时间：2023-05-30 10:25:47
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字电路，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：计数器 数字 电路 应用
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0061-01
数字电路中，对脉冲进行计数是极其重要的操作，而这一操作的实现主要通过计数器实现。为此，加强计数器在数字电路中应用探讨具有较强的现实意义。
1 在时序脉冲方面的应用
时钟电路是数字电路的核心部分，能够为数字电路的正常运行提供保障。时钟电路中计数器是极其重要的组成部件，由于不同计数器之间存在差异，因此具体应用时需根据数字电路的实际情况，选择合适类型的计数器。例如，74LS193十进制可逆同步计数器在输出Q0、Q1、Q2时，通常按照000-111中间顺序进行循环变化，因此，可按照CT74LS138译码器3位二进制方式输入相关代码，而且可实现与A0、A1、A2顺序对应连接。当输入计数脉冲时，时钟电路中的Y0-Y7编译器会输出低电平的脉冲。时序脉冲发生器电路结构如图1所示。
计数脉冲经由非门后反向成为选通脉冲，并和74LS138计数器的使能端进行连接，进而控制译码器防止其出现竞争冒险情况。当计数脉冲CP上升时计数器开始计数，此时由非门输出的计数脉冲，能够让使能端处在低电平0的状态下，封锁译码器工作停止，此时Y0-Y7能够输出较高电平。当计数脉冲下降时高电平1为选通脉冲，此时使能端也在1的状态下译码器进入工作状态，并将低电平输出。经过上述分析得出：时序脉冲电路中能够错开计数器中触发器的翻转和译码器的工作时间，以此避免竞争冒险情况。
2 在数字系统定时方面的应用
2.1 数字系统
数字系统和传统模拟系统相比优点较为突出，例如，其定时方面的要求并不那么严格，而且切换器自身就具备自动定时功能，一定程度上能够弥补定时出现的误差。其能定时范围在30s～150s内，不过具体数值由设备的性能决定。另外，考虑到部分数字视频处理设备可能出现时延现象，因此数字系统场定时过程中应多加注意。数字电路中的定时由音频定时、行定时、场定时，信号定时之分，其中数字信号定时相对较为简单，使用数字波形监视器就能将信号检测出来，例如WF601和WFM700等，将监视器A、B通道和两路数字信号连接起来，而监视器的外基准由同步信号充当，完成信号终结操作；数字视频信号中由于为无场脉冲，因此取值时可依据F/V/H等顺序进行，最终实现对视频的定位；进行场定时时需要定义基准点，通常选取视频第一行为基准。另外，场定时运用的波形监视器可根据实际情况进行选行和两行扫描模式；测量行定时时可将通道A和波形监视器进行切换，并将扫描方式设置为一行扫描；音频定时其中的音频发生模块能实现默认和字时钟输出，不过还应注重视频设备和音频之间能够实现同步。
2.2 计数器定时方面的应用
数字系统中计数器还可用于定时，例如设置为30s递减计时，使用计数器不但顺利完成计时，而且当递减至0时可在数码显示器中以00方式显示出来，同时发出报警提示信号，进而通过外部设置的开关，实现计数器的暂停、连续、复位等操作。计数电路设计时可采用两片十进制的74LS192型号的集成电路，它不但具备异步清零和异步置数功能，而且能够实现进位和错位的输出。由该类型电路构成的计数器可进行三十进制递减预置，并由十进制连接成三进制，个位与十进制连接。另外，该电路的置数端经由开关实现和高低电平的连接。如和高电平相连时可进行其他置数。该电路中的计数器只有在低位端有错位脉冲出现时，其高位计数器才开始进行递减计数。
数字电路定时系统中，由一片74LS192型号的电路构成1s减计数电路。该类型减计数电路中低位和高位加计数脉冲发出引脚为1的信号，其中脉冲主要通过555组成的多谐振荡发出。多谐振荡为振荡器的重要组成部分，而振荡器则是数字定时系统的核心部件。因此振荡器工作性能稳定与否，往往给定时系统的准确性产生重要影响。振荡器属于无稳态的电路，即当其与电源连接时，即便不添加出发信号，就能自动变换数字电路状态，同时将矩形波输出。另外，电路中的暂稳态包括放电和充电两个过程。如将型号为74LS192的个位引脚添加到计数脉冲之中，当减计数达到0时错位脉冲便出现在使能端，引发10位计数器实施减计数，计数器的高位和低位全为0时，其高位错位输出端仍能发挥作用进行报警。
3 结语
计数器在数字电路中发挥着极其重要的作用，由于其具备定时功能，在其他方面的应用非常广泛。为进一步扩展计数器的应用范围，应对计数器中的元件关系和工作原理进行深入的探讨，进而为充分发挥数字电路的潜能，使其更好的为人们的生产生活服务。
参考文献
[1]赵瑞娟.计数器在数字电路中的应用[J].现代电子技术，2012，22：158-159.
[2]童进.计数器在数字电路中的应用[J].科技传播，2013，08：187+170.
关键词：数字电路 抗干扰设计 研究
中图分类号：tn973.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0116-01
1 前言
随着计算机技术及集成电路的飞速发展，数字电路已被广泛应用于各个电子科技领域。但在实际应用中，数字电路的正常运转容易受到器件之间过于紧密，或器件屏蔽、布局不合理而产生的电磁干扰影响。为有效抑制电磁干扰，人们普遍将重点转向了电磁兼容技术的研究。因此，可以说电磁干扰及电磁兼容是实现数字电路抗干扰设计的突破点。
2 数字电路的干扰形成因素
（1）干扰源；干扰源是指电压突变du/dt及电流突变di/dt较大的设备、元件或信号。常见的有：继电器、雷电、电机、高频时钟、可控硅等。（2）传播路径；所谓传播路径，是指干扰由干扰源传播至各敏感器件的媒介或通路。其中，导线传导及空间辐射是最为典型的两种传播干扰路径。（3）敏感器件；敏感器件，顾名思义，即为容易受干扰影响的对象。如：A/D或D/A变换器、数字IC、单片机、弱信号放大器等。
3 数字电路抗干扰设计常用措施分析
由以上干扰因素可知，若想有效降低数字电路中的电磁干扰，在设计时应从抑止干扰源、阻断传播路径及增强敏感器件抗干扰能力等方面来加强遏止干扰形成。
3.1 抑制干扰源
干扰源的有效抑制通常是抗干扰设计的优先考虑因素，其抑制原理是将干扰源的电压及电流突变尽量降低。在实际操作中，可通过分别在干扰源的两端并联合适的电容，来使干扰源的电压突变有所降低。而电流突变的降低则恰恰相反，一般是在干扰源回路中串联电阻或电感以及增加续流二极管的方法来实现。例如，在继电器的线圈中添加续流二极管，可以抑制线圈断开造成的反电动势干扰；而将火花抑制电路并接于继电器接点两端，能够有效降低电火花对系统的干扰。
3.2 切断干扰途径
由于干扰的传播路径有传导与辐射之分，因而在抗干扰设计上要两者兼顾。传导干扰中，可根据有用信号及高频噪声的不同频带，在导线上安装合适的滤波器来过滤掉容易造成干扰的频率，从而将高频噪声的传播路径彻底阻断。辐射干扰由于是通过空间传播，因此阻断原理是尽可能拉开敏感器件与干扰源之间的距离。常用的方法是在敏感器件上添加蔽罩或用地线将二者隔离。
3.3 提高敏感器件的抗干扰性能
在数字电路的抗干扰设计中，若能对敏感器件进行正确处理，确保其尽快从失常状态中恢复，或尽量减少其对干扰信号的拾取，则可在一定程度上增强敏感器件自身的抗干扰能力。例如，布线时，为减少感应噪音，需尽可能缩小回路环面积；而尽量增粗电源线及地线，不仅减小压降，还能有效抑制耦合噪声的干扰。此外，使用看门狗及电源监控对单片机进行改良，可使整个电路系统的抗干扰能力大幅提高。
