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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)字電路，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：計數(shù)器 數(shù)字 電路 應用
中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）11-0061-01
數(shù)字電路中，對脈沖進行計數(shù)是極其重要的操作，而這一操作的實現(xiàn)主要通過計數(shù)器實現(xiàn)。為此，加強計數(shù)器在數(shù)字電路中應用探討具有較強的現(xiàn)實意義。
1 在時序脈沖方面的應用
時鐘電路是數(shù)字電路的核心部分，能夠為數(shù)字電路的正常運行提供保障。時鐘電路中計數(shù)器是極其重要的組成部件，由于不同計數(shù)器之間存在差異，因此具體應用時需根據(jù)數(shù)字電路的實際情況，選擇合適類型的計數(shù)器。例如，74LS193十進制可逆同步計數(shù)器在輸出Q0、Q1、Q2時，通常按照000-111中間順序進行循環(huán)變化，因此，可按照CT74LS138譯碼器3位二進制方式輸入相關代碼，而且可實現(xiàn)與A0、A1、A2順序?qū)B接。當輸入計數(shù)脈沖時，時鐘電路中的Y0-Y7編譯器會輸出低電平的脈沖。時序脈沖發(fā)生器電路結構如圖1所示。
計數(shù)脈沖經(jīng)由非門后反向成為選通脈沖，并和74LS138計數(shù)器的使能端進行連接，進而控制譯碼器防止其出現(xiàn)競爭冒險情況。當計數(shù)脈沖CP上升時計數(shù)器開始計數(shù)，此時由非門輸出的計數(shù)脈沖，能夠讓使能端處在低電平0的狀態(tài)下，封鎖譯碼器工作停止，此時Y0-Y7能夠輸出較高電平。當計數(shù)脈沖下降時高電平1為選通脈沖，此時使能端也在1的狀態(tài)下譯碼器進入工作狀態(tài)，并將低電平輸出。經(jīng)過上述分析得出：時序脈沖電路中能夠錯開計數(shù)器中觸發(fā)器的翻轉和譯碼器的工作時間，以此避免競爭冒險情況。
2 在數(shù)字系統(tǒng)定時方面的應用
2.1 數(shù)字系統(tǒng)
數(shù)字系統(tǒng)和傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)相比優(yōu)點較為突出，例如，其定時方面的要求并不那么嚴格，而且切換器自身就具備自動定時功能，一定程度上能夠彌補定時出現(xiàn)的誤差。其能定時范圍在30s～150s內(nèi)，不過具體數(shù)值由設備的性能決定。另外，考慮到部分數(shù)字視頻處理設備可能出現(xiàn)時延現(xiàn)象，因此數(shù)字系統(tǒng)場定時過程中應多加注意。數(shù)字電路中的定時由音頻定時、行定時、場定時，信號定時之分，其中數(shù)字信號定時相對較為簡單，使用數(shù)字波形監(jiān)視器就能將信號檢測出來，例如WF601和WFM700等，將監(jiān)視器A、B通道和兩路數(shù)字信號連接起來，而監(jiān)視器的外基準由同步信號充當，完成信號終結操作；數(shù)字視頻信號中由于為無場脈沖，因此取值時可依據(jù)F/V/H等順序進行，最終實現(xiàn)對視頻的定位；進行場定時時需要定義基準點，通常選取視頻第一行為基準。另外，場定時運用的波形監(jiān)視器可根據(jù)實際情況進行選行和兩行掃描模式；測量行定時時可將通道A和波形監(jiān)視器進行切換，并將掃描方式設置為一行掃描；音頻定時其中的音頻發(fā)生模塊能實現(xiàn)默認和字時鐘輸出，不過還應注重視頻設備和音頻之間能夠?qū)崿F(xiàn)同步。
2.2 計數(shù)器定時方面的應用
數(shù)字系統(tǒng)中計數(shù)器還可用于定時，例如設置為30s遞減計時，使用計數(shù)器不但順利完成計時，而且當遞減至0時可在數(shù)碼顯示器中以00方式顯示出來，同時發(fā)出報警提示信號，進而通過外部設置的開關，實現(xiàn)計數(shù)器的暫停、連續(xù)、復位等操作。計數(shù)電路設計時可采用兩片十進制的74LS192型號的集成電路，它不但具備異步清零和異步置數(shù)功能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)進位和錯位的輸出。由該類型電路構成的計數(shù)器可進行三十進制遞減預置，并由十進制連接成三進制，個位與十進制連接。另外，該電路的置數(shù)端經(jīng)由開關實現(xiàn)和高低電平的連接。如和高電平相連時可進行其他置數(shù)。該電路中的計數(shù)器只有在低位端有錯位脈沖出現(xiàn)時，其高位計數(shù)器才開始進行遞減計數(shù)。
數(shù)字電路定時系統(tǒng)中，由一片74LS192型號的電路構成1s減計數(shù)電路。該類型減計數(shù)電路中低位和高位加計數(shù)脈沖發(fā)出引腳為1的信號，其中脈沖主要通過555組成的多諧振蕩發(fā)出。多諧振蕩為振蕩器的重要組成部分，而振蕩器則是數(shù)字定時系統(tǒng)的核心部件。因此振蕩器工作性能穩(wěn)定與否，往往給定時系統(tǒng)的準確性產(chǎn)生重要影響。振蕩器屬于無穩(wěn)態(tài)的電路，即當其與電源連接時，即便不添加出發(fā)信號，就能自動變換數(shù)字電路狀態(tài)，同時將矩形波輸出。另外，電路中的暫穩(wěn)態(tài)包括放電和充電兩個過程。如將型號為74LS192的個位引腳添加到計數(shù)脈沖之中，當減計數(shù)達到0時錯位脈沖便出現(xiàn)在使能端，引發(fā)10位計數(shù)器實施減計數(shù)，計數(shù)器的高位和低位全為0時，其高位錯位輸出端仍能發(fā)揮作用進行報警。
3 結語
計數(shù)器在數(shù)字電路中發(fā)揮著極其重要的作用，由于其具備定時功能，在其他方面的應用非常廣泛。為進一步擴展計數(shù)器的應用范圍，應對計數(shù)器中的元件關系和工作原理進行深入的探討，進而為充分發(fā)揮數(shù)字電路的潛能，使其更好的為人們的生產(chǎn)生活服務。
參考文獻
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關鍵詞：數(shù)字電路 抗干擾設計 研究
中圖分類號：tn973.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）04-0116-01
1 前言
隨著計算機技術及集成電路的飛速發(fā)展，數(shù)字電路已被廣泛應用于各個電子科技領域。但在實際應用中，數(shù)字電路的正常運轉容易受到器件之間過于緊密，或器件屏蔽、布局不合理而產(chǎn)生的電磁干擾影響。為有效抑制電磁干擾，人們普遍將重點轉向了電磁兼容技術的研究。因此，可以說電磁干擾及電磁兼容是實現(xiàn)數(shù)字電路抗干擾設計的突破點。
2 數(shù)字電路的干擾形成因素
（1）干擾源；干擾源是指電壓突變du/dt及電流突變di/dt較大的設備、元件或信號。常見的有：繼電器、雷電、電機、高頻時鐘、可控硅等。（2）傳播路徑；所謂傳播路徑，是指干擾由干擾源傳播至各敏感器件的媒介或通路。其中，導線傳導及空間輻射是最為典型的兩種傳播干擾路徑。（3）敏感器件；敏感器件，顧名思義，即為容易受干擾影響的對象。如：A/D或D/A變換器、數(shù)字IC、單片機、弱信號放大器等。
3 數(shù)字電路抗干擾設計常用措施分析
由以上干擾因素可知，若想有效降低數(shù)字電路中的電磁干擾，在設計時應從抑止干擾源、阻斷傳播路徑及增強敏感器件抗干擾能力等方面來加強遏止干擾形成。
3.1 抑制干擾源
干擾源的有效抑制通常是抗干擾設計的優(yōu)先考慮因素，其抑制原理是將干擾源的電壓及電流突變盡量降低。在實際操作中，可通過分別在干擾源的兩端并聯(lián)合適的電容，來使干擾源的電壓突變有所降低。而電流突變的降低則恰恰相反，一般是在干擾源回路中串聯(lián)電阻或電感以及增加續(xù)流二極管的方法來實現(xiàn)。例如，在繼電器的線圈中添加續(xù)流二極管，可以抑制線圈斷開造成的反電動勢干擾；而將火花抑制電路并接于繼電器接點兩端，能夠有效降低電火花對系統(tǒng)的干擾。
3.2 切斷干擾途徑
由于干擾的傳播路徑有傳導與輻射之分，因而在抗干擾設計上要兩者兼顧。傳導干擾中，可根據(jù)有用信號及高頻噪聲的不同頻帶，在導線上安裝合適的濾波器來過濾掉容易造成干擾的頻率，從而將高頻噪聲的傳播路徑徹底阻斷。輻射干擾由于是通過空間傳播，因此阻斷原理是盡可能拉開敏感器件與干擾源之間的距離。常用的方法是在敏感器件上添加蔽罩或用地線將二者隔離。
3.3 提高敏感器件的抗干擾性能
在數(shù)字電路的抗干擾設計中，若能對敏感器件進行正確處理，確保其盡快從失常狀態(tài)中恢復，或盡量減少其對干擾信號的拾取，則可在一定程度上增強敏感器件自身的抗干擾能力。例如，布線時，為減少感應噪音，需盡可能縮小回路環(huán)面積；而盡量增粗電源線及地線，不僅減小壓降，還能有效抑制耦合噪聲的干擾。此外，使用看門狗及電源監(jiān)控對單片機進行改良，可使整個電路系統(tǒng)的抗干擾能力大幅提高。
3.4 印制電路板（PCB）的合理布線
