材第二章EDA技術基礎知識介紹了Multisim和QuartusⅡ兩種EDA工具的操作界面和使用方法,并介紹了VHDL語言的基本結構、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)結構、操作符和基本語句結構,使學生借助EDA工具進行電路分析和設計。教材給出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成電路的Multisim仿真電路和VHDL描述方法,并在第十章“數(shù)字系統(tǒng)設計”中,以“計數(shù)報警器”、“簡易交通燈控制器”、“函數(shù)信號發(fā)生器”為例,結合Multisim和QuartusⅡ軟件,詳細介紹簡單數(shù)字系統(tǒng)的設計過程,豐富教材內(nèi)容。
4.結語
《數(shù)字電子技術》教材改革是一項長期工程,隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展,必將對教材內(nèi)容產(chǎn)生深刻影響。本教材于2012年10月由北京大學出版社作為“21世紀全國本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材”出版,2013年12月被評為河南省“十二五”普通高等教育規(guī)劃教材。教材經(jīng)過3年多的使用,得到了廣大師生的關注,收集了各方面建議和意見。為了更好地適應現(xiàn)代數(shù)字電子技術的發(fā)展和應用,需要對教材內(nèi)容進行進一步改革。
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關鍵詞:數(shù)字電子技術;網(wǎng)絡;應用表現(xiàn)
中圖分類號:TN791 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 12-0000-01
現(xiàn)階段,計算機網(wǎng)絡技術在人們的生產(chǎn)、生活、學習、工作應用的越來越廣泛,使人們的生活變得越來越方便,對于現(xiàn)代人來說,已經(jīng)成為其生活中不可缺少的部分。同時,網(wǎng)絡也促進了數(shù)字電子技術的發(fā)展,使其在滲入現(xiàn)代人的生活時有了一個依托的平臺,是數(shù)字電子技術得以發(fā)展的重要條件,而數(shù)字電子技術也使網(wǎng)絡的內(nèi)容更加的豐富,由此,在網(wǎng)絡中應用數(shù)字電子技術有著重要的現(xiàn)實意義。
一、網(wǎng)絡在人們生活中的重要作用
網(wǎng)絡是一個可以實現(xiàn)信息資源的傳輸、接收和共享的平臺,在人們生活的方方面面都得到了廣泛的應用,給人們的生活提供了極大的便利。首先,從網(wǎng)絡的特點上說,一是網(wǎng)絡提供海量的信息資源,通過對互聯(lián)網(wǎng)進行瀏覽,人們就可以實現(xiàn)對所需信息資源的快捷查詢,在網(wǎng)絡上,通過利用電子郵箱等信息工具,人們還能自由就一些問題提出自己的見解,互相交流彼此的看法,達到在網(wǎng)絡上的互動和反饋,并使地域的界限被打破,實現(xiàn)了跨國界的、跨地區(qū)的零距離的交流;二是網(wǎng)絡具有很強的開放性,并在信息方面存在著共享性,在網(wǎng)絡信息資源量巨大的情況下,保證信息的有效的傳輸、存儲和共享;三是與報紙、雜志等傳統(tǒng)媒體相比,網(wǎng)絡上的信息更新的更快,并且時效性更強,新聞的傳播與事件發(fā)生之間的時間差很小,幾乎可以達到同步的狀態(tài),同時又因為報紙雜志是通過印刷品的形式進行傳播,而網(wǎng)絡不需要紙張,所以在成本費用方面,相對來說網(wǎng)絡也更低,在資源方面更節(jié)約。
其次,從網(wǎng)絡的應用優(yōu)勢上說,網(wǎng)絡的最大優(yōu)勢之一就是在進行信息的整合和傳播時的綜合化,不同于報紙雜志等紙媒僅依靠文字和圖片來傳播信息,網(wǎng)絡在傳播信息時,除了可以運用文字和圖片的方式,還可以涵蓋視頻、音樂等信息,使信息內(nèi)容得到了極大的豐富,當用戶在瀏覽這些信息時,可以對其傳達的內(nèi)容進行非常全面和透徹的理解,并且還可以了解其他的相關信息。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展成熟,用戶在收聽或者觀看信息時還可以進行同步的下載,縮短了用戶在下載方面花費的時間,實現(xiàn)了時間的節(jié)約。總之,網(wǎng)絡上的信息來源的范圍廣泛、表現(xiàn)的形式多樣,通過網(wǎng)絡,用戶可以在任何地點任何時間以圖片、數(shù)據(jù)、聲音、表格等方式實現(xiàn)對信息的接受和反饋,尤其是數(shù)字電子技術在網(wǎng)絡中的應用,更是加快了網(wǎng)絡上信息互動溝通的速度。
