浅谈物理电路与数字电路

摘 要 当今时代是一个信息化时代，每天要通过电视，通信，互联网等多种媒体获得大量信息，而现代信息的存储、处理、传输越来越趋于数字化。日常生活中电子设备或电子系统，无一不采用数字电路。因此，数字电子技术应用越来越广泛，让人们的生活发生发生了翻天覆地的变化。而物理电路是数字电路的基础，本文以物理中学过的电路为基础，重点介绍了物理与数字电路的关系，并根据其关系阐了数字电子技术的优越性和发展。

【关键词】数字电路 物理电路 高电平 低电平

1 简介

每天一起床，手机开始播报今天的天气预报，温馨地提示空气质量如何，当你忙碌了一天，在回家的路上拨一下手机，门口的摄像头从你的瞳孔中读取到你的个人信息，马上通知中央电脑主人回来了，门就自动打开了。借助数字技术，这些都将成为现实，走进普通的家庭。而要把数字技术和日常生活联系起来，就要应用我们正在学习的物理知识。

本文以物理电路为基础，重点说明物理电路是数字电路的基础，从而对数字电路的特点、优越性及发展进行阐述。

2 物理电路

如图1所示：当开关打开时， 无论滑动变阻器怎么变化，电路中电流表读书为零，电压表读数为零。只有当开关闭合，滑动变阻器有阻值时电流表、电压表才会有读数。

3 数字电路及其特点

所谓数字电路，就是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

数字电路的特点，在一个周期内数字电路的电流和电压是脉动变化的。数字电路对信号的传输是通过开关特性（如三极管）来实现操作的。在模拟电路中， 电压、电流、频率，周期的变化是互相制约的，而数字电路中电压、电流、频率、周期的变化是离散的。数字电路只是在小电压，小电流底功耗下工作，完成或产生稳定的控制信号。数字电路是通过它特有的逻辑运算来完成整个电路的操作过程。 由于数字电路所处理的是逻辑电平信号，因此，从信号处理的角度看，数字电路系统具有更高的信号抗干扰能力。

模拟信号有无穷多种可能的波形，而数字信号只有两种波形（高电平和低电平），这就为信号的接收与处理提供了方便。数字电路中有限的波形种类保证了它具有极强的抗干扰性，受扰动的波形只要不超過一定门限总能够通过一些整形电路（如斯密特门）恢复出来，从而保证了极高的准确性和可信性，而且基于门电路、集成芯片所组成的数字电路也简单可靠、维护调度方便，很适合于信息的处理。

简单地说就是：数字电路的输入和输出信号电压值要么与电源电压接近，要么与0V接近，只有这两种情况。 图2为数字信号。

4 物理电路和数字电路的关系

图1中：

当开关打开时，电路中无电流电压，相当于数字电路中的“0”。

当开关闭合时，电路中有电流电压，相当于数字电路中的“1”。

其实，通过图1，这个简单的例子我们可以认识到，物理中学过的电路图，它就是数字电路中最简单基础的逻辑电路，数字电路可以简单的理解为是两种状态。如：开或关、是或者不是，有或者没有，高电压或者低电压等等。

数字电路是将高中的实际简单线性电路转化成更抽象的数字分析的数字电路，高中知识是基础，着重分析问题的能力，大学知识是深化，体现是解决问题的能力，两者不能简单的划等号。

5 数字电路设计

举例：

设计要求：客厅有一灯，开关为一个两位密码A，B。只有A和B都是1的时候灯才会亮，否则灯关闭。

电路的设计 ： A B 表示两位密码 ，只有0和1两种状态。

Y表示灯，0表示灯灭，1表示灯亮。

电路的实质：其实，A和B就是两个开关。1表示接通，0表示断开。A和B两个开关串联，只有同时接通，灯才会亮。但是做成数字电路，我们就不需要关心真实电路到底是什么样子的，只需要知道密码就可以了。当然，这只是一个简单的例子，数字电路的优越性不止于此。

6 数字电路的发展

从AT&T公司杰出的科学家香农博士第一次量化地描述了信息，并把人类带入用信息论指导的时代，数字通信随之诞生，并且使今天的每一个人受益。伴随着现在科技的进步与经济的飞速发展，数字电子技术得到了快速发展的时期，数字电子技术的应用领域得到了不断扩大，现阶段数字电子技术的发展与壮大使得全球信息化进程得到发展。和世界上任何事物一样IT产业也是快速变化和发展的。以前想都不敢想的应用会不断涌现，数字技术的研发必须针对多年后的市场。在我国各行各业中，数字电子技术的应用比例越来越大。为了更好地发挥数字电子技术的作用，保证数字电子技术满足社会发展的要求，就需要开发更加有效的新型数字电子技术与产品。

7 结束语

本文基于物理电路的学习，主要阐述了物理电路与数字电路的关系及数字电路的特点，从而进一步讨论了数字电路的优越性和它的发展。随着科技的发展，数字电子技术将会更广泛的应用于日常生活中，要大力发展数字电子技术，为电子产品数字化奠定坚实的基础。数字电子技术也一定会迎来下一个浪潮，我梦想能成为下一个浪潮的弄潮儿，站在浪潮之巅，努力拼搏。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基本教程[M].清华大学出版社，2007，8，1.

[2]阎石.数字电子技术基础第四版[M].高等教育出版社，1998.

[3]吴军.浪潮之巅[M].电子工业出版社，2011.

作者简介

秦夏伟（1999-），男。现就读于西安市五环中学。

作者单位

西安市五环中学 陕西省西安市 710038