PCB作為數(shù)字電子產(chǎn)品的重要基礎部件，其電磁兼容好壞直接影響整個數(shù)字電路設計的抗干擾效果。在對PCB進行布線設計時，務必遵循PCB設計的相關原則，以盡可能滿足抗干擾要求。具體操作時應先確定好各元、器件在電路板上的確切位置，其次布置電源線和地線，接著是高速信號線的安置，最后才是低速信號線的連接。這其實也是PCB設計的一般原則，雖然線路板上的電路種類較多，但有些原理也是共通的，因此，需綜合起來分析、考慮，才不至于顧此失彼。此外，線路布置好后要仔細檢查，確保做到：（1）PCB上的電路基本不受外部的傳導或輻射干擾影響；（2）PCB內(nèi)部各電路之間無相互干擾現(xiàn)象；（3）PCB對外的輻射發(fā)射及傳導發(fā)射明顯降低，且在標準允許范圍之內(nèi)。
3.5 軟件抗干擾方法
軟件抗干擾技術具有操作方便、靈活簡單且耗費低等特點，已被廣泛應用于數(shù)字電路的抗干擾設計。目前已有大量實用的軟件抗干擾技術被開發(fā)和采用，下面僅就數(shù)字濾波技術、軟件“看門狗”技術及軟件攔截技術做簡單介紹：
（1）數(shù)字濾波技術；數(shù)字濾波技術在軟件中的抗干擾功能是通過電磁兼容的方法對相關數(shù)據(jù)進行干擾消除來實現(xiàn)的。通常在采取硬件措施不能完全抑制干擾的情況下，可以通過對軟件進行數(shù)字濾波處理，來進一步消除數(shù)據(jù)中的各種干擾，從而確保所采集的數(shù)據(jù)真實可靠。（2）軟件“看門狗”技術；計算機控制系統(tǒng)中的看門狗可以防止干擾信號進入程序而造成死循環(huán)，其功能在硬、軟件中均可實現(xiàn)。看門狗實際上是利用定時器來對主程序運行過程進行計時監(jiān)控，如果到規(guī)定時間仍不復位定時器，則容易出現(xiàn)PC指針回不來的情況，或者說造成死循環(huán)，而到定時時間之后，看門狗就會自動使單片機恢復原位。（3）軟件攔截技術；干擾作用在微控制器的CPU部位時，往往造成的破壞是最致命的，嚴重時會使系統(tǒng)完全失靈。其中典型故障是直接破壞程序中的計數(shù)器PC狀態(tài)，造成程序出現(xiàn)“死循環(huán)”、“亂飛”、“亂跳”等情況。而在電路設計時，靈活應用軟件攔截技術，可以有效克服以上問題，從而確保運行程序恢復正常。
4 結語
總之，對數(shù)字電路進行抗干擾設計是一項極其重要而又相對復雜的工作，除了上述措施之外，還有很多其它經(jīng)濟可行的抗干擾途徑。在今后的研究實踐中，還需深入挖掘、不斷總結和創(chuàng)新，才能為電氣電力設備設計工作提供更高效節(jié)能抗干擾的辦法。
參考文獻
關鍵詞：數(shù)字電路 在線故障 檢測技術
中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）12-0000-00
數(shù)字設備由于電路或自身元件，工作環(huán)境等原因，導致數(shù)字電路在運行過程出現(xiàn)各種程度的故障，影響數(shù)字電路正常工作。傳統(tǒng)的數(shù)字電路檢測主要是利用儀表和人工測試來進行檢測分析，耗時較長，檢修難度較大，檢修效率偏低，不能維持數(shù)字電路正常快速運行。因此需要找尋更快速的檢測方法，來快速完成數(shù)字電路故障檢修。
1 數(shù)字電路故障特點
數(shù)字信號指以多個離散的數(shù)值表示的離散信號，而數(shù)字電路就是對這些離散的數(shù)字信號進行有效處理的電路。其功能主要分為時序型和組合型。在輸送界限中指存在簡單的組合型電路，沒有反饋路線，數(shù)據(jù)的輸送主要取決于輸入進的信號，與前期的電路輸送不存在必然聯(lián)系，因此沒有進行任何數(shù)據(jù)記錄。而組合型與時序型的區(qū)別在于是否有集成數(shù)據(jù)來體現(xiàn)，時序型電路的主要構成在于觸發(fā)器擁有的儲蓄功能，其狀態(tài)的表達及記憶主要是通過該電路完成的。在儲蓄電路末端一定要進行信號的輸出與收取工作，這一現(xiàn)象中由于需要檢測的數(shù)據(jù)較多，最多可高達上千條。而且電路中的元件主要設置在軟芯片中，有較多的物理曲線，檢測過程會比較復雜，十分不利于對于數(shù)字電路的檢測。
2 數(shù)字電路故障原因
（1）設計未考慮集成參數(shù)變化。由于設計時沒有充分考慮元件的集成參數(shù)變化，導致電子元件使用時出現(xiàn)元件老化、參數(shù)性能不穩(wěn)定甚至降低的不良狀況。例如進行簡單的數(shù)字電路運輸只能選取8個同型號電路，但其所帶實際電路早已超過指定數(shù)值，由于高數(shù)值引起的低電壓極速上升，會對電路內(nèi)部元件及系統(tǒng)進行破壞，影響數(shù)字電路正常運行，因此高負荷電路的應用是十分重要的。（2）工作環(huán)境不佳。大部分的數(shù)字電路對于運行環(huán)境有一定的要求，如溫度不能過高或過低、對于電路要合理控制、工作時間不宜過長，保持環(huán)境干燥等，任何的環(huán)境變化都會影響數(shù)字電路正常運行。另外如果環(huán)境中存在較強的電磁干擾，也會導致數(shù)字電路無法正常運行。（3）超出使用期限。對數(shù)字電路的過度使用，會加速數(shù)字電路元件老化，降低數(shù)字電路各項使用性能，增加了數(shù)字電路發(fā)生故障的機率。（4）線路安排不合理。進行電路安裝時，由于安排不合理，出現(xiàn)斷線、漏線、末端信號計算不準確、電路元件安裝失誤、放置輸送處理不當?shù)龋紩乐赜绊憯?shù)字電路正常運行，引發(fā)線路故障。
3在線電路檢測技術
（1）持續(xù)觀測。持續(xù)不斷的觀察是對電路檢測的基礎方法，對電源連接，引腳狀態(tài)，內(nèi)部元件運行，線路分布，輸入末端等進行隨時觀測。并且在設備通電過后進行隨時觀察，看內(nèi)部零件是否出現(xiàn)冒煙、發(fā)燙，電源短路的現(xiàn)象。這是在線電路的初步檢測方法。（2）分割檢測。將整體的數(shù)字電路進行分割，獨立數(shù)字電路單元、功能及構造，將電路各部分獨立檢測，并進行電源連接，找尋局部障礙，再利用邏輯筆確定障礙部位。以計算數(shù)據(jù)電路檢測為例，可分為區(qū)域、計算設備、和數(shù)據(jù)顯示器三個部分。計算數(shù)據(jù)電路輸入計數(shù)脈沖，分析譯碼設備反饋的數(shù)據(jù)。如試用3線至8線的譯碼器74LS138與非門構建羅輯函數(shù)，還可再與數(shù)據(jù)顯示器連接，檢測電路運行是否正常。諸如此類的方法應用，有助于快速找出故障部位。（3）電阻測試。電阻測試主要是針對通電后的電路檢測。如電路電源連接后，如果出現(xiàn)發(fā)燙、冒煙的現(xiàn)象。為了防止故障的進一步擴散，需要快速阻斷電源連接，再對其使用單組檢測設備，檢查內(nèi)部輸送端口是否正常，電源是否短路等。電阻測試的方法還可用于數(shù)字線路、電路地板等進行檢測，主要針對的是接觸不良、電路短路的故障問題。（4）替換零件。數(shù)字電故障極少部分較為隱蔽，如電路中的集成零件性能下降時，采用邏輯電平對于故障點進行找尋比較困難，這時候可以使用替換法，將故障零件用相同型號但質(zhì)量性能更好的零件進行替換，然后檢測故障是否清除，是處理這類隱蔽故障的重要方法。需要注意的是，在進行零件替換期間，一定要切斷電源。
4檢測注意事項
（1）檢測有一定的順序，不能盲目進行。可首先使用萬用表對集成設備及電源進行檢測。CMOS設備可以用于對連線、底版、集成線路等進行檢測；其次使用直觀觀察法，對客戶進行詢問后初步確定大體故障部位，然后通過直接觀察，檢測設備元件完整情況。然后連接電源，查看是否存在冒煙、發(fā)燙等現(xiàn)象，若有應立即拔掉電源，如果一切正常，則需要對電路信號進行測量，找出故障原因；最后可對故障進行合理排除，這種方式常常用于組合電路檢測。該方法主要是保持原有的輸入，用邏輯筆檢測輸入電平，比較數(shù)值，尋找故障點。如時序型電路檢測時，應使用波形方式進行觀察，檢測時鐘信號，有效尋找設備故障。若發(fā)現(xiàn)線路與底板故障，應先切斷電源，再使用電阻測試法對線路連接點進行檢測，看數(shù)據(jù)是否正常。若是數(shù)字電路設備故障，可檢測該設備邏輯系統(tǒng)。以較為復雜的MSI為例，可使用專業(yè)的檢測設備檢測數(shù)字電路，或者使用替換法用新的裝置替換故障部位。（2）由于數(shù)字電路設備多樣，型號較多，在對不常見型號進行檢測時，需參照檢測手冊，了解數(shù)字電路型號，運轉功率，引腳名稱等，按照檢測手冊進行檢查。同時注意遵守手冊的注意事項，更有助于進行故障的排查。
5結語
綜上所述，隨著數(shù)字電路的廣泛應用，其故障發(fā)生頻率也日益增加，數(shù)字電路故障檢測也越來越重要。檢測人員只有不斷積累經(jīng)驗，熟練掌握故障檢測技術，了解故障形成原因，才能在檢測時選出最合適的方法，以最快的速度進行故障排除，保障數(shù)字電路正常運行。
參考文獻
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關鍵詞：數(shù)字電路；實驗設計；實驗過程
本文從提高教學效率、能力培養(yǎng)、學習興趣三個方面對中職教育的數(shù)字電路實驗環(huán)節(jié)進行了相關的設計。以期能夠?qū)ξ覈鴶?shù)字實驗教學環(huán)節(jié)中存在的相關問題在一定程度上進行解決。
一、精選教學內(nèi)容，提高教學效率
“興趣是最好的老師。”在數(shù)字電路教學中，經(jīng)常會存在很多理論性的東西，這種理論性特別深的東西，對于學生來說，直接以普通的“課堂知識傳授”方式進行教學，效果并不理想。好的教學內(nèi)容能夠培養(yǎng)學生的適應能力，因此，作為老師，應該精選教學內(nèi)容，從而提高教學的效率，及時對實驗內(nèi)容進行充實、重組和更新。在實際的教學過程中理論聯(lián)系實際，重視實例的講述，讓學生在具體的實例中了解相關理論的內(nèi)涵。對于整體教學任務的講述，教師可以把教學任務設計成一個或多個具體的、與實際相關聯(lián)的技術支持點，從而將枯燥的知識轉變?yōu)樯鷦拥募夹g實現(xiàn)，有利于學生理解和掌握所學知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應用能力。它將對學生的學習興趣和學習效果都帶來重大的影響。