二、數(shù)字電子技術應用于網(wǎng)絡的重要意義
首先,信號的數(shù)字通信可以通過數(shù)字電子技術的應用來得到實現(xiàn),數(shù)字信號具有很強的抗干擾能力,而且沒有噪音污染,在儲存處理和交換方面都非常的便捷,在其依托下,可以縮小設備的體積并使設備更加的集成,一般占用的信道頻帶比較寬,對綜合數(shù)字網(wǎng)的構成有促進作用。對于數(shù)字信號來說,二進制代碼是其與計算機信號的共同點,具體的說,就是它們是相同的,這個共同點促進了計算機與數(shù)字信號的聯(lián)網(wǎng),并且使計算機對數(shù)字信號的存儲、交換和處理更方便,使通信網(wǎng)管理成功的趨向了自動化和智能化。
其次,數(shù)字信號在抗干擾方面很強,可以進行距離比較長且質(zhì)量比較高的信息傳輸,并且通過數(shù)字轉(zhuǎn)換的方式進行處理以后,信號在網(wǎng)絡信息的加密方面變得更有效更方便,這是由于數(shù)字邏輯運算不是很難,在加密及解密方面可以進行相對簡單的處理。數(shù)字電子技術對數(shù)字電路的運用有很多方面的優(yōu)勢,包括功率比較低、體積比較小,通過集成電路的大量使用可以使網(wǎng)絡設備的形成變得很容易。現(xiàn)階段的應用科學中,數(shù)字通信技術和網(wǎng)絡技術的應用最多。網(wǎng)絡的普及極大的改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活、工作的方式,使人們對其越來越依賴,在網(wǎng)絡中應用數(shù)字電子技術,可以加快信息處理的速度,使海量的信息及時的以更快的速度進行傳輸供用戶使用。
三、數(shù)字電子技術在網(wǎng)絡中的應用表現(xiàn)
數(shù)字電子技術是一門對集成器件和電路的功能和應用進行研究、對芯片的各腳功能進行集成、對時序電路和邏輯門電路組合進行分析和設計的學科。通過數(shù)字電子技術,可以實現(xiàn)對集成芯片和電路組合的設計、對各種電路和集成元件的分析和研究等。在計算機技術快速發(fā)展的基礎上,數(shù)字電子技術在信號的處理方面體現(xiàn)出了很顯著的優(yōu)勢。它可以將模擬信號根據(jù)一定的比例要求轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,再用數(shù)字電路對其進行處理,然后輸出所需信息轉(zhuǎn)變成的模擬信號,最大程度的發(fā)揮了數(shù)字電路在信號處理上的優(yōu)勢,并提高了網(wǎng)絡信息傳輸?shù)男省F渲行畔⒌臄?shù)字化處理方式包括編碼、量化和抽樣。編碼的意思是說根據(jù)一定的規(guī)律,將量化后的值表現(xiàn)為二進制的形式并轉(zhuǎn)變成多值的信號流。量化就是通過一定限度的幅度值讓原先連續(xù)的幅度值變得相似,使存在一定間隔的離散值替換模擬信號連續(xù)的程度。抽樣就是在一定的時間段內(nèi),將原來具有連續(xù)性的信號轉(zhuǎn)變成信號樣值序列,在時間的方面離散模擬信號。
數(shù)字電子技術可以在很大程度上提高網(wǎng)絡信息的發(fā)展速度。以數(shù)字信號作為信息的載體來進行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑礊閿?shù)字通信,數(shù)字通信極大的加快了信息傳輸?shù)乃俣龋龃罅诵畔鬏數(shù)娜萘浚纬闪诵畔⒏咚俟罚锤咚傩畔㈦娮泳W(wǎng)絡,它是一個系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系,具體的構成包括網(wǎng)絡、計算機、數(shù)據(jù)庫以及其他各種電子產(chǎn)品等。利用高性能的計算機和通信網(wǎng)絡中的服務器可以控制和處理網(wǎng)絡中的信息,用數(shù)字信息替代模擬信息,實現(xiàn)在數(shù)字電路上的信息的輸入和輸出以及最后的存儲。
四、結束語:
總之,隨著科學技術的發(fā)展和更新,在網(wǎng)絡信息高速公路的構建要求下,數(shù)字電子技術在網(wǎng)絡中的應用會越來越廣泛。
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