3.4 印制电路板（PCB）的合理布线
PCB作为数字电子产品的重要基础部件，其电磁兼容好坏直接影响整个数字电路设计的抗干扰效果。在对PCB进行布线设计时，务必遵循PCB设计的相关原则，以尽可能满足抗干扰要求。具体操作时应先确定好各元、器件在电路板上的确切位置，其次布置电源线和地线，接着是高速信号线的安置，最后才是低速信号线的连接。这其实也是PCB设计的一般原则，虽然线路板上的电路种类较多，但有些原理也是共通的，因此，需综合起来分析、考虑，才不至于顾此失彼。此外，线路布置好后要仔细检查，确保做到：（1）PCB上的电路基本不受外部的传导或辐射干扰影响；（2）PCB内部各电路之间无相互干扰现象；（3）PCB对外的辐射发射及传导发射明显降低，且在标准允许范围之内。
3.5 软件抗干扰方法
软件抗干扰技术具有操作方便、灵活简单且耗费低等特点，已被广泛应用于数字电路的抗干扰设计。目前已有大量实用的软件抗干扰技术被开发和采用，下面仅就数字滤波技术、软件“看门狗”技术及软件拦截技术做简单介绍：
（1）数字滤波技术；数字滤波技术在软件中的抗干扰功能是通过电磁兼容的方法对相关数据进行干扰消除来实现的。通常在采取硬件措施不能完全抑制干扰的情况下，可以通过对软件进行数字滤波处理，来进一步消除数据中的各种干扰，从而确保所采集的数据真实可靠。（2）软件“看门狗”技术；计算机控制系统中的看门狗可以防止干扰信号进入程序而造成死循环，其功能在硬、软件中均可实现。看门狗实际上是利用定时器来对主程序运行过程进行计时监控，如果到规定时间仍不复位定时器，则容易出现PC指针回不来的情况，或者说造成死循环，而到定时时间之后，看门狗就会自动使单片机恢复原位。（3）软件拦截技术；干扰作用在微控制器的CPU部位时，往往造成的破坏是最致命的，严重时会使系统完全失灵。其中典型故障是直接破坏程序中的计数器PC状态，造成程序出现“死循环”、“乱飞”、“乱跳”等情况。而在电路设计时，灵活应用软件拦截技术，可以有效克服以上问题，从而确保运行程序恢复正常。
4 结语
总之，对数字电路进行抗干扰设计是一项极其重要而又相对复杂的工作，除了上述措施之外，还有很多其它经济可行的抗干扰途径。在今后的研究实践中，还需深入挖掘、不断总结和创新，才能为电气电力设备设计工作提供更高效节能抗干扰的办法。
参考文献
关键词：数字电路 在线故障 检测技术
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00
数字设备由于电路或自身元件，工作环境等原因，导致数字电路在运行过程出现各种程度的故障，影响数字电路正常工作。传统的数字电路检测主要是利用仪表和人工测试来进行检测分析，耗时较长，检修难度较大，检修效率偏低，不能维持数字电路正常快速运行。因此需要找寻更快速的检测方法，来快速完成数字电路故障检修。
1 数字电路故障特点
数字信号指以多个离散的数值表示的离散信号，而数字电路就是对这些离散的数字信号进行有效处理的电路。其功能主要分为时序型和组合型。在输送界限中指存在简单的组合型电路，没有反馈路线，数据的输送主要取决于输入进的信号，与前期的电路输送不存在必然联系，因此没有进行任何数据记录。而组合型与时序型的区别在于是否有集成数据来体现，时序型电路的主要构成在于触发器拥有的储蓄功能，其状态的表达及记忆主要是通过该电路完成的。在储蓄电路末端一定要进行信号的输出与收取工作，这一现象中由于需要检测的数据较多，最多可高达上千条。而且电路中的元件主要设置在软芯片中，有较多的物理曲线，检测过程会比较复杂，十分不利于对于数字电路的检测。
2 数字电路故障原因
（1）设计未考虑集成参数变化。由于设计时没有充分考虑元件的集成参数变化，导致电子元件使用时出现元件老化、参数性能不稳定甚至降低的不良状况。例如进行简单的数字电路运输只能选取8个同型号电路，但其所带实际电路早已超过指定数值，由于高数值引起的低电压极速上升，会对电路内部元件及系统进行破坏，影响数字电路正常运行，因此高负荷电路的应用是十分重要的。（2）工作环境不佳。大部分的数字电路对于运行环境有一定的要求，如温度不能过高或过低、对于电路要合理控制、工作时间不宜过长，保持环境干燥等，任何的环境变化都会影响数字电路正常运行。另外如果环境中存在较强的电磁干扰，也会导致数字电路无法正常运行。（3）超出使用期限。对数字电路的过度使用，会加速数字电路元件老化，降低数字电路各项使用性能，增加了数字电路发生故障的机率。（4）线路安排不合理。进行电路安装时，由于安排不合理，出现断线、漏线、末端信号计算不准确、电路元件安装失误、放置输送处理不当等，都会严重影响数字电路正常运行，引发线路故障。
3在线电路检测技术
（1）持续观测。持续不断的观察是对电路检测的基础方法，对电源连接，引脚状态，内部元件运行，线路分布，输入末端等进行随时观测。并且在设备通电过后进行随时观察，看内部零件是否出现冒烟、发烫，电源短路的现象。这是在线电路的初步检测方法。（2）分割检测。将整体的数字电路进行分割，独立数字电路单元、功能及构造，将电路各部分独立检测，并进行电源连接，找寻局部障碍，再利用逻辑笔确定障碍部位。以计算数据电路检测为例，可分为区域、计算设备、和数据显示器三个部分。计算数据电路输入计数脉冲，分析译码设备反馈的数据。如试用3线至8线的译码器74LS138与非门构建罗辑函数，还可再与数据显示器连接，检测电路运行是否正常。诸如此类的方法应用，有助于快速找出故障部位。（3）电阻测试。电阻测试主要是针对通电后的电路检测。如电路电源连接后，如果出现发烫、冒烟的现象。为了防止故障的进一步扩散，需要快速阻断电源连接，再对其使用单组检测设备，检查内部输送端口是否正常，电源是否短路等。电阻测试的方法还可用于数字线路、电路地板等进行检测，主要针对的是接触不良、电路短路的故障问题。（4）替换零件。数字电故障极少部分较为隐蔽，如电路中的集成零件性能下降时，采用逻辑电平对于故障点进行找寻比较困难，这时候可以使用替换法，将故障零件用相同型号但质量性能更好的零件进行替换，然后检测故障是否清除，是处理这类隐蔽故障的重要方法。需要注意的是，在进行零件替换期间，一定要切断电源。
4检测注意事项
（1）检测有一定的顺序，不能盲目进行。可首先使用万用表对集成设备及电源进行检测。CMOS设备可以用于对连线、底版、集成线路等进行检测；其次使用直观观察法，对客户进行询问后初步确定大体故障部位，然后通过直接观察，检测设备元件完整情况。然后连接电源，查看是否存在冒烟、发烫等现象，若有应立即拔掉电源，如果一切正常，则需要对电路信号进行测量，找出故障原因；最后可对故障进行合理排除，这种方式常常用于组合电路检测。该方法主要是保持原有的输入，用逻辑笔检测输入电平，比较数值，寻找故障点。如时序型电路检测时，应使用波形方式进行观察，检测时钟信号，有效寻找设备故障。若发现线路与底板故障，应先切断电源，再使用电阻测试法对线路连接点进行检测，看数据是否正常。若是数字电路设备故障，可检测该设备逻辑系统。以较为复杂的MSI为例，可使用专业的检测设备检测数字电路，或者使用替换法用新的装置替换故障部位。（2）由于数字电路设备多样，型号较多，在对不常见型号进行检测时，需参照检测手册，了解数字电路型号，运转功率，引脚名称等，按照检测手册进行检查。同时注意遵守手册的注意事项，更有助于进行故障的排查。
5结语