二、用“設計性實驗”取代“驗證性實驗”，以能力培養(yǎng)為根本目標
在數(shù)字教學的實驗環(huán)節(jié)，常用的教學方式是由教師給出實驗的準備、操作以及可能出現(xiàn)的結果，由學生來進行相關操作，這種機械化的教學方式，對于學生來說只是進行驗證，不能激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，造成學生“認死理”的現(xiàn)象比較嚴重，即只知對錯，對于其他的開放性的實驗環(huán)節(jié)沒有思考。這種情況下，老師可以通過給出任務的方式，讓學生自學，借助自身的創(chuàng)造力，發(fā)揮各自潛能，完成指定的任務，從而鞏固和加深學生對理論知識的理解。這樣學生經(jīng)過對所接受的任務進行具體分析，可以掌握任務所涉及的內(nèi)容、所需知識要點和難點，初步設立一個解決任務的大致步驟。同時經(jīng)過借助圖書資料、網(wǎng)絡、其他人的思路和想法等匯總，確定具體的實驗方案。在實驗方案真正實施的過程中，學生的綜合應用知識的能力將進一步得到鍛煉。
三、用網(wǎng)絡手段，發(fā)揮現(xiàn)代教育技術優(yōu)勢
隨著我們科技的迅猛發(fā)展，用網(wǎng)絡實施教學已經(jīng)成為“數(shù)字電路實驗”教學改革的內(nèi)在需求。適當?shù)乩镁W(wǎng)絡、多媒體發(fā)揮現(xiàn)代教育的技術優(yōu)勢，使得我們的教學方式可以得到相應改善。作為老師可以建立一個相關的教學網(wǎng)站，將數(shù)字電路試驗相關的課件、實驗內(nèi)容、教學計劃全部到網(wǎng)站上，供學生查閱下載。學生還可以直接在網(wǎng)絡上進行相關的測評，對老師的教學環(huán)節(jié)中的相關問題進行咨詢，同時還可以提出建議，這樣可以避免師生當面交流中存在的一些問題，比如：有的學生比較害羞、有的學生不敢向老師提出問題、不敢直接向老師質(zhì)疑，等等。
四、改革考核方式，激發(fā)學習興趣
課程考核是教學的環(huán)節(jié)之一，一個學生的整體表現(xiàn)將在課程的考核中得到充分體現(xiàn)。傳統(tǒng)的考核多是以平時成績+考試成績來評定的，這樣的考核方式存在平時成績的不公平性和不公正性，以及期末考試的突擊性的弱點。再加之應試教育的影響，我國的學生普遍比較重視成績的高低，不把實踐作為主體，只求一味地提高學習成績，不注重實驗過程和能力的提高。從而使得學生始終處于教學實踐的客體地位，不利于發(fā)揮學生的能動性。為了避免這樣的情況發(fā)生，可以將學生的最終考核分為三個部分，即實驗預習、實驗操作和實驗報告三部分。在實驗預習這一塊中，可以預設分值為30分，其中包括對于實驗原理、實驗電路圖、實驗步驟擬定、數(shù)據(jù)記錄表格設計等的預習，可以說這一部分是學生對數(shù)字電路實驗的態(tài)度得分。在實驗操作部分，預設分值為40
分，其中包括設備操作方法、實驗結果的正確性、排除故障的能力等項目，這一部分就是學生在實際學習中的基本功。在接下來的實驗報告中，預設分值為30分，其中包括實驗原理與電路圖、實驗內(nèi)容和過程的陳述、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理、實驗結果、實驗方案的總結以及心得體會等部分。在為學生計算總成績時，不要按照那種A、B、C、D等級的方式來劃分，而是按照具體成績來定，但是導向是讓學生把主要精力放在平時的實驗課題上，放在能力培養(yǎng)上，而不是在最后的考試中“押寶”，這樣有利于培養(yǎng)良好的學風。通過這樣的考核方式可以使學生的學習積極性得到了極大的提高，投入實驗的時間增多了，動手能力增強了，實驗操作以及實驗報告的質(zhì)量有了明顯的提高。
我國數(shù)字電路實踐教學在人才培養(yǎng)中有著基礎性的作用，數(shù)字電路實驗課的教學質(zhì)量直接影響學生的學習積極性及學習效果。只有將電子科學技術發(fā)展的新變化、新趨勢不斷地融入數(shù)字電路實驗教學實踐中去，同時不斷創(chuàng)新、不斷接受外來挑戰(zhàn)，才能夠起到培養(yǎng)學生能力的最終要求，才能夠適應社會對電子人才的需求。
參考文獻：
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【摘要】順應時代的發(fā)展，高速大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字集成電路不斷涌現(xiàn)，在高速數(shù)字電路的設計中，需要對數(shù)字電路的噪訊干擾進行處理，要注意把握數(shù)字技術與模擬技術的融合，數(shù)字集成電路的選擇都是應該注意的問題。
【關鍵詞】高速數(shù)字集成電路
有人認為線傳播延時大于數(shù)字信號上升時間的一半才能稱得上高速數(shù)字電路，這是根據(jù)信號沿變化的速度來定義的。在高速數(shù)字電路的設計中需要從以下幾個方面來把握，防止產(chǎn)生各種的問題。
首先要對數(shù)字電路的噪訊干擾進行處理。因為在數(shù)字電路中我們會經(jīng)常采用布爾代數(shù)的數(shù)學方法，用來描述事件之間相互的邏輯關系。和一般普通代數(shù)層面中的變量不一樣，邏輯變量則是用來描述邏輯關系中的二值變量，即用1和0這兩個值來表示對立的邏輯狀態(tài)。數(shù)字電路依照0和1的穩(wěn)定情況來作為運算基礎，所以這其中就會存在噪訊界限。相對于模擬電路而言，數(shù)字電路有著非常強大的噪訊。數(shù)字電路中，數(shù)字信號因為與電流變化中磁數(shù)變化的誘導電壓的影響，電流變化就會在某個地方形成了噪訊的產(chǎn)生地，這又與電路長度、回路的面積息息相關。數(shù)字信號轉變時會帶來過渡性的電路，進而帶動導體產(chǎn)生噪訊電壓，再加上噪訊電流的流動會容易造成數(shù)字電路的誤動作。電路的阻抗越高受到外部噪訊干擾就越容易，對抗噪訊的干擾除了控制噪訊電壓以外，還應該加大結合阻抗，同時減少輸入阻抗。數(shù)字IC中如果空端子表現(xiàn)出open的狀態(tài)就會使阻抗變高，這進而又會導致數(shù)字電路極容易受到噪訊的誤動作干擾。所以，數(shù)字IC的空端子需要連接電阻與電源。多層板信號線的阻抗，因為導線系設在背景的表面上，所以也可以減低阻抗的效果。
其次，要注意把握數(shù)字技術與模擬技術的融合。因為LSI和IC本身的高速化，為了能夠使機器能夠同時達到正常運行的目標，所以這就難免會使得技術的競爭越來越激烈。盡管系統(tǒng)構成的電路不一定有clock的設計，但是毋庸置疑的是系統(tǒng)是否可靠必須要考量到選用電子組件、封裝技術等綜合因素上。數(shù)字或模擬電路的極其小型化、多功能化、高速化會使得小功率信號與大功率信號、低輸出阻抗與高輸出阻抗、小電流與大電流等問題常常會在同一個密封密度的電路板中出現(xiàn)，設計人員置身于這樣的環(huán)境就將面對如此高難度和富有設計思維的挑戰(zhàn)。
最后，數(shù)字集成電路的選擇上也需要注意。基本門電路是由簡單的分離元件構成，雖然設計起來比較容易簡單，但是運行和反映的速度很多時候相對較慢，負載承受的能力也較差，電氣的性能也有待進一步提高。目前使用得最為廣泛則是數(shù)字集成電路。其優(yōu)點是：體積較分立元件設備小幾百倍；抗干擾能力強；故障率和功耗率都很低，輸出電阻低；輸出特性好；穩(wěn)定性強。數(shù)字集成電路中又以是CMOS和TTL系列電路這兩種為主。CMOS系列器件的工作電壓在3～18 V之間，TTL系列的工作電壓是5 V，所以CMOS電路的工作范圍相對較廣，其噪聲的容限也較大，所需要消耗的功率相對較低。盡管CMOS的電路輸入端進行了保護電路的設置，但是因為限流電阻的尺寸有限和保護二極管，這就會難免使得其承受的脈沖功率和靜電電壓受到限制。CMOS電路在運輸、組裝和調(diào)試中因為不可避免的會接觸到靜電和高壓的物件，所以要保護好輸入的靜電。此外，CMOS還會產(chǎn)生電路鎖定效應，為了安全和方便的使用，人們一直在致力于從設計和制造上排除鎖定效應的研究。因為，集成電路的要求都比較高，需要先進行芯片的設計和程序的編制，但是更多的時候在使用現(xiàn)成數(shù)字電路中進行了簡單的分析，這是非常不夠的。專用的集成電路是一種新型的邏輯器件，因為其具有靈活性和通用性的特點，所以成為了對數(shù)字系統(tǒng)進行設計和研制的首選器件。總的來說，數(shù)字電路在今后的發(fā)展中還有廣闊的空間，但是其基礎知識不會發(fā)生改變，如何進行進一步的改進，這就迫切需要新型的數(shù)字人才去發(fā)現(xiàn)并改進當中不大完善的地方，完善和彌補電路中的每一個缺點和不足，使得當中各個部分和環(huán)節(jié)都能發(fā)揮最大的作用。
最后數(shù)字電路系統(tǒng)設計也需要從原理方案出發(fā)，把整個系統(tǒng)按照一定的標準和要求劃分成若干個單元電路，將各個單元電路間的連接方式和時序關系確定下來，在這個前提下進行數(shù)字電路系統(tǒng)的實驗，最終完成總體電路。數(shù)字系統(tǒng)結構由時基電路、控制電路、子系統(tǒng)、輸出電路、輸入電路五部分構成，當中數(shù)字系統(tǒng)的核心是控制系統(tǒng)。數(shù)字電路系統(tǒng)的設計有分析系統(tǒng)要求、設計子系統(tǒng)、系統(tǒng)組裝和系統(tǒng)安裝調(diào)試等步驟組成。數(shù)字電路系統(tǒng)的設計也不是一次兩次就能完成，需要設計人員進行反復的測試。
參考文獻
