UPD61051GD-LML数字技术的发展及其应用,电子技术是20世纪发展最迅速、应用最广泛的技术,已使工业、农业、科研、教育、医疗、文化娱乐以及人们的日常生活发生了根本的变革。特别是数字电子技术,在近四十多年来,取得了令人瞩目的进步。

电子技术的发展是以电子器件的发展为基础的。20世纪初直至中叶,主要使用的电子器件是真空管,也称电子管。随着固体微电子学的进步,第一只晶体三极管于1947年问世,开创了电子技术的新领域。随后60年代初,模拟和数字集成电路相继上市。到70年代末微处理器的问世,电子器件及其应用出现了崭新的局面。1988年,集成工艺可在1 cm2的硅片上集成3500万个元件,说明集成电路进人甚大规模阶段。当前的制造技术已使集成电路芯片内部的布线细微到亚微米和深亚微米(0.13~0,09 um)量级。随着芯片上元件和布线的缩小,芯片的功耗降低而速度大为提高。最新生产的微处理器的时钟频率高达3 GHz(109 Hz)。

数字技术应用的典型代表是电子计算机,它是伴随着电子技术的发展而发展的。数字电子技术的发展衍生出计算机的不断发展和完善,计算机技术的影响已遍及人类经济生活的各个领域,掀起了一场“数字革命”。数字技术被广泛地应用于广播、电视、通信、医学诊断、测量、控制、文化娱乐以及家庭生

活等方面。由于数字信号具有便于存储、处理和传输的特点,使得许多传统使用模拟技术的领域转而运用数字技术,例如:

照相机 传统的模拟相机是用卤化银感光胶片记录影像,胶片成像过程需要严格的加工工艺和技术,而且胶片不便于保存和传输。数字相机是将影像的光信号转换为数字信号,以像素阵列的形式进行存储。存储的信息包括色彩、光强度和位置等。例如640×480的像素阵列中,每个像素的红、绿、蓝三元色均是8位,则该阵列的数据超过700万。如果用JPEG图形格式进行压缩处理后,数据量只为原来的5%,便于进行网络的远距离传输。随着计算机处理照片技术的推广,外置大容量小体积硬盘的普及,激光数字彩色照片冲放设各的广泛应用,数字相机将取代模拟相机。

数字逻辑概论,数字电路,数字电路的发展不仅在集成度方面,而且在半导体器件的材料、结构和生产工艺上均有所体现。数字集成器件所用的材料以硅材料为主,在高速电路申,也使用化合物半导体材料,例如砷化镓等。

逻辑门是数字集成电路的主要单元电路,按照结构和工艺分为双极型、MOs型和双极一MOs型。晶体管一晶体管逻辑门电路(TTL①)问世较早,其工艺经过不断改进,是至今仍在使用的基本逻辑器件之一。随着金属一氧化物一半导体(MOs)工艺特别是CMOs②工艺的发展,使得集成电路具有很高的电路集成度和工作速度,并且功耗很低,因此TTL的主导地位已被CMOs器件所取代。

数字集成电路的特点,与模拟电路相比,数字电路主要有下列优点:

稳定性高,结果的再现性好,数字电路的工作可靠,稳定性好。一般而言,对于一个给定的输人信号,数字电路的输出总是相同的。而模拟电路的输出则随着外界温度和电源电压的变化,以及器件的老化等因素而发生变化。

易于设计,魏宇:电路又称为数字逻舞曳路,它主要是对用0和1表示的数字信号进行逻辑送学知识,广泛使用的数学工具是逻辑代数。

数字电路能够可靠地区分0和1两种状态就可以正常工作,电路的精度要求不高。因此,数字电路的分析与设计相对较容易。

大批量生产,成本低廉,数字电路结构简单,体积小,通用性强,容易制造,便于集成化生产,因而成本低廉。

可编程性,现代数字系统的设计,大多采用可编程逻辑器件,即厂家生产的一种半成品芯片。用户根据需要用硬件描述语言(HDL③)在计算机上完成电路设计和仿真,并写人芯片,这给用户研制开发产品带来了极大的方便和灵活性。

高速度,低功耗,随着集成电路工艺的发展,数字器件的工作速度越来越高,而功耗越来越低。集成电路中单管的开关速度可以做到小于10-11s。整体器件中,信号从输人到输出的传输时间小于2×10-9s。百万门以上超大规模集成芯片的功耗,TTL系△msistor-Transistor Logic的缩写。

CMOS系Complementary Metal-0xide-semiconductor的缩写。

HDL系Hardware Descnption Languagc的缩写。