综上所述，随着数字电路的广泛应用，其故障发生频率也日益增加，数字电路故障检测也越来越重要。检测人员只有不断积累经验，熟练掌握故障检测技术，了解故障形成原因，才能在检测时选出最合适的方法，以最快的速度进行故障排除，保障数字电路正常运行。
参考文献
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关键词：数字电路；实验设计；实验过程
本文从提高教学效率、能力培养、学习兴趣三个方面对中职教育的数字电路实验环节进行了相关的设计。以期能够对我国数字实验教学环节中存在的相关问题在一定程度上进行解决。
一、精选教学内容，提高教学效率
“兴趣是最好的老师。”在数字电路教学中，经常会存在很多理论性的东西，这种理论性特别深的东西，对于学生来说，直接以普通的“课堂知识传授”方式进行教学，效果并不理想。好的教学内容能够培养学生的适应能力，因此，作为老师，应该精选教学内容，从而提高教学的效率，及时对实验内容进行充实、重组和更新。在实际的教学过程中理论联系实际，重视实例的讲述，让学生在具体的实例中了解相关理论的内涵。对于整体教学任务的讲述，教师可以把教学任务设计成一个或多个具体的、与实际相关联的技术支持点，从而将枯燥的知识转变为生动的技术实现，有利于学生理解和掌握所学知识，培养学生的创新应用能力。它将对学生的学习兴趣和学习效果都带来重大的影响。
二、用“设计性实验”取代“验证性实验”，以能力培养为根本目标
在数字教学的实验环节，常用的教学方式是由教师给出实验的准备、操作以及可能出现的结果，由学生来进行相关操作，这种机械化的教学方式，对于学生来说只是进行验证，不能激发学生的创新能力，造成学生“认死理”的现象比较严重，即只知对错，对于其他的开放性的实验环节没有思考。这种情况下，老师可以通过给出任务的方式，让学生自学，借助自身的创造力，发挥各自潜能，完成指定的任务，从而巩固和加深学生对理论知识的理解。这样学生经过对所接受的任务进行具体分析，可以掌握任务所涉及的内容、所需知识要点和难点，初步设立一个解决任务的大致步骤。同时经过借助图书资料、网络、其他人的思路和想法等汇总，确定具体的实验方案。在实验方案真正实施的过程中，学生的综合应用知识的能力将进一步得到锻炼。
三、用网络手段，发挥现代教育技术优势
随着我们科技的迅猛发展，用网络实施教学已经成为“数字电路实验”教学改革的内在需求。适当地利用网络、多媒体发挥现代教育的技术优势，使得我们的教学方式可以得到相应改善。作为老师可以建立一个相关的教学网站，将数字电路试验相关的课件、实验内容、教学计划全部到网站上，供学生查阅下载。学生还可以直接在网络上进行相关的测评，对老师的教学环节中的相关问题进行咨询，同时还可以提出建议，这样可以避免师生当面交流中存在的一些问题，比如：有的学生比较害羞、有的学生不敢向老师提出问题、不敢直接向老师质疑，等等。
四、改革考核方式，激发学习兴趣
课程考核是教学的环节之一，一个学生的整体表现将在课程的考核中得到充分体现。传统的考核多是以平时成绩+考试成绩来评定的，这样的考核方式存在平时成绩的不公平性和不公正性，以及期末考试的突击性的弱点。再加之应试教育的影响，我国的学生普遍比较重视成绩的高低，不把实践作为主体，只求一味地提高学习成绩，不注重实验过程和能力的提高。从而使得学生始终处于教学实践的客体地位，不利于发挥学生的能动性。为了避免这样的情况发生，可以将学生的最终考核分为三个部分，即实验预习、实验操作和实验报告三部分。在实验预习这一块中，可以预设分值为30分，其中包括对于实验原理、实验电路图、实验步骤拟定、数据记录表格设计等的预习，可以说这一部分是学生对数字电路实验的态度得分。在实验操作部分，预设分值为40
分，其中包括设备操作方法、实验结果的正确性、排除故障的能力等项目，这一部分就是学生在实际学习中的基本功。在接下来的实验报告中，预设分值为30分，其中包括实验原理与电路图、实验内容和过程的陈述、实验数据记录和处理、实验结果、实验方案的总结以及心得体会等部分。在为学生计算总成绩时，不要按照那种A、B、C、D等级的方式来划分，而是按照具体成绩来定，但是导向是让学生把主要精力放在平时的实验课题上，放在能力培养上，而不是在最后的考试中“押宝”，这样有利于培养良好的学风。通过这样的考核方式可以使学生的学习积极性得到了极大的提高，投入实验的时间增多了，动手能力增强了，实验操作以及实验报告的质量有了明显的提高。
我国数字电路实践教学在人才培养中有着基础性的作用，数字电路实验课的教学质量直接影响学生的学习积极性及学习效果。只有将电子科学技术发展的新变化、新趋势不断地融入数字电路实验教学实践中去，同时不断创新、不断接受外来挑战，才能够起到培养学生能力的最终要求，才能够适应社会对电子人才的需求。
参考文献：
[1]卢庆利.数字电路实验教学的发展趋势[J].实验室研究与探索，1997.
【摘要】顺应时代的发展，高速大规模、超大规模数字集成电路不断涌现，在高速数字电路的设计中，需要对数字电路的噪讯干扰进行处理，要注意把握数字技术与模拟技术的融合，数字集成电路的选择都是应该注意的问题。
【关键词】高速数字集成电路
有人认为线传播延时大于数字信号上升时间的一半才能称得上高速数字电路，这是根据信号沿变化的速度来定义的。在高速数字电路的设计中需要从以下几个方面来把握，防止产生各种的问题。
首先要对数字电路的噪讯干扰进行处理。因为在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。
其次，要注意把握数字技术与模拟技术的融合。因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、封装技术等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。
最后，数字集成电路的选择上也需要注意。基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。
最后数字电路系统设计也需要从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的测试。
参考文献
[1]黄得勇.高速电路设计中的信号完整性研究[M].电讯技术，2004，20（2）：149-152
关键词：数字电话设计；抗干扰技术；分析
科学技术不断发展，促进了电子设备的不断提高，现在人们广泛应用电子设备，尤其智能手机的应用，其用户不断增加，用电设备密度不断增加，在空间应用过程中，可能造成电磁环境的不断恶化，电子设备之间可能造成干扰，影响电子设备的正常工作，必须提高电子设备之间的抗干扰性能，因此我们在数字电路设计的过程中，采用数字电路集成电路的方式进行提高抗干扰性能，利用科技手段，不断提升抗干扰能力，符合现在数字电路设计的发展趋势。
1硬件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用
1.1安全接地技术
安全接地技术是一种常用的技术，把机壳接入大地，让电量转移到大地，减少电荷积累情况，减少因为静电等原因造成人与机械设备等受到安全影响。设备装置在实际应用过程中，绝缘层可能出现破损等现象，就可能造成机壳带带电，这时候的电量是足够大的，不能及时转移，可能造成严重的后果，利用安全接地技术可以把多余电荷转移出去，还能及时切断电源等，对其安全性能起到保护作用。
1.2避雷击接地技术