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關鍵詞：數(shù)字電話設計；抗干擾技術；分析
科學技術不斷發(fā)展，促進了電子設備的不斷提高，現(xiàn)在人們廣泛應用電子設備，尤其智能手機的應用，其用戶不斷增加，用電設備密度不斷增加，在空間應用過程中，可能造成電磁環(huán)境的不斷惡化，電子設備之間可能造成干擾，影響電子設備的正常工作，必須提高電子設備之間的抗干擾性能，因此我們在數(shù)字電路設計的過程中，采用數(shù)字電路集成電路的方式進行提高抗干擾性能，利用科技手段，不斷提升抗干擾能力，符合現(xiàn)在數(shù)字電路設計的發(fā)展趨勢。
1硬件抗干擾技術在數(shù)字電路設計環(huán)節(jié)的應用
1.1安全接地技術
安全接地技術是一種常用的技術，把機殼接入大地，讓電量轉移到大地，減少電荷積累情況，減少因為靜電等原因造成人與機械設備等受到安全影響。設備裝置在實際應用過程中，絕緣層可能出現(xiàn)破損等現(xiàn)象，就可能造成機殼帶帶電，這時候的電量是足夠大的，不能及時轉移，可能造成嚴重的后果，利用安全接地技術可以把多余電荷轉移出去，還能及時切斷電源等，對其安全性能起到保護作用。
1.2避雷擊接地技術
用電設備基本都需要采用避雷擊效果，一般通常采用避雷針，當出現(xiàn)雷擊的情況下，可以進行電荷的轉移，下雨天氣打雷時候，出現(xiàn)雷擊的情況是產(chǎn)生電荷的，一旦遇到用電設備等，瞬間可以產(chǎn)生大量的電荷，對周圍人和物產(chǎn)生損害現(xiàn)象，必須采用技術及時轉移電荷，減少對人的傷害，對用電設備也起到保護作用。
1.3屏蔽接地技術
屏蔽接地技術是一種常用的對用電設備的保護作用措施，在實際應用過程中，也是設計人員經(jīng)常采用的方式，具有一定的應用價值。屏蔽技術需要和接地技術配合使用，其屏蔽效果才能夠提升。像是靜電屏蔽技術。若是在帶正電導體周圍圍上完整的金屬屏蔽體，則于屏蔽體的內(nèi)側所獲取的負電荷將會等同于帶電導體，同時外側所存在的正電荷也和帶電導體等量，這就造成外側區(qū)域仍舊存在電場。若是對金屬屏蔽體進行接地處理，那么外側的正電荷可能會流入大地之中，則可以消除外側區(qū)域的電場，也就是金屬屏蔽之中將會對正電導體的電場進行屏蔽處理。屏蔽接地技術的應用，在技術上起到革新作用，在應用過程中，起到重要保護作用，具有一定現(xiàn)實應用價值。
2軟件抗干擾技術在數(shù)字電路設計環(huán)節(jié)的應用
2.1數(shù)字濾波技術
數(shù)字濾波技術是一種仿真技術，基于硬件設備的仿真技術，但在實際應用過程中，不依賴硬件技術，只是通過模擬技術進行設置，實現(xiàn)數(shù)字濾波。在具體應用過程中，先借助于硬件技術進行干擾技術的應用，減少干擾性能，在具體通過軟件進行有效的濾波，起到真正的數(shù)字濾波技術，減少抗干擾能力。數(shù)字濾波技術的方法有多種多樣，我們在應用過程中，需要根據(jù)實際情況，選擇適應的數(shù)字濾波技術的處理方式，起到真正數(shù)字濾波作用，在數(shù)字電路設計的過程中，利用軟件技術進行有效應用，是設計環(huán)節(jié)中的重要步驟。
2.2軟件“看門狗”的使用
軟件程序在應用過程中，往往容易出現(xiàn)死循環(huán)等現(xiàn)象，在數(shù)字電路設計過程中，設計者要考慮這方面問題，采用“看門狗”技術，防治程序死循環(huán)現(xiàn)象發(fā)生。硬件看門狗就是一個定時器對系統(tǒng)進行有效的監(jiān)控，合理的根據(jù)監(jiān)控情況進行有效處理，起到看門狗的效果。
3實例論述
3.1通過硬軟件技術促使計算機系統(tǒng)脫離死態(tài)
為了使干擾問題得到及時的解決，在硬件方面可以使用一個硬件計時器，
3.2程序“跑飛”階段進行數(shù)據(jù)保存的硬軟件辦法
由于計算機系統(tǒng)在被強電磁干擾或影響之后，計算機系統(tǒng)之中正在正常運行的程序或許會被打亂，進而在內(nèi)存中出現(xiàn)轉移情況，同時這種轉移是不能被控制的，也就是發(fā)生“跑飛”情況。該問題的出現(xiàn)或許會造成確保軟件正常運行的重要參數(shù)被破壞、沖掉。通過硬軟件結合措施、方法的運用，能夠在出現(xiàn)斷電事故或者是發(fā)生強干擾情況之后，使各重要參數(shù)得到保護，從而使系統(tǒng)的連續(xù)運轉或者是再恢復獲得可靠的保證。
參考文獻：
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【關鍵詞】數(shù)字電子技術；數(shù)字信號；數(shù)字電路
引言
自然界中有各種變化的物理量，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律總結起來就是兩類。其中一種是時間和數(shù)值的連續(xù)變化，比如收音機和電視機接收的信號，在正常情況下這些信號都是連續(xù)變化的，一般不會出現(xiàn)急劇的變化。這種被稱之為模擬量物理量，模擬量的信號就是模擬信號，語音信號和模擬信號等同于正弦波信號，傳送模擬信號的電路叫做模擬電路。
1.數(shù)字信號和數(shù)字電路的概念
一種是在時間和數(shù)值上的斷續(xù)變化，這就是說數(shù)字信號的變化是不連續(xù)的，就好比工廠庫房的元器件數(shù)量或者站在操場上的人，它們的數(shù)量增減變化都是1的整倍數(shù)，因為小于1是沒有物理意義的。這種物理量就是數(shù)字量，代表數(shù)字量的信號就是數(shù)字信號，最典型的數(shù)字信號就是方波信號。數(shù)字信號也被稱為脈沖信號或者離散信號，常規(guī)意義上的數(shù)字信號就是電位型和脈沖型這兩種，它在兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間作跳躍式變化，可以利用電位型表示法中的1和0表示電位信號，而脈沖型表示法就是用數(shù)字1和0表示是否存在脈沖[1]。產(chǎn)生、傳送和存儲數(shù)字信號的電路稱之為數(shù)字電路，數(shù)字電路包括數(shù)字電路和脈沖電路兩大類，而脈沖電路主要是研究脈沖信號的產(chǎn)生和變換。從某種意義上來說，數(shù)字信號也是屬于電信號，但是這種信號的電壓只有兩種跳動變化，就是高電壓和低電壓，至于兩種電壓的具體數(shù)值要依據(jù)電路規(guī)定，高電壓一般是和供電電壓相等，低電壓就表示0.如果一個電路的信號滿足這些特征就是數(shù)字電路。
2.數(shù)字電路的類型和特點
2.1數(shù)字電路的類別
（1）根據(jù)結構可分為立元件電路和集成電路，用導線把每個基本元器件（電阻、二極管和場效應管等）連接起來的電路就是分立元電路，把每個元器件的連線制作在一塊基片上再封裝提供給用戶。用戶使用時通過外管腳利用電路就是集成電路，集成電路愛在那后基本元器件的數(shù)量可以分成不同規(guī)模的集成電路，每一塊電路大約包含100個以內(nèi)的元器件就是小規(guī)模的集成電路，比如集成觸發(fā)器或者邏輯門電路等；每一塊電路包含100以上1000以下個元器件就是中規(guī)模的集成電路，比如計算機、寄存器和編碼器等；每一塊電路包含1000以上10000以下個元器件就是大規(guī)模集成電路，比如中央控制器、存儲器和串聯(lián)接口電路等；每一塊電路包含10000個以上的元器件就是超大規(guī)模的集成電路，微處理器就是其中的典型[2]。（2）根據(jù)半導體器件構成可分為單極電路和雙極電路，內(nèi)部有二極管和三極管的器件就是雙極半導體器件。雙極集成電路的基本器件是雙極性管，比如TTL電路和ECL電路；同理，單極性集成電路的基本器件就是單極性管，比如PMOS電路和CMOS電路。（3）根據(jù)記憶功能電路課分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，時序邏輯電路的輸出不僅僅是由當前的電路輸入決定的，還與電路之前的狀態(tài)有關，比如計算器和觸發(fā)器等等，這些集成電路都是時序電路，它們擁有過去的輸入記憶[3]。組合邏輯電路則與電路過去的狀態(tài)沒有關系，譬如編碼器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器等器件都沒有過去的輸入記憶。如下圖就是數(shù)字電路的實際運用案例。
2.2數(shù)字電路的特點
與模擬電路相比，數(shù)字電路主要有這些優(yōu)點：（1）數(shù)字電路不僅可以進行加減乘除的運算，還可以完成是與非的邏輯運算，這是控制系統(tǒng)必不可少的條件，所以數(shù)字電路還有另一個稱呼——數(shù)字邏輯電路；（2）不論是數(shù)字運算還是邏輯運算，數(shù)字電路的代碼只有0和1這兩種，電路的基本單元也比較簡單，這樣在批量生產(chǎn)電路的時候就會方便很多。隨著工藝和技術的飛速發(fā)展，批量生產(chǎn)的成本也會更低，更容易操作；（3）數(shù)字電路只有高低兩種電平信號，所以半導體數(shù)字電路一般只有導通和截止這兩種狀態(tài)，而且功能消耗量低，抗干擾性強，穩(wěn)定性和可靠性都比較高；（4）數(shù)字電路可以對數(shù)字信號進行加密處理，這樣在傳輸信號時就不會出現(xiàn)被盜取的情況，從而造成經(jīng)濟損失；（5）數(shù)字集成電路組成的數(shù)字電路系統(tǒng)具有通用型的特點，也就是說數(shù)字電路的應用范圍非常廣，可以運用于多個領域和行業(yè)[4]。
3.結語
