數字電子電路中的后起之秀是數字邏輯電路。把它叫做數字電路是因為電路中傳遞的雖然也是脈沖，但這些脈沖是用來表示二進制數碼的，例如用高電平表示“ 1 ”，低電平表示“ 0 ”。聲音圖像文字等信息經過數字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數字信號。能處理數字信號的電路就稱為數字電路。

　　這種電路同時又被叫做邏輯電路，那是因為電路中的“ 1 ”和“ 0 ”還具有邏輯意義，例如邏輯“ 1 ”和邏輯“ 0 ”可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關系。這種電路除了能進行二進制算術運算外還能完成邏輯運算和具有邏輯推理能力，所以才把它叫做邏輯電路。

　　由于數字邏輯電路有易于集成、傳輸質量高、有運算和邏輯推理能力等優點，因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領域。一般家電產品中，如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數字邏輯電路。

　　數字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯”兩個字，使用的是獨特的圖形符號。數字邏輯電路中有門電路和觸發器兩種基本單元電路，它們都是以晶體管和電阻等元件組成的，但在邏輯電路中我們只用幾個簡化了的圖形符號去表示它們，而不畫出它們的具體電路，也不管它們使用多高電壓，是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。按邏輯功能要求把這些圖形符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖，它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。

　　數字電路中有關信息是包含在 0 和 1 的數字組合內的，所以只要電路能明顯地區分開 0 和 1 ， 0 和 1 的組合關系沒有破壞就行，脈沖波形的好壞我們是不大理會的。所以數字邏輯電路的第二個特點是我們主要關心它能完成什么樣的邏輯功能，較少考慮它的電氣參數性能等問題。也因為這個原因，數字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等，還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數、卡諾圖等等，這些也都與放大振蕩電路不同。

門電路和觸發器

?。?1 ）門電路

　　門電路可以看成是數字邏輯電路中最簡單的元件。目前有大量集成化產品可供選用。

　　最基本的門電路有 3 種：非門、與門和或門。非門就是反相器，它把輸入的 0 信號變成 1 ， 1 變成 0 。這種邏輯功能叫“非”，如果輸入是 A ，輸出寫成 P=A 。與門有 2 個以上輸入，它的功能是當輸入都是 1 時，輸出才是 1 。這種功能也叫邏輯乘，如果輸入是 A 、 B ，輸出寫成 P=A?B ?；蜷T也有 2 個以上輸入，它的功能是輸入有一個 1 時，輸出就是 1 。這種功能也叫邏輯加，輸出就寫成 P=A ＋ B 。

　　把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復合門電路，如與門加非門成與非門，或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。

　　數字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種，所用的電源電壓和極性也不同，但只要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符號。而且一般都規定高電平為 1 、低電平為 0 。

?。?2 ）觸發器

　　觸發器實際上就是脈沖電路中的雙穩電路，它的電路和功能都比門電路復雜，它也可看成是數字邏輯電路中的元件。目前也已有集成化產品可供選用。常用的觸發器有 D 觸發器和 J―K 觸發器。

　　D 觸發器有一個輸入端 D 和一個時鐘信號輸入端 CP ，為了區別在 CP 端加有箭頭。它有兩個輸出端，一個是 Q 一個是 Q ，加有小圈的輸出端是 Q 端。另外它還有兩個預置端 R D 和 S D ，平時正常工作時要 R D 和 S D 端都加高電平 1 ，如果使 R D =0 （ S D 仍為 1 ），則觸發器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ），則被置成 Q=1 。因此 R D 端稱為置 0 端， S D 端稱為置 1 端。 D 觸發器的邏輯符號見圖 2 ，圖中 Q 、 D 、 SD 端畫在同一側； Q 、R D 畫在另一側。 R D 和 S D 都帶小圓圈，表示要加上低電平才有效。

　　D 觸發器是受 CP 和 D 端雙重控制的， CP 加高電平 1 時，它的輸出和 D 的狀態相同。如 D=0 ， CP 來到后， Q=0 ；如 D=1 ， CP 來到后， Q=1 。 CP 脈沖起控制開門作用，如果 CP=0 ，則不管 D 是什么狀態，觸發器都維持原來狀態不變。這樣的邏輯功能畫成表格就稱為功能表或特性表，見圖 2 。表中 Q n+1 表示加上觸發信號后變成的狀態， Qn 是原來的狀態。“ X ”表示是 0 或 1 的任意狀態。

　　有的 D 觸發器有幾個 D 輸入端： D 1 、 D 2 … 它們之間是邏輯與的關系，也就是只有當 D 1 、 D 2 … 都是 1 時，輸出端 Q 才是 1 。

　　另一種性能更完善的觸發器叫 J － K 觸發器。它有兩個輸入端： J 端和 K 端，一個 CP 端，兩個預置端： R D 端和 S D 端，以及兩個輸出端： Q 和 Q 端。它的邏輯符號見圖 3 。 J － K 觸發器是在 CP 脈沖的下陣沿觸發翻轉的，所以在 CP 端畫一個小圓圈以示區別。圖中， J 、 S D 、 Q 畫在同一側， K 、 R D 、 Q 畫在另一側。

　　J － K 觸發器的邏輯功能見圖 3 。有 CP 脈沖時（即 CP=1 ）： J 、 K 都為 0 ，觸發器狀態不變； Q n ＋ 1 =Qn ， J ＝ 0 、 K=1 ，觸發器被置 0 ： Q n ＋ 1 =0 ； J=1 、 K=0 ， Q n+1 =1 ； J=1 、 K=1 ，觸發器翻轉一下： Q n ＋ 1 =Qn 。如果不加時鐘脈沖，即 CP=0 時，不管 J 、 K 端是什么狀態，觸發器都維持原來狀態不變： Q n ＋ 1 =Qn 。有的 J―K 觸發器同時有好幾個 J 端和 K 端， J 1 、 J 2 … 和 K 1 、 K 2 … 之間都是邏輯與的關系。有的 J － K 觸發器是在 CP 的上升沿觸發翻轉的，這時它的邏輯符號圖的 CP 端就不帶小圓圈。也有的時候為了使圖更簡潔，常常把 R D 和 S D 端省略不畫。

　　能夠把數字、字母變換成二進制數碼的電路稱為編碼器。反過來能把二進制數碼還原成數字、字母的電路就稱為譯碼器。

　（ 1 ）編碼器

　　圖 4 （ a ）是一個能把十進制數變成二進制碼的編碼器。一個十進制數被表示成二進制碼必須 4 位，常用的碼是使從低到高的每一位二進制碼相當于

十進制數的 1 、 2 、 4 、 8 ，這種碼稱為 8 － 4 － 2 － 1 碼或簡稱 BCD 碼。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 -4 線編碼器”或“ DEC ／ BCD 編碼器”。

　　從圖看到，它是由與非門組成的。有 10 個輸入端，用按鍵控制，平時按鍵懸空相當于接高電平 1 。它有 4 個輸出端 ABCD ，輸出 8421 碼。如果按下“ 1 ”鍵，與“ 1 ”鍵對應的線被接地，等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ，整個輸出成 0001 。

　　如按下“ 7 ”鍵，則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ，整個輸出成 0111 。如果把這些電路都做在一個集成片內，便得到集成化的 10 線 4 線編碼器，它的邏輯符號見圖 4 （ b ）。左側有 10 個輸入端，帶小圓圈表示要用低電平，右側有 4 個輸出端，從上到下按從低到高排列。使用時可以直接選用。