用电设备基本都需要采用避雷击效果，一般通常采用避雷针，当出现雷击的情况下，可以进行电荷的转移，下雨天气打雷时候，出现雷击的情况是产生电荷的，一旦遇到用电设备等，瞬间可以产生大量的电荷，对周围人和物产生损害现象，必须采用技术及时转移电荷，减少对人的伤害，对用电设备也起到保护作用。
1.3屏蔽接地技术
屏蔽接地技术是一种常用的对用电设备的保护作用措施，在实际应用过程中，也是设计人员经常采用的方式，具有一定的应用价值。屏蔽技术需要和接地技术配合使用，其屏蔽效果才能够提升。像是静电屏蔽技术。若是在带正电导体周围围上完整的金属屏蔽体，则于屏蔽体的内侧所获取的负电荷将会等同于带电导体，同时外侧所存在的正电荷也和带电导体等量，这就造成外侧区域仍旧存在电场。若是对金属屏蔽体进行接地处理，那么外侧的正电荷可能会流入大地之中，则可以消除外侧区域的电场，也就是金属屏蔽之中将会对正电导体的电场进行屏蔽处理。屏蔽接地技术的应用，在技术上起到革新作用，在应用过程中，起到重要保护作用，具有一定现实应用价值。
2软件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用
2.1数字滤波技术
数字滤波技术是一种仿真技术，基于硬件设备的仿真技术，但在实际应用过程中，不依赖硬件技术，只是通过模拟技术进行设置，实现数字滤波。在具体应用过程中，先借助于硬件技术进行干扰技术的应用，减少干扰性能，在具体通过软件进行有效的滤波，起到真正的数字滤波技术，减少抗干扰能力。数字滤波技术的方法有多种多样，我们在应用过程中，需要根据实际情况，选择适应的数字滤波技术的处理方式，起到真正数字滤波作用，在数字电路设计的过程中，利用软件技术进行有效应用，是设计环节中的重要步骤。
2.2软件“看门狗”的使用
软件程序在应用过程中，往往容易出现死循环等现象，在数字电路设计过程中，设计者要考虑这方面问题，采用“看门狗”技术，防治程序死循环现象发生。硬件看门狗就是一个定时器对系统进行有效的监控，合理的根据监控情况进行有效处理，起到看门狗的效果。
3实例论述
3.1通过硬软件技术促使计算机系统脱离死态
为了使干扰问题得到及时的解决，在硬件方面可以使用一个硬件计时器，
3.2程序“跑飞”阶段进行数据保存的硬软件办法
由于计算机系统在被强电磁干扰或影响之后，计算机系统之中正在正常运行的程序或许会被打乱，进而在内存中出现转移情况，同时这种转移是不能被控制的，也就是发生“跑飞”情况。该问题的出现或许会造成确保软件正常运行的重要参数被破坏、冲掉。通过硬软件结合措施、方法的运用，能够在出现断电事故或者是发生强干扰情况之后，使各重要参数得到保护，从而使系统的连续运转或者是再恢复获得可靠的保证。
参考文献：
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【关键词】数字电子技术；数字信号；数字电路
引言
自然界中有各种变化的物理量，经过研究发现其中的变化规律总结起来就是两类。其中一种是时间和数值的连续变化，比如收音机和电视机接收的信号，在正常情况下这些信号都是连续变化的，一般不会出现急剧的变化。这种被称之为模拟量物理量，模拟量的信号就是模拟信号，语音信号和模拟信号等同于正弦波信号，传送模拟信号的电路叫做模拟电路。
1.数字信号和数字电路的概念
一种是在时间和数值上的断续变化，这就是说数字信号的变化是不连续的，就好比工厂库房的元器件数量或者站在操场上的人，它们的数量增减变化都是1的整倍数，因为小于1是没有物理意义的。这种物理量就是数字量，代表数字量的信号就是数字信号，最典型的数字信号就是方波信号。数字信号也被称为脉冲信号或者离散信号，常规意义上的数字信号就是电位型和脉冲型这两种，它在两个稳定的状态之间作跳跃式变化，可以利用电位型表示法中的1和0表示电位信号，而脉冲型表示法就是用数字1和0表示是否存在脉冲[1]。产生、传送和存储数字信号的电路称之为数字电路，数字电路包括数字电路和脉冲电路两大类，而脉冲电路主要是研究脉冲信号的产生和变换。从某种意义上来说，数字信号也是属于电信号，但是这种信号的电压只有两种跳动变化，就是高电压和低电压，至于两种电压的具体数值要依据电路规定，高电压一般是和供电电压相等，低电压就表示0.如果一个电路的信号满足这些特征就是数字电路。
2.数字电路的类型和特点
2.1数字电路的类别
（1）根据结构可分为立元件电路和集成电路，用导线把每个基本元器件（电阻、二极管和场效应管等）连接起来的电路就是分立元电路，把每个元器件的连线制作在一块基片上再封装提供给用户。用户使用时通过外管脚利用电路就是集成电路，集成电路爱在那后基本元器件的数量可以分成不同规模的集成电路，每一块电路大约包含100个以内的元器件就是小规模的集成电路，比如集成触发器或者逻辑门电路等；每一块电路包含100以上1000以下个元器件就是中规模的集成电路，比如计算机、寄存器和编码器等；每一块电路包含1000以上10000以下个元器件就是大规模集成电路，比如中央控制器、存储器和串联接口电路等；每一块电路包含10000个以上的元器件就是超大规模的集成电路，微处理器就是其中的典型[2]。（2）根据半导体器件构成可分为单极电路和双极电路，内部有二极管和三极管的器件就是双极半导体器件。双极集成电路的基本器件是双极性管，比如TTL电路和ECL电路；同理，单极性集成电路的基本器件就是单极性管，比如PMOS电路和CMOS电路。（3）根据记忆功能电路课分为组合逻辑电路和时序逻辑电路，时序逻辑电路的输出不仅仅是由当前的电路输入决定的，还与电路之前的状态有关，比如计算器和触发器等等，这些集成电路都是时序电路，它们拥有过去的输入记忆[3]。组合逻辑电路则与电路过去的状态没有关系，譬如编码器、译码器和数据选择器等器件都没有过去的输入记忆。如下图就是数字电路的实际运用案例。
2.2数字电路的特点
与模拟电路相比，数字电路主要有这些优点：（1）数字电路不仅可以进行加减乘除的运算，还可以完成是与非的逻辑运算，这是控制系统必不可少的条件，所以数字电路还有另一个称呼——数字逻辑电路；（2）不论是数字运算还是逻辑运算，数字电路的代码只有0和1这两种，电路的基本单元也比较简单，这样在批量生产电路的时候就会方便很多。随着工艺和技术的飞速发展，批量生产的成本也会更低，更容易操作；（3）数字电路只有高低两种电平信号，所以半导体数字电路一般只有导通和截止这两种状态，而且功能消耗量低，抗干扰性强，稳定性和可靠性都比较高；（4）数字电路可以对数字信号进行加密处理，这样在传输信号时就不会出现被盗取的情况，从而造成经济损失；（5）数字集成电路组成的数字电路系统具有通用型的特点，也就是说数字电路的应用范围非常广，可以运用于多个领域和行业[4]。
3.结语
随着数字技术的不断发展，我国的数字电路在各个领域都得到了应用。在数字信号中通常是采用数字1和0来表示电平信号和脉冲信号，按照数字电路结构可以分为分立电路和集成电路，按照半导体器件可分为单极性电路和双极性电路，按照记忆功能的不同可分为时序逻辑电路和组合逻辑电路。数字电路具有稳定性、可靠性和保密性等优点，因此可以进行批量成产。但是数字电路设计会受到数字信号的影响，从而降低整个系统的性能，因此对数字信号和数字电路进行分析非常重要，只有解决了这个问题，才能确保系统稳定地工作。
参考文献
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[2]吴婷婷.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].通讯世界,2015,5(23):55-56.