隨著數(shù)字技術的不斷發(fā)展，我國的數(shù)字電路在各個領域都得到了應用。在數(shù)字信號中通常是采用數(shù)字1和0來表示電平信號和脈沖信號，按照數(shù)字電路結構可以分為分立電路和集成電路，按照半導體器件可分為單極性電路和雙極性電路，按照記憶功能的不同可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、可靠性和保密性等優(yōu)點，因此可以進行批量成產(chǎn)。但是數(shù)字電路設計會受到數(shù)字信號的影響，從而降低整個系統(tǒng)的性能，因此對數(shù)字信號和數(shù)字電路進行分析非常重要，只有解決了這個問題，才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定地工作。
參考文獻
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關鍵詞：數(shù)字電路 PLC 四路搶答器 設計 對比
中圖分類號：TN99 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0145-02
社會經(jīng)濟發(fā)展不僅為人們的生活生產(chǎn)提供了必要的物質(zhì)資源，而且還為不斷豐富人們的精神生活創(chuàng)造了良好條件，文體、競賽等娛樂活動在充實人們的精神生活方面發(fā)揮了重要作用，而在競賽等娛樂活動中的搶答環(huán)節(jié)，如何實現(xiàn)公正、直觀且準確的搶答判斷是參與這一項活動的重點。在科學技術的不斷進步與發(fā)展支持下，應用搶答器來輔助競賽搶答活動，能有效提高活動中搶答判斷的公正性與準確性，所以對搶答器的設計與制作受到越來越多的重視。本文中對基于數(shù)字電路所設計的四路搶答器以及基于PLC所涉及的四路搶答器進行分析，并對這兩種不同設計進行比較分析，為四路搶答器的優(yōu)化設計與制作提供些許幫助。
1 基于數(shù)字電路的四路搶答器設計
通過數(shù)字電路所實現(xiàn)的四路搶答器設計的重點，主要是電路原理及功能實現(xiàn)：
1.1 電路原理
在進行基于數(shù)字電路的四路搶答器設計中的電路設計時，可將電路分為搶答控制、譯碼驅(qū)動顯示及發(fā)聲部分這幾個功能模塊進行設計。
圖1所示為基于數(shù)字電路的四路搶答器設計中的電路原理框圖，如圖所示，主持人在搶答前按下復位按鈕R后，會有低電平于RS觸發(fā)器的Q輸出端輸出， LED數(shù)碼管未有顯示，而此時的CD4511工作狀態(tài)為消隱，蜂鳴器不發(fā)出聲響，且多諧振蕩器沒有震蕩情況產(chǎn)生。而在搶答活動開始時，首位按下按鈕的選手所輸入的高電平經(jīng)編碼電路會在輸入至CD4511前編成對應的8421BCD碼，而RS觸發(fā)器的S輸入端與Q輸出端流經(jīng)的為高電平，CD5411則將譯碼輸出鎖存，讓LED數(shù)碼管的顯示始終保持在首位選手的編號顯示狀態(tài)下，同時又NE555定時器組成的多諧振蕩器會有振蕩產(chǎn)生，而蜂鳴器也有聲響發(fā)出。為了確保搶答器的公正準確，降低搶答狀況同時出現(xiàn)的幾率，需要首位選手在按下?lián)尨鸢粹o的同時完成電路鎖存，因此有較高的電路工作速度要求。
上圖所示中4—4線編碼，可用于將搶答時的四路搶答輸入信號編成相對應的8421BCD碼，若是在同一時刻出現(xiàn)多人搶答狀況，則此次搶答視為無效。而顯示器則是由七段共陰極LED數(shù)碼管來構成。圖中RS觸發(fā)器是由非門CD4001或是CMOS集成所構成，經(jīng)由RS觸發(fā)器輸入的高電平視為有效。門電路或是說四輸入由電阻R1、R2、R3及R4與二極管VD3、VD4，VD5及VD6組成實現(xiàn)，而CD4511譯碼輸出在加到數(shù)碼管相應陽極前，需先實現(xiàn)220～330Ω電阻限流。
1.2 功能實現(xiàn)
所設計的搶答器可供四名選手參賽，按順序分別有各自的編號與控制按鈕，可實現(xiàn)搶答信號的輸入，同時還有一個供主持人控制的搶答控制開關與系統(tǒng)清零開關，即主持人按下?lián)尨鹂刂崎_關為允許搶答，而按下系統(tǒng)清零開關時搶答電流清零。搶答器的另一功能為數(shù)據(jù)鎖存，同時可通過LED數(shù)碼管將鎖存數(shù)據(jù)顯示出來，除非由主持人將數(shù)據(jù)清零。若是已有搶答信號輸入并已顯示出信號輸入對應的編號號碼時，其他任何按鈕按下時的搶答信號輸入均為無效，并且指示燈仍然持續(xù)在首開關按下時的狀態(tài)。另外，搶答器的搶答具有定時功能，主持人在按下“開始搶答”按鈕的同時開始計時，定時器的減記同時顯示于顯示器上。若有選手在未允許搶答時的情況下按下?lián)尨疰I則視為犯規(guī)，而犯規(guī)選手的編號則會同時顯示在顯示器上。而在定時的搶答時間內(nèi)，選手搶答的具體時間與選手編號會顯示于顯示器上以供判斷，直至主持人將其清零。但若是在搶答時間內(nèi)沒有選手參與搶答，設定時間一到變化將輸入電路封鎖，以防有選手出現(xiàn)超時后的搶答狀況，而顯示器上會同時顯示時間并閃爍提醒。這些都是基于數(shù)字電路來設計的四路搶答器所要實現(xiàn)的基本功能。
2 基于PLC的四路搶答器設計
2.1 PLC概述
PLC可編程控制器是集計算機技術、通訊技術及傳統(tǒng)繼電器控制技術等為一體的新型自動化控制裝置，PLC可編程控制器具有較高的可靠性，不僅通用性好、體積小且使用方便，而且具有運用靈活、易于擴展等優(yōu)點，已在許多工業(yè)控制領域發(fā)揮了重要作用。PLC可通過編寫程序來實現(xiàn)定時的邏輯控制，是通過輸入/輸出模擬量與數(shù)字量來實現(xiàn)對機械設備的控制的。搶答器的制作與應用場合不斷增加，再加上人們對競賽搶答的公正、準確越來越關注，將PLC的優(yōu)勢用于搶答器的設計與實現(xiàn)，有效提高搶答活動的準確性與公正性，是搶答器設計與實現(xiàn)的重要突破。應用PLC進行四路搶答器的設計，就是充分考慮到其控制方便、應用靈活等優(yōu)勢，應用PLC來進行搶答器的搶答方案設計，只需要通過改變輸入PLC的控制程序就可以實現(xiàn)，大大降低了搶答器的設計難度。
2.2 電路原理
PLC基礎上的四路搶答器中，主持人開始與復位按鍵可以由按鍵操作，四個參賽組配置四個搶答按鈕，所以在輸入點的配置上也應該是四個輸入點。對于輸出端而言，采用一個共陰極的七段數(shù)碼管對參賽組的序號進行顯示。PLC輸出端直接對七段數(shù)碼管進行驅(qū)動，占用七個輸出點；再加上一個紅燈、一個綠燈、一個蜂鳴器，總共三個負載，所以該PLC總共需要配置10個輸出點，通過專用通信電纜進行連接。其接線原理如圖2所示。
2.3 PLC設計四路搶答器的功能實現(xiàn)
基于PLC可編程控制器進行四路搶答器的設計中，硬件電路設計較為簡單，PLC的硬件組成部分包括CPU、輸入/輸出單元、編程器、存貯器以及通信接口等。應用PLC進行的四路搶答器設計，搶答控制按鈕可由PLC內(nèi)部輸入繼電器的常開觸點來實現(xiàn)，而搶答鎖存功能則有中間繼電器觸點來實現(xiàn)，另外七段數(shù)碼管顯示與蜂鳴器發(fā)聲的驅(qū)動可由輸出繼電器線圈來進行。在搶答活動進行時，當首位選手按下?lián)尨鸢粹o時，會觸發(fā)顯示器并顯示出該選手的編號與具體搶答時間，而同時蜂鳴器也發(fā)出聲響提醒搶答結果，此時的搶答器已被鎖住，其他選手按下按鈕均為無效，而顯示器仍停留在首位選手按下?lián)尨鸢粹o的相關信息顯示狀態(tài)，直至主持人將數(shù)據(jù)清零并按下復位按鈕后重新開始下一輪搶答。
3 數(shù)字電路和PLC實現(xiàn)四路搶答器設計的比較
通過對兩種設計實現(xiàn)方法的比較可知：（1）基于數(shù)字電路進行的四路搶答器設計，是完全在硬件電路邏輯關系的基礎上進行并實現(xiàn)的，首先可通過EWB軟件實現(xiàn)設計的方針與模擬，以有效確定各相關元器件機器有關參數(shù)，在通過PROTEL軟件進行對印刷電路板圖的設計仿真，然后根據(jù)設計框架進行安裝調(diào)試。基于數(shù)字電路實現(xiàn)的四路搶答器設計在調(diào)試完成后，其電路設計具有較高的可靠性與穩(wěn)定性，但電路設計方面較為復雜，并且也有一定的調(diào)試難度。（2）可編程控制器PLC本身具有高可靠性，且抗干擾能力較強，并具有完善的使用功能，而且設計安裝相當簡便，編程也較為簡單，應用起來也靈活方便，在許多工業(yè)生產(chǎn)控制領域都得以廣泛應用并發(fā)揮重要作用。而應用PLC可編程控制器實現(xiàn)的四路搶答器的設計，充分應用了PLC強大的軟件編程功能，通過軟件來實現(xiàn)所設計四路搶答器的功能，大大降低了安裝調(diào)試方面的難度，因此對硬件設計方面的要求較低，只是通過簡單設計就能實現(xiàn)。（3）基于數(shù)字電路與PLC實現(xiàn)的四路搶答器的設計，還有一個較大的區(qū)別，即若是需要增加一路或是多路搶答，通過數(shù)字電路設計的四路搶答器改動幅度較大，尤其是要增加輸入電路，而電路改動本身就是一個較為困難的工作，再加上電路設計復雜，改動難度相當大。但若是對基于PLC實現(xiàn)的四路搶答器設計進行改動，其電路改動就要簡單的多，只需要通過增加一個或是多個中間繼電器與輸入點就可以實現(xiàn)，而且再加上PLC可編程控制器軟件編程的本身程序改動也相當簡單，大大降低了四路搶答器的改動難度。
4 結語
綜上所述可知，基于數(shù)字電路而設計的四路搶答器，具有較高的可靠性與穩(wěn)定性，但其電路設計較為復雜，而且也有較高的調(diào)試難度，而基于PLC可編程控制器所設計的四路搶答器不僅有較高的可靠性，而且抗干擾能力也較強，另外設計安裝與編程較為簡便，還有功能完善、使用便利等優(yōu)點，調(diào)試也極其簡便。因此，通過這兩種四路搶答器的設計比較，可以為利用更加合理適當、可靠有效的設計方法來實現(xiàn)搶答器設計優(yōu)化提供一些信息。
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【關鍵詞】數(shù)字電路 概念 分類 特點 發(fā)展歷程 發(fā)展趨勢
1 數(shù)字電路概念性分析
數(shù)字電路要實現(xiàn)數(shù)字的量，主要是由數(shù)字信息來完成的，并且要對其進行相應的運算，不但是算術的還有邏輯的，所以，又叫做數(shù)字系統(tǒng)，由于具有的功能有兩個方面，所以，又稱之為邏輯電路。如今，數(shù)字電路的合成是由半導體工藝制作的，構成非常復雜，是由非常多個數(shù)字集成器件組成。數(shù)字邏輯電路中邏輯門是最基本的單元。存儲器的功能主要是存儲二進制的數(shù)字，總的來講，數(shù)字電路主要由兩個類型合成，一個是邏輯電路，一個是時序電路。邏輯電路又叫做組合電路，它的邏輯門也是最為基本的電路單元，主要特點是輸出值直接關系著輸入值，電路在記憶方面的功能是不具備的，但是，輸出的狀態(tài)會發(fā)生一定的變化，
與電阻性的電路類似。其次，關于時序邏輯電路，又叫做時序電路，它的構成是邏輯門電路與反饋邏輯回路，與組合電路最大的不同就是時序電路具備記憶的功能。其特點是輸出不但取決于當時的輸入值，并且與電路過去的狀態(tài)也有關系。它與含儲能元件的電感電路有一定的關系，時序電路較為典型的器件就是儲存器、計數(shù)器、觸發(fā)器、移位寄存器等。
2 新時期數(shù)字電路特點分析
第一，不但具備算術運算的巨大功能，而且也具有邏輯方面進行運算的功能，數(shù)字電路運算的基礎就是二進制的邏輯，這種信號的運用，是對算術進行運算的主要工具，并且，在進行邏輯的運算的過程中也是很方便的，因此，在運算或是存儲時都需要相應的控制，這一點是非常重要的。第二，在實現(xiàn)的過程中也不是太復雜，系統(tǒng)具有很好的可靠性，數(shù)字邏輯電路主要是以二進制為主，可靠性非常的高。電源電壓在波動非常小的情況下不會受嚴重的影響，而且溫度上具有的偏差會給其可靠性帶來巨大的影響。第三，較高的集成度，非常容易實現(xiàn)功能，較小的體積，數(shù)字電路還有一個非常大的優(yōu)點就是功耗非常低，電路在進行設計與維修時，也具有一定的靈活性，集成電路技術的發(fā)展速度非常的快，數(shù)字邏輯電路的集成度也得到快速的提升，集成的電路規(guī)模同樣發(fā)生很大的變化，從元件級一步一步發(fā)展到系統(tǒng)級。電路設計只靠一些標準的集成電路塊單元組成。并且通過編程的方法使得邏輯功能的實現(xiàn)。
3 數(shù)字電路發(fā)展歷程分析
數(shù)字電路的快速發(fā)展的經(jīng)歷與模擬電路相比具有相同之處，都是由電子管到半導體，再到集成電路，共經(jīng)歷了三個時代的發(fā)展。從六十年代起，數(shù)字集成器件慢慢形成了小規(guī)模邏輯器件。然后又發(fā)展到中規(guī)模，到了七十年代末，就有微處理器的出現(xiàn)，這也代表了數(shù)字集成電路的性能又有了很大的提升。對于數(shù)字集成器件來講，硅是其非常重要的材料，電路的發(fā)展速度越快，化合物半導體材料的類型就越多，經(jīng)過一段時間的改進與提升，到現(xiàn)在為止，都得到了廣泛的應用，
4 新時期數(shù)字電路發(fā)展趨勢分析
數(shù)字技術的快速發(fā)展，使得半導體工藝、平版印刷等技術都得到快速的進步，數(shù)字電路實現(xiàn)了更加復雜的功能，運算的速度越來越高，能夠集成近一個億的微處理器是晶體管的64位，快閃存儲器最大的特點就是具有較大的容量，可以達到的容量有2個多GB，并且，部分ASIC所擁有的門電路的數(shù)量也是相當?shù)母撸迅叱隽肆?000萬，而目前FPGA的門電路和數(shù)就達到了300萬個。將來臺式電腦與服務器CPU的時鐘頻率也會提高很多，集成度的不斷提高導致設計人員能在一塊芯片上放置至少一個的CPU，高速緩沖存儲器也能達到三級。這樣能夠使在片以外對數(shù)據(jù)進行讀取的數(shù)量不斷縮減，這樣一來就可以提高處理器的吞吐量，對于處理器的性能的提升也是非常有利的。曾經(jīng)在一塊芯片上就集成了4個CPU的六十四位處理器，很多公司正準備把幾十個三十二位嵌入式處理器的內(nèi)核提高到一個新的高度。DSP芯片在不斷的向更高的架構進行轉變，主要是通過兩種方式進行，在很多場合中指令字的方式是使用非常普遍的一種方式，在同一塊芯片上有多數(shù)個處理單元存在，這也是一種非常常見的單指令陣列處理。目前，計算的能力在持續(xù)的提升，由于很多新型的存儲單元結構相繼出現(xiàn)，對于快閑存儲器的單片來講，密度也得到很大的提升。無論是多級存儲單元還是鏡像位，這兩各方案都是這一技術中最為前沿的，在多級的存儲中有很多種方法在被使用，各比特在編碼的過程中使用是四個電荷級，能夠?qū)θ魏我粋€存儲單元進行數(shù)據(jù)的存儲，并且，每一個鏡像位的方案是把每一個比特存在一個絕緣柵上。雖然DRAM的存儲器的密度不會一下跳到1GB，但是，可以對下一代的DRAM的運算速度進行預設，并且，其運算的速度也會越來越快。此種存儲器會使用第二代的DDR接口。同時，人們還在不斷的開發(fā)出運行速度更快的接口，為引出更高的帶寬而打基礎。盡管與DRAM相比不是特別的明顯，然而，非動態(tài)的隨機存儲器在密度方面會進行不斷的升級。如今，6MB的芯片是可以投入市場的，相信在不久的將來無論是32MB的芯片，還是64MB的芯片都會投入市場，對于眾多的SRAM來講，接口運行速度的不斷加強是非常關鍵的。目前，通過降低絕緣材料的介電常來來使得電路性能的提升是非常關鍵的，也是其中的焦點。
總而言之，在存儲器的領域中，新型非易失性技術為設計人員提供了更多新的選擇，鐵電技術也在一些試驗性的磁阻存儲單元中非常快速的興起，這樣的技術有一種可能存在，就是會把易失性的存儲器從理想走向現(xiàn)實，也就是一種可能跟RAM一樣可以進行讀寫操作，可以有與快閃存儲器一樣的功能，可以在不接通電源的情況下進行對數(shù)據(jù)的保存，并且是無限期的保存，同時，還不會出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)的耗。
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關鍵詞：數(shù)字電路；過渡干擾；抑制方法；信號延遲
1 前言
對于數(shù)字電路在信號傳輸?shù)倪^程中，一般都會因為傳輸過程中時間變化等因素， 致使電路中產(chǎn)生一些不合邏輯的尖峰脈沖，這些脈沖會干擾電路中信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。類似這種由于電路傳輸過程中參數(shù)等因素造成的干擾一般叫做過渡干擾。過渡干擾一般和外部電磁環(huán)境沒有關系，經(jīng)常與數(shù)字電路的設計、有關器件的選擇以及整個電路的裝配等方面有關。
2 數(shù)字電路為什么會產(chǎn)生過渡干擾產(chǎn)生
經(jīng)過大量的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字電路傳輸過程中的過渡干擾一般可分為兩類，一類是因為信號傳輸延遲造成的，另一類是因為信號輸入時間前后不同而造成的。
2.1信號傳輸延遲而造成的過渡干擾
每一個器件都有各自的響應時間。同一組信號經(jīng)由不同的通道進行傳輸時會因為傳輸時間的不相同而造成過渡干擾的產(chǎn)生，在數(shù)字電路中這是比較常見的一種現(xiàn)象。引發(fā)這種現(xiàn)象的原因一般有兩方面：一方面是由于元器件時間的參數(shù)具有一定離散性引起的，同一組信號分兩路進行傳輸，所通過的器件的個數(shù)以及電路型式是一樣的，但是因為這兩種電路的傳輸特性存在一定差異，便會造成信號從一級電路進入下一級的時候因為相對延遲的存在而引發(fā)干擾脈沖；另外一各方面是因為電路結構的原因引發(fā)的傳輸延遲進而造成了過渡干擾，對于同一組信號，如果一路通過比較多的電路，而另外一路則是通過較少的電路，那么便會引發(fā)兩個信號出現(xiàn)相對延遲的現(xiàn)象。
然而，過渡脈沖的脈寬一般都比較窄，若是下一級電路中存在移位寄存器或者觸發(fā)器等，那么很有可能會引發(fā)電路誤工作的現(xiàn)象。
2.2 信號輸入時間前后不同造成的過渡干擾
對于同一級電路，若是存在好幾個輸入信號，那么這些信號輸入時間前后不同的話同樣會造成過渡干擾；同時，如果時序邏輯電路中存在異步計數(shù)器，那么輸入信號以及時鐘信號同時發(fā)生改變，但卻是經(jīng)由不同的傳輸路徑到達相同的觸發(fā)器，同樣可能會引發(fā)過渡干擾，進而造成誤動作。這種類型的干擾一般會在計數(shù)譯碼電路或者與或非電路中出現(xiàn)。此類因為信號輸入時間的前后不同而引發(fā)的觸發(fā)器翻轉時間不相同所產(chǎn)生的過渡干擾，經(jīng)常對整個控制系統(tǒng)都有著比較嚴重的不良影響，值得我們注意。
3 如何抑制數(shù)字電路中的過渡干擾
3.1 如何抑制由于信號傳輸延遲造成的過渡干擾
由于信號傳輸延遲而造成的過渡干擾，通常能夠采用這兩種方法對其進行抑制：一種就是想辦法阻止此類干擾的產(chǎn)生， 另外一種就是一旦發(fā)現(xiàn)電路中有了這種干擾便馬上對其進行抑制，不能夠?qū)⑵鋫鬏數(shù)较乱患夒娐贰?/p>
可以使用以下一些方法來阻止干擾的產(chǎn)生：
在最初的電路設計中，不要混合使用那些傳輸時間差比較明顯的器件，就算是對于同一種型號的器件，如果不是同一家廠商生產(chǎn)的，那么就要注意它們之間的性能差別是否很大。
同時，也可以通過人為地在數(shù)字電路中加設一些延遲元件，從而讓兩路之間的延遲時間比較小而能夠?qū)崿F(xiàn)平衡，也就能夠降低過渡干擾。