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关键词：数字电路 PLC 四路抢答器 设计 对比
中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0145-02
社会经济发展不仅为人们的生活生产提供了必要的物质资源，而且还为不断丰富人们的精神生活创造了良好条件，文体、竞赛等娱乐活动在充实人们的精神生活方面发挥了重要作用，而在竞赛等娱乐活动中的抢答环节，如何实现公正、直观且准确的抢答判断是参与这一项活动的重点。在科学技术的不断进步与发展支持下，应用抢答器来辅助竞赛抢答活动，能有效提高活动中抢答判断的公正性与准确性，所以对抢答器的设计与制作受到越来越多的重视。本文中对基于数字电路所设计的四路抢答器以及基于PLC所涉及的四路抢答器进行分析，并对这两种不同设计进行比较分析，为四路抢答器的优化设计与制作提供些许帮助。
1 基于数字电路的四路抢答器设计
通过数字电路所实现的四路抢答器设计的重点，主要是电路原理及功能实现：
1.1 电路原理
在进行基于数字电路的四路抢答器设计中的电路设计时，可将电路分为抢答控制、译码驱动显示及发声部分这几个功能模块进行设计。
图1所示为基于数字电路的四路抢答器设计中的电路原理框图，如图所示，主持人在抢答前按下复位按钮R后，会有低电平于RS触发器的Q输出端输出， LED数码管未有显示，而此时的CD4511工作状态为消隐，蜂鸣器不发出声响，且多谐振荡器没有震荡情况产生。而在抢答活动开始时，首位按下按钮的选手所输入的高电平经编码电路会在输入至CD4511前编成对应的8421BCD码，而RS触发器的S输入端与Q输出端流经的为高电平，CD5411则将译码输出锁存，让LED数码管的显示始终保持在首位选手的编号显示状态下，同时又NE555定时器组成的多谐振荡器会有振荡产生，而蜂鸣器也有声响发出。为了确保抢答器的公正准确，降低抢答状况同时出现的几率，需要首位选手在按下抢答按钮的同时完成电路锁存，因此有较高的电路工作速度要求。
上图所示中4—4线编码，可用于将抢答时的四路抢答输入信号编成相对应的8421BCD码，若是在同一时刻出现多人抢答状况，则此次抢答视为无效。而显示器则是由七段共阴极LED数码管来构成。图中RS触发器是由非门CD4001或是CMOS集成所构成，经由RS触发器输入的高电平视为有效。门电路或是说四输入由电阻R1、R2、R3及R4与二极管VD3、VD4，VD5及VD6组成实现，而CD4511译码输出在加到数码管相应阳极前，需先实现220～330Ω电阻限流。
1.2 功能实现
所设计的抢答器可供四名选手参赛，按顺序分别有各自的编号与控制按钮，可实现抢答信号的输入，同时还有一个供主持人控制的抢答控制开关与系统清零开关，即主持人按下抢答控制开关为允许抢答，而按下系统清零开关时抢答电流清零。抢答器的另一功能为数据锁存，同时可通过LED数码管将锁存数据显示出来，除非由主持人将数据清零。若是已有抢答信号输入并已显示出信号输入对应的编号号码时，其他任何按钮按下时的抢答信号输入均为无效，并且指示灯仍然持续在首开关按下时的状态。另外，抢答器的抢答具有定时功能，主持人在按下“开始抢答”按钮的同时开始计时，定时器的减记同时显示于显示器上。若有选手在未允许抢答时的情况下按下抢答键则视为犯规，而犯规选手的编号则会同时显示在显示器上。而在定时的抢答时间内，选手抢答的具体时间与选手编号会显示于显示器上以供判断，直至主持人将其清零。但若是在抢答时间内没有选手参与抢答，设定时间一到变化将输入电路封锁，以防有选手出现超时后的抢答状况，而显示器上会同时显示时间并闪烁提醒。这些都是基于数字电路来设计的四路抢答器所要实现的基本功能。
2 基于PLC的四路抢答器设计
2.1 PLC概述
PLC可编程控制器是集计算机技术、通讯技术及传统继电器控制技术等为一体的新型自动化控制装置，PLC可编程控制器具有较高的可靠性，不仅通用性好、体积小且使用方便，而且具有运用灵活、易于扩展等优点，已在许多工业控制领域发挥了重要作用。PLC可通过编写程序来实现定时的逻辑控制，是通过输入/输出模拟量与数字量来实现对机械设备的控制的。抢答器的制作与应用场合不断增加，再加上人们对竞赛抢答的公正、准确越来越关注，将PLC的优势用于抢答器的设计与实现，有效提高抢答活动的准确性与公正性，是抢答器设计与实现的重要突破。应用PLC进行四路抢答器的设计，就是充分考虑到其控制方便、应用灵活等优势，应用PLC来进行抢答器的抢答方案设计，只需要通过改变输入PLC的控制程序就可以实现，大大降低了抢答器的设计难度。
2.2 电路原理
PLC基础上的四路抢答器中，主持人开始与复位按键可以由按键操作，四个参赛组配置四个抢答按钮，所以在输入点的配置上也应该是四个输入点。对于输出端而言，采用一个共阴极的七段数码管对参赛组的序号进行显示。PLC输出端直接对七段数码管进行驱动，占用七个输出点；再加上一个红灯、一个绿灯、一个蜂鸣器，总共三个负载，所以该PLC总共需要配置10个输出点，通过专用通信电缆进行连接。其接线原理如图2所示。
2.3 PLC设计四路抢答器的功能实现
基于PLC可编程控制器进行四路抢答器的设计中，硬件电路设计较为简单，PLC的硬件组成部分包括CPU、输入/输出单元、编程器、存贮器以及通信接口等。应用PLC进行的四路抢答器设计，抢答控制按钮可由PLC内部输入继电器的常开触点来实现，而抢答锁存功能则有中间继电器触点来实现，另外七段数码管显示与蜂鸣器发声的驱动可由输出继电器线圈来进行。在抢答活动进行时，当首位选手按下抢答按钮时，会触发显示器并显示出该选手的编号与具体抢答时间，而同时蜂鸣器也发出声响提醒抢答结果，此时的抢答器已被锁住，其他选手按下按钮均为无效，而显示器仍停留在首位选手按下抢答按钮的相关信息显示状态，直至主持人将数据清零并按下复位按钮后重新开始下一轮抢答。
3 数字电路和PLC实现四路抢答器设计的比较
通过对两种设计实现方法的比较可知：（1）基于数字电路进行的四路抢答器设计，是完全在硬件电路逻辑关系的基础上进行并实现的，首先可通过EWB软件实现设计的方针与模拟，以有效确定各相关元器件机器有关参数，在通过PROTEL软件进行对印刷电路板图的设计仿真，然后根据设计框架进行安装调试。基于数字电路实现的四路抢答器设计在调试完成后，其电路设计具有较高的可靠性与稳定性，但电路设计方面较为复杂，并且也有一定的调试难度。（2）可编程控制器PLC本身具有高可靠性，且抗干扰能力较强，并具有完善的使用功能，而且设计安装相当简便，编程也较为简单，应用起来也灵活方便，在许多工业生产控制领域都得以广泛应用并发挥重要作用。而应用PLC可编程控制器实现的四路抢答器的设计，充分应用了PLC强大的软件编程功能，通过软件来实现所设计四路抢答器的功能，大大降低了安装调试方面的难度，因此对硬件设计方面的要求较低，只是通过简单设计就能实现。（3）基于数字电路与PLC实现的四路抢答器的设计，还有一个较大的区别，即若是需要增加一路或是多路抢答，通过数字电路设计的四路抢答器改动幅度较大，尤其是要增加输入电路，而电路改动本身就是一个较为困难的工作，再加上电路设计复杂，改动难度相当大。但若是对基于PLC实现的四路抢答器设计进行改动，其电路改动就要简单的多，只需要通过增加一个或是多个中间继电器与输入点就可以实现，而且再加上PLC可编程控制器软件编程的本身程序改动也相当简单，大大降低了四路抢答器的改动难度。
4 结语
综上所述可知，基于数字电路而设计的四路抢答器，具有较高的可靠性与稳定性，但其电路设计较为复杂，而且也有较高的调试难度，而基于PLC可编程控制器所设计的四路抢答器不仅有较高的可靠性，而且抗干扰能力也较强，另外设计安装与编程较为简便，还有功能完善、使用便利等优点，调试也极其简便。因此，通过这两种四路抢答器的设计比较，可以为利用更加合理适当、可靠有效的设计方法来实现抢答器设计优化提供一些信息。
参考文献
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【关键词】数字电路 概念 分类 特点 发展历程 发展趋势
1 数字电路概念性分析
数字电路要实现数字的量，主要是由数字信息来完成的，并且要对其进行相应的运算，不但是算术的还有逻辑的，所以，又叫做数字系统，由于具有的功能有两个方面，所以，又称之为逻辑电路。如今，数字电路的合成是由半导体工艺制作的，构成非常复杂，是由非常多个数字集成器件组成。数字逻辑电路中逻辑门是最基本的单元。存储器的功能主要是存储二进制的数字，总的来讲，数字电路主要由两个类型合成，一个是逻辑电路，一个是时序电路。逻辑电路又叫做组合电路，它的逻辑门也是最为基本的电路单元，主要特点是输出值直接关系着输入值，电路在记忆方面的功能是不具备的，但是，输出的状态会发生一定的变化，
与电阻性的电路类似。其次，关于时序逻辑电路，又叫做时序电路，它的构成是逻辑门电路与反馈逻辑回路，与组合电路最大的不同就是时序电路具备记忆的功能。其特点是输出不但取决于当时的输入值，并且与电路过去的状态也有关系。它与含储能元件的电感电路有一定的关系，时序电路较为典型的器件就是储存器、计数器、触发器、移位寄存器等。
2 新时期数字电路特点分析
第一，不但具备算术运算的巨大功能，而且也具有逻辑方面进行运算的功能，数字电路运算的基础就是二进制的逻辑，这种信号的运用，是对算术进行运算的主要工具，并且，在进行逻辑的运算的过程中也是很方便的，因此，在运算或是存储时都需要相应的控制，这一点是非常重要的。第二，在实现的过程中也不是太复杂，系统具有很好的可靠性，数字逻辑电路主要是以二进制为主，可靠性非常的高。电源电压在波动非常小的情况下不会受严重的影响，而且温度上具有的偏差会给其可靠性带来巨大的影响。第三，较高的集成度，非常容易实现功能，较小的体积，数字电路还有一个非常大的优点就是功耗非常低，电路在进行设计与维修时，也具有一定的灵活性，集成电路技术的发展速度非常的快，数字逻辑电路的集成度也得到快速的提升，集成的电路规模同样发生很大的变化，从元件级一步一步发展到系统级。电路设计只靠一些标准的集成电路块单元组成。并且通过编程的方法使得逻辑功能的实现。
3 数字电路发展历程分析
数字电路的快速发展的经历与模拟电路相比具有相同之处，都是由电子管到半导体，再到集成电路，共经历了三个时代的发展。从六十年代起，数字集成器件慢慢形成了小规模逻辑器件。然后又发展到中规模，到了七十年代末，就有微处理器的出现，这也代表了数字集成电路的性能又有了很大的提升。对于数字集成器件来讲，硅是其非常重要的材料，电路的发展速度越快，化合物半导体材料的类型就越多，经过一段时间的改进与提升，到现在为止，都得到了广泛的应用，
4 新时期数字电路发展趋势分析
数字技术的快速发展，使得半导体工艺、平版印刷等技术都得到快速的进步，数字电路实现了更加复杂的功能，运算的速度越来越高，能够集成近一个亿的微处理器是晶体管的64位，快闪存储器最大的特点就是具有较大的容量，可以达到的容量有2个多GB，并且，部分ASIC所拥有的门电路的数量也是相当的高，已高出了了1000万，而目前FPGA的门电路和数就达到了300万个。将来台式电脑与服务器CPU的时钟频率也会提高很多，集成度的不断提高导致设计人员能在一块芯片上放置至少一个的CPU，高速缓冲存储器也能达到三级。这样能够使在片以外对数据进行读取的数量不断缩减，这样一来就可以提高处理器的吞吐量，对于处理器的性能的提升也是非常有利的。曾经在一块芯片上就集成了4个CPU的六十四位处理器，很多公司正准备把几十个三十二位嵌入式处理器的内核提高到一个新的高度。DSP芯片在不断的向更高的架构进行转变，主要是通过两种方式进行，在很多场合中指令字的方式是使用非常普遍的一种方式，在同一块芯片上有多数个处理单元存在，这也是一种非常常见的单指令阵列处理。目前，计算的能力在持续的提升，由于很多新型的存储单元结构相继出现，对于快闲存储器的单片来讲，密度也得到很大的提升。无论是多级存储单元还是镜像位，这两各方案都是这一技术中最为前沿的，在多级的存储中有很多种方法在被使用，各比特在编码的过程中使用是四个电荷级，能够对任何一个存储单元进行数据的存储，并且，每一个镜像位的方案是把每一个比特存在一个绝缘栅上。虽然DRAM的存储器的密度不会一下跳到1GB，但是，可以对下一代的DRAM的运算速度进行预设，并且，其运算的速度也会越来越快。此种存储器会使用第二代的DDR接口。同时，人们还在不断的开发出运行速度更快的接口，为引出更高的带宽而打基础。尽管与DRAM相比不是特别的明显，然而，非动态的随机存储器在密度方面会进行不断的升级。如今，6MB的芯片是可以投入市场的，相信在不久的将来无论是32MB的芯片，还是64MB的芯片都会投入市场，对于众多的SRAM来讲，接口运行速度的不断加强是非常关键的。目前，通过降低绝缘材料的介电常来来使得电路性能的提升是非常关键的，也是其中的焦点。
总而言之，在存储器的领域中，新型非易失性技术为设计人员提供了更多新的选择，铁电技术也在一些试验性的磁阻存储单元中非常快速的兴起，这样的技术有一种可能存在，就是会把易失性的存储器从理想走向现实，也就是一种可能跟RAM一样可以进行读写操作，可以有与快闪存储器一样的功能，可以在不接通电源的情况下进行对数据的保存，并且是无限期的保存，同时，还不会出现任何数据的耗。
参考文献
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关键词：数字电路；过渡干扰；抑制方法；信号延迟
1 前言
对于数字电路在信号传输的过程中，一般都会因为传输过程中时间变化等因素， 致使电路中产生一些不合逻辑的尖峰脉冲，这些脉冲会干扰电路中信号传输的质量。类似这种由于电路传输过程中参数等因素造成的干扰一般叫做过渡干扰。过渡干扰一般和外部电磁环境没有关系，经常与数字电路的设计、有关器件的选择以及整个电路的装配等方面有关。
2 数字电路为什么会产生过渡干扰产生
经过大量的调查研究发现，数字电路传输过程中的过渡干扰一般可分为两类，一类是因为信号传输延迟造成的，另一类是因为信号输入时间前后不同而造成的。
2.1信号传输延迟而造成的过渡干扰
每一个器件都有各自的响应时间。同一组信号经由不同的通道进行传输时会因为传输时间的不相同而造成过渡干扰的产生，在数字电路中这是比较常见的一种现象。引发这种现象的原因一般有两方面：一方面是由于元器件时间的参数具有一定离散性引起的，同一组信号分两路进行传输，所通过的器件的个数以及电路型式是一样的，但是因为这两种电路的传输特性存在一定差异，便会造成信号从一级电路进入下一级的时候因为相对延迟的存在而引发干扰脉冲；另外一各方面是因为电路结构的原因引发的传输延迟进而造成了过渡干扰，对于同一组信号，如果一路通过比较多的电路，而另外一路则是通过较少的电路，那么便会引发两个信号出现相对延迟的现象。
然而，过渡脉冲的脉宽一般都比较窄，若是下一级电路中存在移位寄存器或者触发器等，那么很有可能会引发电路误工作的现象。
2.2 信号输入时间前后不同造成的过渡干扰
对于同一级电路，若是存在好几个输入信号，那么这些信号输入时间前后不同的话同样会造成过渡干扰；同时，如果时序逻辑电路中存在异步计数器，那么输入信号以及时钟信号同时发生改变，但却是经由不同的传输路径到达相同的触发器，同样可能会引发过渡干扰，进而造成误动作。这种类型的干扰一般会在计数译码电路或者与或非电路中出现。此类因为信号输入时间的前后不同而引发的触发器翻转时间不相同所产生的过渡干扰，经常对整个控制系统都有着比较严重的不良影响，值得我们注意。
3 如何抑制数字电路中的过渡干扰
3.1 如何抑制由于信号传输延迟造成的过渡干扰
由于信号传输延迟而造成的过渡干扰，通常能够采用这两种方法对其进行抑制：一种就是想办法阻止此类干扰的产生， 另外一种就是一旦发现电路中有了这种干扰便马上对其进行抑制，不能够将其传输到下一级电路。