如果數(shù)字電路中已經(jīng)出現(xiàn)了過渡干擾，那么我們可以采用在輸出端對地接旁路電容的方法，便可以達到比較好的抑制脈沖較窄的干擾脈沖的效果。不能選擇容量過大的旁路電容，不然會對正常信號造成影響。有些時候電路只需要通過緩沖器或者反相器就便能夠消除干擾，特別對于CMOS電路，它的緩沖器或者反相器的輸入門電容一般在5~10PF之間，能夠很好的吸收電路中的干擾脈沖。
3.2 如何抑制因為信號輸入時間前后不同造成的過渡干擾
我們一般可以采用增設選通脈沖以及改變電路中計數(shù)器的計數(shù)方式等方法來抑制因為信號輸入時間前后不同而造成的過渡干擾。尤其在數(shù)字電路中加入了選通脈沖之后，便能夠在電路比較穩(wěn)定的狀態(tài)下，經(jīng)由選通脈沖來開通譯碼器的輸入信號，便可以較好的抑制輸入時間前后不同造成的過渡干擾。對于計數(shù)器方式的改進，比較常用的方法如下：
【關鍵詞】Multisim11.0；模擬或數(shù)字電路；故障診斷
0 引言
Multisim11.0作為目前世界上較為先進的電子自動化設計軟件，通過它強大的性能和比較領先的自動化機制引起了電子專家的注意。人們開始嘗試將multisim11.0應用于模擬或數(shù)字電路的故障診斷與排除，并取得了非常顯著的效果，本文將重點介紹multisim11.0在故障診斷方面的優(yōu)勢及應用過程中需要注意的問題。
1 什么是Multisim11.0
Multisim11.0是目前在電子領域知名度和應用度都比較高的一款電子設計自動化軟件，它和NI Ultiboard一樣都屬于美國國家儀器公司，都作為電路設計軟件套件而被眾人所認知。同樣，由于其不凡的產(chǎn)品性能，該應用軟件成功入選伯克利加大SPICE項目，能獲得這一殊榮的電子應用軟件為數(shù)并不多。在具體的應用實踐中，該軟件主要應用在電路圖的設計和電路的教學。在這一過程中，參與者可以真實的感受到電路的整個交互式的搭建過程，并且體驗其強大的捕獲、仿真和分析功能。所以在電子學教育中Multisim11.0被廣泛應用，幫助教育工作者實現(xiàn)從理論到原理圖設計甚至電路故障的診斷和測試的完整的綜合設計流程。Multisim11.0的突出性能如下：
1.1 圖形界面比較直觀
Multisim11.0的操作界面具有很強的直觀性，它的呈現(xiàn)方式如同一個正在進行的電子實驗的工作臺，在電路的繪制過程中，只需借助鼠標就可完成電路所需個元件和測試儀器與導線的連接而且，在控制面板上所顯示的模擬電路與操作方式基本一致，在操作過程中可以通過顯示器清楚的看到測量數(shù)據(jù)，以及各相關數(shù)據(jù)的波形軌跡和特性曲線，幫助實驗者或者系統(tǒng)維護人員更好的進行電路的維護和保養(yǎng)。
1.2 元器件比較豐富
Multisim11.0和上代的軟件相比，擁有了更為強大的元器件供應，目前在全世界已經(jīng)有上萬種元件為其提供專業(yè)的支持，而且軟件自身可以方便的實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)元件的參數(shù)按照實際的需要進行相應的修改，并且軟件本身可以借助自帶的模擬生成器及代碼自創(chuàng)模型實現(xiàn)對自己所需元件的生成與創(chuàng)建，可以說具有很強的智能性。
1.3 較強的仿真能力與豐富的檢測儀器
Multisim11.0和上代的軟件相比，借由SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過帶有的增強設計功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ埽@些仿真功能在具體的實際操作中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時，該軟件提供了近20多種的虛擬儀器來實現(xiàn)對各種電路動作的實際監(jiān)測。例如，比較常見的萬能表，以及函數(shù)信號發(fā)生器、瓦特表、示波器、字符發(fā)生器、邏輯分析儀等設備，雖然這些設備只是該軟件的一個虛擬構成，但它得的設置與運行和真實生活中的一樣，這種交互式的動態(tài)顯示幫助我們更好的對模擬或數(shù)字電路進行有效的分析。同時，該軟件還可以通過自定義相關儀器來實現(xiàn)電路測試的升級與靈活控制各應用程序的儀器。
1.4 分析手段比較完備
Multisim11.0具有比較完備的分析手段，通過進行對直流工作點的分析，以及交流和瞬態(tài)分析來實現(xiàn)對原型開發(fā)和測試設計的迅速完成。具體來說，該軟件利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來完成數(shù)據(jù)的執(zhí)行與分析，這個范圍比較廣泛，從簡單的基本數(shù)據(jù)到異常的極端數(shù)據(jù)都可以進行完整的分析，并且每一個數(shù)據(jù)的分析都為下一步分析做好鋪墊，具有了符合電子行業(yè)標準的交互式的測量和分析性能。
1.5 比較好的信息轉換的兼容性
在Multisim11.0軟件中，提供了比較完備的原理圖與仿真數(shù)據(jù)的轉換。可以通過自帶的相關軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸出，可以進行將原理圖輸出到布線，也可以輸出為網(wǎng)絡表文件，對數(shù)據(jù)進行互聯(lián)網(wǎng)的共享。在數(shù)據(jù)輸出以前，軟件會首先對結果進行分析運算。例如，進行基本的算數(shù)運算，三角運算，復合運算，向量運算和邏輯運算等等，從而提高結果分析的可靠性，與此同時，該軟件支持C代碼、匯編代碼以及16進制代碼，并兼容第三方工具源代碼；包含設置斷點、單步運行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。
2 Multisim11.0的模擬或數(shù)字電路故障診斷
在當今社會，數(shù)字化發(fā)展非常迅速，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)今世界發(fā)展的主要潮流。不夸張的獎，在各個行業(yè)各個領域，數(shù)字化都有其非常廣泛的應用，這也是未來發(fā)展的方向。在數(shù)字化的進程中，它發(fā)展的主題是電路。從傳統(tǒng)的模擬電路到今天的數(shù)字電路，見證者科技的突飛猛進。數(shù)字化的核心就是其數(shù)字電路，數(shù)字電路也是計算機硬件電路和通信電路以及信息自動化的關鍵所在。數(shù)字電路經(jīng)歷了電子管、半導體分立器以及集成電路等重要的歷史發(fā)展階段。它是模擬電路的提升與改進，實現(xiàn)了對數(shù)字信號進行的數(shù)字量化與一系列的數(shù)字運算和邏輯運算。由于其較強的穩(wěn)定性和良好的抗干擾性，自60年代以后得到了非常廣泛的運用，速度比模擬電路還要快。在這中間模擬電路和數(shù)字電路在各個領域推廣，極大的帶動了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。尤其是上個世紀末，微型處理器的出現(xiàn)讓數(shù)字電路有了本質(zhì)的提升，規(guī)模更大，功能也更加強大。現(xiàn)在已經(jīng)超過過去的簡單的二進制演變?yōu)榘诉M制甚至是多進制。
2.1 模擬或數(shù)字電路故障產(chǎn)生的主要原因
在本文中我們重點分析數(shù)字電路產(chǎn)生故障的主要原因。首先我們要簡單了解一下數(shù)字電路的基本組成單位，那就是門電路。門電路的主要功能是用來實現(xiàn)基本的邏輯運算與復合的邏輯運算。通俗來講，門電路其實就是一個簡單的開關電路。一般我們經(jīng)常看到的是與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或和同或門等幾種，而這些門電路的主要構成是：半導體二極管、半導體三極管、CMOS等具有開關特性的元件及電阻、二極管。這些開關特性所處的條件不同其元器件所處的跳轉狀態(tài)也會不同。所以面對如此多的門電路，尤其是出現(xiàn)了結構比較復雜的集成電路，將電路的大多數(shù)部分甚至是全部集中在一個小芯片上，一旦某一物理元件存在缺陷或者出現(xiàn)一些細微的變化，都會影響整個電路的正常運行，嚴重時還會對整個電路造成意想不到的傷害。所以，對正在運行的電路進行定期的診斷顯得尤為重要，另外在電路運行前的檢查也是必要的，例如，各引線之間的連接，以及是否存在短路，各個接口，插件之間的連接是否出現(xiàn)接觸不良等等。
2.2 模擬或數(shù)字電路故障的主要特點
數(shù)字電路的故障來源門電路，門電路的輸入可以唯一，也可以為兩個，甚至更多，這就會出現(xiàn)信號傳輸?shù)目炻龁栴}，雖然門電路的傳輸時延很小，但是，對于不同的器件材料，延時區(qū)別是很多的，比如三極管材料要遠大于CMOS材料的器件。當一個門電路的輸入有多個，且根據(jù)不同路徑到來時候，由于時間的先后順序，這就會產(chǎn)生競爭，導致冒險現(xiàn)象。數(shù)字電路是用0和1表示電平信號的高低，但是在數(shù)字電路的傳輸過程中依然是電流或者電壓的傳播，在每（下轉第175頁）（上接第85頁）一個門電路中，或多或少都會有耗能器件，這時候，隨著信號的流通，耗能必不可少，這就可能影響電平的情況，甚至會影響門電路的驅(qū)動問題，即前一個門電路的輸出達不到驅(qū)動下一個門電路的能力，這會使電路無法正常工作。信號在傳輸?shù)倪^程中也會收到外界電磁的影響，這可能會是信號的電平發(fā)生改變，從而影響電路的功能實現(xiàn)，乃至出現(xiàn)錯誤的邏輯關系，這些情況都是隨機的，不可預見的，我們很難控制，我們所能做的僅僅是盡量避免這些情況的發(fā)生，所以我們要知道數(shù)字電路會存在哪些故障的隱患，從而達到減少電路故障的發(fā)生概率。