可以使用以下一些方法来阻止干扰的产生：
在最初的电路设计中，不要混合使用那些传输时间差比较明显的器件，就算是对于同一种型号的器件，如果不是同一家厂商生产的，那么就要注意它们之间的性能差别是否很大。
同时，也可以通过人为地在数字电路中加设一些延迟元件，从而让两路之间的延迟时间比较小而能够实现平衡，也就能够降低过渡干扰。
如果数字电路中已经出现了过渡干扰，那么我们可以采用在输出端对地接旁路电容的方法，便可以达到比较好的抑制脉冲较窄的干扰脉冲的效果。不能选择容量过大的旁路电容，不然会对正常信号造成影响。有些时候电路只需要通过缓冲器或者反相器就便能够消除干扰，特别对于CMOS电路，它的缓冲器或者反相器的输入门电容一般在5~10PF之间，能够很好的吸收电路中的干扰脉冲。
3.2 如何抑制因为信号输入时间前后不同造成的过渡干扰
我们一般可以采用增设选通脉冲以及改变电路中计数器的计数方式等方法来抑制因为信号输入时间前后不同而造成的过渡干扰。尤其在数字电路中加入了选通脉冲之后，便能够在电路比较稳定的状态下，经由选通脉冲来开通译码器的输入信号，便可以较好的抑制输入时间前后不同造成的过渡干扰。对于计数器方式的改进，比较常用的方法如下：
【关键词】Multisim11.0；模拟或数字电路；故障诊断
0 引言
Multisim11.0作为目前世界上较为先进的电子自动化设计软件，通过它强大的性能和比较领先的自动化机制引起了电子专家的注意。人们开始尝试将multisim11.0应用于模拟或数字电路的故障诊断与排除，并取得了非常显著的效果，本文将重点介绍multisim11.0在故障诊断方面的优势及应用过程中需要注意的问题。
1 什么是Multisim11.0
Multisim11.0是目前在电子领域知名度和应用度都比较高的一款电子设计自动化软件，它和NI Ultiboard一样都属于美国国家仪器公司，都作为电路设计软件套件而被众人所认知。同样，由于其不凡的产品性能，该应用软件成功入选伯克利加大SPICE项目，能获得这一殊荣的电子应用软件为数并不多。在具体的应用实践中，该软件主要应用在电路图的设计和电路的教学。在这一过程中，参与者可以真实的感受到电路的整个交互式的搭建过程，并且体验其强大的捕获、仿真和分析功能。所以在电子学教育中Multisim11.0被广泛应用，帮助教育工作者实现从理论到原理图设计甚至电路故障的诊断和测试的完整的综合设计流程。Multisim11.0的突出性能如下：
1.1 图形界面比较直观
Multisim11.0的操作界面具有很强的直观性，它的呈现方式如同一个正在进行的电子实验的工作台，在电路的绘制过程中，只需借助鼠标就可完成电路所需个元件和测试仪器与导线的连接而且，在控制面板上所显示的模拟电路与操作方式基本一致，在操作过程中可以通过显示器清楚的看到测量数据，以及各相关数据的波形轨迹和特性曲线，帮助实验者或者系统维护人员更好的进行电路的维护和保养。
1.2 元器件比较丰富
Multisim11.0和上代的软件相比，拥有了更为强大的元器件供应，目前在全世界已经有上万种元件为其提供专业的支持，而且软件自身可以方便的实现对系统内元件的参数按照实际的需要进行相应的修改，并且软件本身可以借助自带的模拟生成器及代码自创模型实现对自己所需元件的生成与创建，可以说具有很强的智能性。
1.3 较强的仿真能力与丰富的检测仪器
Multisim11.0和上代的软件相比，借由SPICE3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能，这些仿真功能在具体的实际操作中发挥着越来越重要的作用。同时，该软件提供了近20多种的虚拟仪器来实现对各种电路动作的实际监测。例如，比较常见的万能表，以及函数信号发生器、瓦特表、示波器、字符发生器、逻辑分析仪等设备，虽然这些设备只是该软件的一个虚拟构成，但它得的设置与运行和真实生活中的一样，这种交互式的动态显示帮助我们更好的对模拟或数字电路进行有效的分析。同时，该软件还可以通过自定义相关仪器来实现电路测试的升级与灵活控制各应用程序的仪器。
1.4 分析手段比较完备
Multisim11.0具有比较完备的分析手段，通过进行对直流工作点的分析，以及交流和瞬态分析来实现对原型开发和测试设计的迅速完成。具体来说，该软件利用仿真产生的数据来完成数据的执行与分析，这个范围比较广泛，从简单的基本数据到异常的极端数据都可以进行完整的分析，并且每一个数据的分析都为下一步分析做好铺垫，具有了符合电子行业标准的交互式的测量和分析性能。
1.5 比较好的信息转换的兼容性
在Multisim11.0软件中，提供了比较完备的原理图与仿真数据的转换。可以通过自带的相关软件实现对数据的输出，可以进行将原理图输出到布线，也可以输出为网络表文件，对数据进行互联网的共享。在数据输出以前，软件会首先对结果进行分析运算。例如，进行基本的算数运算，三角运算，复合运算，向量运算和逻辑运算等等，从而提高结果分析的可靠性，与此同时，该软件支持C代码、汇编代码以及16进制代码，并兼容第三方工具源代码；包含设置断点、单步运行、查看和编辑内部RAM、特殊功能寄存器等高级调试功能。
2 Multisim11.0的模拟或数字电路故障诊断
在当今社会，数字化发展非常迅速，已经逐渐成为现今世界发展的主要潮流。不夸张的奖，在各个行业各个领域，数字化都有其非常广泛的应用，这也是未来发展的方向。在数字化的进程中，它发展的主题是电路。从传统的模拟电路到今天的数字电路，见证者科技的突飞猛进。数字化的核心就是其数字电路，数字电路也是计算机硬件电路和通信电路以及信息自动化的关键所在。数字电路经历了电子管、半导体分立器以及集成电路等重要的历史发展阶段。它是模拟电路的提升与改进，实现了对数字信号进行的数字量化与一系列的数字运算和逻辑运算。由于其较强的稳定性和良好的抗干扰性，自60年代以后得到了非常广泛的运用，速度比模拟电路还要快。在这中间模拟电路和数字电路在各个领域推广，极大的带动了电子产业的发展。尤其是上个世纪末，微型处理器的出现让数字电路有了本质的提升，规模更大，功能也更加强大。现在已经超过过去的简单的二进制演变为八进制甚至是多进制。
2.1 模拟或数字电路故障产生的主要原因
在本文中我们重点分析数字电路产生故障的主要原因。首先我们要简单了解一下数字电路的基本组成单位，那就是门电路。门电路的主要功能是用来实现基本的逻辑运算与复合的逻辑运算。通俗来讲，门电路其实就是一个简单的开关电路。一般我们经常看到的是与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或和同或门等几种，而这些门电路的主要构成是：半导体二极管、半导体三极管、CMOS等具有开关特性的元件及电阻、二极管。这些开关特性所处的条件不同其元器件所处的跳转状态也会不同。所以面对如此多的门电路，尤其是出现了结构比较复杂的集成电路，将电路的大多数部分甚至是全部集中在一个小芯片上，一旦某一物理元件存在缺陷或者出现一些细微的变化，都会影响整个电路的正常运行，严重时还会对整个电路造成意想不到的伤害。所以，对正在运行的电路进行定期的诊断显得尤为重要，另外在电路运行前的检查也是必要的，例如，各引线之间的连接，以及是否存在短路，各个接口，插件之间的连接是否出现接触不良等等。
2.2 模拟或数字电路故障的主要特点
数字电路的故障来源门电路，门电路的输入可以唯一，也可以为两个，甚至更多，这就会出现信号传输的快慢问题，虽然门电路的传输时延很小，但是，对于不同的器件材料，延时区别是很多的，比如三极管材料要远大于CMOS材料的器件。当一个门电路的输入有多个，且根据不同路径到来时候，由于时间的先后顺序，这就会产生竞争，导致冒险现象。数字电路是用0和1表示电平信号的高低，但是在数字电路的传输过程中依然是电流或者电压的传播，在每（下转第175页）（上接第85页）一个门电路中，或多或少都会有耗能器件，这时候，随着信号的流通，耗能必不可少，这就可能影响电平的情况，甚至会影响门电路的驱动问题，即前一个门电路的输出达不到驱动下一个门电路的能力，这会使电路无法正常工作。信号在传输的过程中也会收到外界电磁的影响，这可能会是信号的电平发生改变，从而影响电路的功能实现，乃至出现错误的逻辑关系，这些情况都是随机的，不可预见的，我们很难控制，我们所能做的仅仅是尽量避免这些情况的发生，所以我们要知道数字电路会存在哪些故障的隐患，从而达到减少电路故障的发生概率。
2.3 Multisim11.0在模拟或数字电路故障诊断
Multisi11.0作为美国国家仪器有限公司推出的一款比较优秀的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。因此本文借助其强大的仿真性能来完成它对模拟与数字电路的故障诊断。
经过Multisim11.0在模拟或数字电路的应用，我们发现该软件比较直观的将电路故障所处的位置通过数据分析和运算以后，传出到我们面前。我们比较直观并且准确的找到故障所在模块，借助诊断备件将其进行替换。尤其是该软件自带的升级功能帮助我们更好的做好了电路故障的预警机制，为故障的及时判断和准确分析提供了强有力的支持。
同时借助该软件的各个元件，我们对时序电路的故障进行了比较有效的诊断。因为时序电路存在时序，所以电路需要在一定时序的作用下才能实现其功能，这就让其测试问题变得复杂，借助Multisim11.0软件我们还是可以对电路的功能进行检测的，虽然时序电路是一个很庞大的整体，但是我们可以借助Multisim11.0软件将其划分为不同的小部分，当然部分的划分还要根据电路所实现的功能的不同，对此我们可以对小部分电路的功能进行检测，从而实现对整体电路的检测。
在过去的模拟与数字故障诊断方法中，直方图法是一种比较科学的检测方法，一般广泛用于模数转换电路静态参数测试中，但很少用于内建自测试的设计中。本文借助了Multisim11.0其自带的一种基于码密度直方图分析算法测试模数转换电路静态参数的内建自测试结构。该内建自测试结构包括一个用于生成测试信号的模拟信号发生电路，以及简化的模数转换电路静态参数测量算法。经过检测发现该结构不仅硬件开销成本低、测试速度比较快，而且能够测试独立的模数转换电路电路。通过仿真试验表明，该信号发生器能按设计要求准确生成所需要的幅度、频率均可调的模拟测试信号。
本文还根据实际操作需要，借助Multisim11.0软件研究神经网络在模拟电路故障诊断中的应用。由于传统神经网络的模拟电路故障诊断方法普遍存在网络收敛慢、易陷于局部最优等缺陷。因此，本文借助Multisim11.0软件对容差模拟电路故障诊断的新方法，该方法能对没有任何先验假设的测试数据进行准确的诊断。与传统的普通神经网络相比较，这种方法给出的模糊神经网络的学习既包括网络权值的修正，也包括模糊神经元中隶属度函数参数的调整，而且其模糊推理体现出来的权值易于理解。最后也取得了非常好的效果。这也是通过求得电路的故障检测序列，在加于待测电路中，对比于电路的功能实现情况得出故障存在与否。故障检测试验大致分为3步，第一是引导阶段，将电路从未知状态引导至预定状态，第二步是验证是否存在电路所具有的所有状态，第三步验证电路中的状态是否可以按电路的功能实现状态的转换。经过Multisim11.0的一系列工作，成功的实现了对数字电路的诊断。
关键词：数字电路 常见故障 检测方法
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0232-01
数字电路故障的产生原因来源是多方面的，包括电子元件自身参数发生改变、器件接触不良以及外界环境变化等等。电子工程师需要依据故障的基本表现形式，推断故障发生点，进而对故障的预防与解决提供方法。因此，如何系统、科学的对故障问题进行理论分析，进而指导实践，成为数字电路发展的重要内容。
1 数字电路的常见故障
1.1 桥路故障
数字电路的常见故障具体可以分为两类，分别是逻辑故障以及非逻辑故障，桥路故障则是逻辑故障的一种，主要是由于数字电路中的部分逻辑值由于故障而发生变化，从而与规定的逻辑值出现偏差。具体来说，桥路故障的信号线接插短板与电路工艺之间存在不完善、松动、存有过长的裸线而引起。同时，桥路故障又可以细分为两种，第一种是由于门电路输入信号之间的桥路所引起的故障，而另一种则是直接有反馈桥所导致的故障，主要的表现形式为输入信号与输出信号之间的桥接所引发的故障[1]。
1.2 固定电平与固定开路故障
固定电平故障是指在某处的逻辑电平在同一时间只能考虑到一个电平故障时，就会成为固定电平故障，而固定开路故障通常发生在CMOS电路中，例如，当电路出现不接电源又不接地所呈现出的高阻状态时，科判断为固定开路故障，而CMOS电路正常工作时，电路就应能够保持正常工作。
1.3 软故障
软故障在数字电路故障中较为常见，是指由电子元件、器件的参数、性能不稳等多方面原因所导致，从而使电路产生不稳定的状态。软故障原因来自多方面，例如元器件的老化、性能不稳定以及参数的突然改变等等。软故障的产生具有随机性与偶然性，潮湿的环境、强烈的电磁干扰、电源的不稳定等都会增加软故障产生的几率。因此，针对软故障的筛查成为数字电路常见故障排除的关键也是难点所在。
2 数字电路常见故障的检测与排除方法
2.1 电流测试排除混合电路故障
采用小波神经网络技术，对混合电路故障进行诊断与分析，通过松散型结合与紧致型结合，实现小波分析理论与人工神经网络ANN理论之间的融合。例如，通过采用PSPICE技术采集正常电路以及具有桥接故障、开路故障等多种常见故障的相关电流信息，对收集到的电流信息在Matlab中进行分解，在提取小波系数之后，再对其进一步计算RMS，最后在依据小波分析与BP神经网络之间的结合，对故障进行定位分析，进而采取针对措施排出故障。混合数字电路的广泛应用，传统的基于灵敏度的检测方式往往不能奏效，因此，需要提升检测技术，实现静态电流测试与动态电流测试之间的结合[2]。
2.2 PXI技术排除数字电路故障
PXI作为一种用于测量以及自动化系统领域的模块化仪器平台，系统内部通过镶嵌控制器，使其具有结构轻小，方便携带等特点，在数字电路故障排出中发挥着重要作用。同时，PXI中所配备的示波器模块，同样采用数字化模式，对波形的上升与下降时间等相关信息有效观察，从而为故障判断提供重要依据。同时，检测系统配备多功能数字多用表，对电压、电流、电感、电容以及阻抗等都具有测量功能，提升了故障检测的准确性。在测试过程中，针对不同故障的测试都能够同步工作，方式更加灵活多样，能够满足用户对相关复杂数字电路的测试需要。
2.3 数字电路故障与仿真技术检测与排除故障
当前，数字电路故障受本身以及客观环境的影响，表现形式日益复杂。数字电路故障与仿真技术采用“故障字典结合引导探笔”的检测方法，实现测试程序生成、数字即时测试以及测试结果分析等流程结合为一体，其本身所具有的通用性强、界面友好等特点，采用动态测试技术，在业界得到广泛应用。例如，此技术通过对电路板进行正常板仿真模拟与故障仿真进而得到测试程序与故障字典信息，在加载程序到哦测试系统后进行故障的定位，从而进行有效检测。同时，结合引导探笔诊断模块，甚至能够将故障精确到器件管脚，实现精确定位，提升故障排除的高效率[3]。另外，将电路板故障诊断领域的完整工具集合，有效降低了用户的开发难度，对于二次开发打下了良好的基础。
3 结语
随着时代的发展，数字电路的广泛应用所产生的众多故障问题也会越来越多，越来越复杂，都需要电子工程师在工作中不断总结经验，吸取教训，提升自身的业务水平。数字电路的常见故障不外乎桥路故障、固定电平故障以及软故障等，在采用相关的检测措施时，依据自身与数字电路实际情况，科学选择检测技术。同时，针对于特殊数字电路更需要加强理论与实践研究，不断提升检测水平，促进电子工业的发展。
参考文献
[1]林宣科，叶秋华.刍议数字电视机顶盒的故障问题与对策[J].科技资讯，2014，12（7）：23.