2.3 Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路故障診斷
Multisi11.0作為美國國家儀器有限公司推出的一款比較優(yōu)秀的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。因此本文借助其強大的仿真性能來完成它對模擬與數(shù)字電路的故障診斷。
經(jīng)過Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路的應用，我們發(fā)現(xiàn)該軟件比較直觀的將電路故障所處的位置通過數(shù)據(jù)分析和運算以后，傳出到我們面前。我們比較直觀并且準確的找到故障所在模塊，借助診斷備件將其進行替換。尤其是該軟件自帶的升級功能幫助我們更好的做好了電路故障的預警機制，為故障的及時判斷和準確分析提供了強有力的支持。
同時借助該軟件的各個元件，我們對時序電路的故障進行了比較有效的診斷。因為時序電路存在時序，所以電路需要在一定時序的作用下才能實現(xiàn)其功能，這就讓其測試問題變得復雜，借助Multisim11.0軟件我們還是可以對電路的功能進行檢測的，雖然時序電路是一個很龐大的整體，但是我們可以借助Multisim11.0軟件將其劃分為不同的小部分，當然部分的劃分還要根據(jù)電路所實現(xiàn)的功能的不同，對此我們可以對小部分電路的功能進行檢測，從而實現(xiàn)對整體電路的檢測。
在過去的模擬與數(shù)字故障診斷方法中，直方圖法是一種比較科學的檢測方法，一般廣泛用于模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)測試中，但很少用于內(nèi)建自測試的設計中。本文借助了Multisim11.0其自帶的一種基于碼密度直方圖分析算法測試模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)的內(nèi)建自測試結構。該內(nèi)建自測試結構包括一個用于生成測試信號的模擬信號發(fā)生電路，以及簡化的模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)測量算法。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)該結構不僅硬件開銷成本低、測試速度比較快，而且能夠測試獨立的模數(shù)轉換電路電路。通過仿真試驗表明，該信號發(fā)生器能按設計要求準確生成所需要的幅度、頻率均可調(diào)的模擬測試信號。
本文還根據(jù)實際操作需要，借助Multisim11.0軟件研究神經(jīng)網(wǎng)絡在模擬電路故障診斷中的應用。由于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡的模擬電路故障診斷方法普遍存在網(wǎng)絡收斂慢、易陷于局部最優(yōu)等缺陷。因此，本文借助Multisim11.0軟件對容差模擬電路故障診斷的新方法，該方法能對沒有任何先驗假設的測試數(shù)據(jù)進行準確的診斷。與傳統(tǒng)的普通神經(jīng)網(wǎng)絡相比較，這種方法給出的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的學習既包括網(wǎng)絡權值的修正，也包括模糊神經(jīng)元中隸屬度函數(shù)參數(shù)的調(diào)整，而且其模糊推理體現(xiàn)出來的權值易于理解。最后也取得了非常好的效果。這也是通過求得電路的故障檢測序列，在加于待測電路中，對比于電路的功能實現(xiàn)情況得出故障存在與否。故障檢測試驗大致分為3步，第一是引導階段，將電路從未知狀態(tài)引導至預定狀態(tài)，第二步是驗證是否存在電路所具有的所有狀態(tài)，第三步驗證電路中的狀態(tài)是否可以按電路的功能實現(xiàn)狀態(tài)的轉換。經(jīng)過Multisim11.0的一系列工作，成功的實現(xiàn)了對數(shù)字電路的診斷。
關鍵詞：數(shù)字電路 常見故障 檢測方法
中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0232-01
數(shù)字電路故障的產(chǎn)生原因來源是多方面的，包括電子元件自身參數(shù)發(fā)生改變、器件接觸不良以及外界環(huán)境變化等等。電子工程師需要依據(jù)故障的基本表現(xiàn)形式，推斷故障發(fā)生點，進而對故障的預防與解決提供方法。因此，如何系統(tǒng)、科學的對故障問題進行理論分析，進而指導實踐，成為數(shù)字電路發(fā)展的重要內(nèi)容。
1 數(shù)字電路的常見故障
1.1 橋路故障
數(shù)字電路的常見故障具體可以分為兩類，分別是邏輯故障以及非邏輯故障，橋路故障則是邏輯故障的一種，主要是由于數(shù)字電路中的部分邏輯值由于故障而發(fā)生變化，從而與規(guī)定的邏輯值出現(xiàn)偏差。具體來說，橋路故障的信號線接插短板與電路工藝之間存在不完善、松動、存有過長的裸線而引起。同時，橋路故障又可以細分為兩種，第一種是由于門電路輸入信號之間的橋路所引起的故障，而另一種則是直接有反饋橋所導致的故障，主要的表現(xiàn)形式為輸入信號與輸出信號之間的橋接所引發(fā)的故障[1]。
1.2 固定電平與固定開路故障
固定電平故障是指在某處的邏輯電平在同一時間只能考慮到一個電平故障時，就會成為固定電平故障，而固定開路故障通常發(fā)生在CMOS電路中，例如，當電路出現(xiàn)不接電源又不接地所呈現(xiàn)出的高阻狀態(tài)時，科判斷為固定開路故障，而CMOS電路正常工作時，電路就應能夠保持正常工作。
1.3 軟故障
軟故障在數(shù)字電路故障中較為常見，是指由電子元件、器件的參數(shù)、性能不穩(wěn)等多方面原因所導致，從而使電路產(chǎn)生不穩(wěn)定的狀態(tài)。軟故障原因來自多方面，例如元器件的老化、性能不穩(wěn)定以及參數(shù)的突然改變等等。軟故障的產(chǎn)生具有隨機性與偶然性，潮濕的環(huán)境、強烈的電磁干擾、電源的不穩(wěn)定等都會增加軟故障產(chǎn)生的幾率。因此，針對軟故障的篩查成為數(shù)字電路常見故障排除的關鍵也是難點所在。
2 數(shù)字電路常見故障的檢測與排除方法
2.1 電流測試排除混合電路故障
采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡技術，對混合電路故障進行診斷與分析，通過松散型結合與緊致型結合，實現(xiàn)小波分析理論與人工神經(jīng)網(wǎng)絡ANN理論之間的融合。例如，通過采用PSPICE技術采集正常電路以及具有橋接故障、開路故障等多種常見故障的相關電流信息，對收集到的電流信息在Matlab中進行分解，在提取小波系數(shù)之后，再對其進一步計算RMS，最后在依據(jù)小波分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡之間的結合，對故障進行定位分析，進而采取針對措施排出故障。混合數(shù)字電路的廣泛應用，傳統(tǒng)的基于靈敏度的檢測方式往往不能奏效，因此，需要提升檢測技術，實現(xiàn)靜態(tài)電流測試與動態(tài)電流測試之間的結合[2]。
2.2 PXI技術排除數(shù)字電路故障
PXI作為一種用于測量以及自動化系統(tǒng)領域的模塊化儀器平臺，系統(tǒng)內(nèi)部通過鑲嵌控制器，使其具有結構輕小，方便攜帶等特點，在數(shù)字電路故障排出中發(fā)揮著重要作用。同時，PXI中所配備的示波器模塊，同樣采用數(shù)字化模式，對波形的上升與下降時間等相關信息有效觀察，從而為故障判斷提供重要依據(jù)。同時，檢測系統(tǒng)配備多功能數(shù)字多用表，對電壓、電流、電感、電容以及阻抗等都具有測量功能，提升了故障檢測的準確性。在測試過程中，針對不同故障的測試都能夠同步工作，方式更加靈活多樣，能夠滿足用戶對相關復雜數(shù)字電路的測試需要。
2.3 數(shù)字電路故障與仿真技術檢測與排除故障
當前，數(shù)字電路故障受本身以及客觀環(huán)境的影響，表現(xiàn)形式日益復雜。數(shù)字電路故障與仿真技術采用“故障字典結合引導探筆”的檢測方法，實現(xiàn)測試程序生成、數(shù)字即時測試以及測試結果分析等流程結合為一體，其本身所具有的通用性強、界面友好等特點，采用動態(tài)測試技術，在業(yè)界得到廣泛應用。例如，此技術通過對電路板進行正常板仿真模擬與故障仿真進而得到測試程序與故障字典信息，在加載程序到哦測試系統(tǒng)后進行故障的定位，從而進行有效檢測。同時，結合引導探筆診斷模塊，甚至能夠?qū)⒐收暇_到器件管腳，實現(xiàn)精確定位，提升故障排除的高效率[3]。另外，將電路板故障診斷領域的完整工具集合，有效降低了用戶的開發(fā)難度，對于二次開發(fā)打下了良好的基礎。
3 結語
隨著時代的發(fā)展，數(shù)字電路的廣泛應用所產(chǎn)生的眾多故障問題也會越來越多，越來越復雜，都需要電子工程師在工作中不斷總結經(jīng)驗，吸取教訓，提升自身的業(yè)務水平。數(shù)字電路的常見故障不外乎橋路故障、固定電平故障以及軟故障等，在采用相關的檢測措施時，依據(jù)自身與數(shù)字電路實際情況，科學選擇檢測技術。同時，針對于特殊數(shù)字電路更需要加強理論與實踐研究，不斷提升檢測水平，促進電子工業(yè)的發(fā)展。
參考文獻
[1]林宣科，葉秋華.芻議數(shù)字電視機頂盒的故障問題與對策[J].科技資訊，2014，12（7）：23.
