本文主要介绍数字（zì）电路基础知识（shí），用最简（jiǎn）洁的内（nèi）容介（jiè）绍最核心的知识。

1、数字电路是什么?数字电路（lù）是利（lì）用电源电压的高（gāo）电平和低电（diàn）平分别表示1和0，进而实现信（xìn）息（xī）的表达。模拟（nǐ）信（xìn）号：随时间连续变化的信号。处理模拟信（xìn）号的电路就是模拟电（diàn）路。数字信号：随时间不（bú）连续变化的信号（hào），离散（sàn）变化。处理数（shù）字信号（hào）的电路就（jiù）是数字电路。

2、数值表（biǎo）达我们常用的数值（zhí）表达（dá）方式是十进制，但在数字电路中采用（yòng）的是二进（jìn）制，如下图所（suǒ）示：

有符号二进制：

3、比特和字节（jiē）比特：二进（jìn）制中的一个数字位（wèi）称为 binary digit，用bit表示，常简写为“b”。字（zì）节：1字节等于8比特，用byte表示，常简写为“B”。4、1K 字节理解的差异K、M、G、T 是表示大数据量时常用的单位。1K 的大小有 1000(10 的 3 次方（fāng）)和 1024(2 的 10 次方)两种计数方法。通（tōng）常，衡量计算机内存和网（wǎng）络数据包大小时，1K 相当于 1024 比特（tè）。而在硬（yìng）盘等存储器的标签上记述的尺寸或物理（lǐ）学（xué）中的 1K 相当于（yú） 1000。

5、反码与补码反码 = 原码所有bit位取反（fǎn）补码 = 反码（mǎ）+1比（bǐ）如原码=0101，则反码=1010，补码=1011

6、MOSFET的结构目前数字（zì）电路基（jī）本上（shàng）都是由 MOSFET 场效应管构成的。MOSFET 是一种在施加电压后可（kě）以像开关一样（yàng）工（gōng）作的半（bàn）导（dǎo）体器件（jiàn）。MOSFET 有 P 型（xíng） MOSFET 和 N 型 MOSFET 两种。

7、逻辑运（yùn）算与基（jī）本逻（luó）辑门电路(1)逻辑运算使用（yòng） AND(逻（luó）辑与（yǔ）)、OR(逻辑或)、NOT(逻辑非（fēi）)三种基本运算（suàn）组合来实现各种运算。

(2)CMOS 基本逻辑门电路

8、存储元件（jiàn）锁存器（qì）(Latch)就是一（yī）种存储元件，具（jù）有像（xiàng）闩锁（suǒ）一样锁住并维持数据的特性，通过（guò）组合基本的（de）逻辑门可以实（shí）现（xiàn）。
(1)最简单的锁（suǒ）存器由一个2输入的（de）AND门（mén）组成，将一路输（shū）入（rù）与输出连（lián）接形成回路（lù）。

(2)D锁存器(Data Latch，D-Latch，数据锁存器)由4个NAND组成（chéng），输入信号（hào）有（yǒu）D(DATA)和E(ENABLE)，输出信号有Q和/Q。工作（zuò）逻辑：E 为（wéi） 0 时保持前一个数（shù）据，E 为 1 时将输入（rù） D 的数据（jù）输出到 Q。E为1时（shí）输入的 D 直接通过（guò） Q 输出。D锁存器构成以及（jí）电路组成（chéng）如下：

真值表：

(3)D触发器D 锁存器（qì）和 NOT 门组合，可以（yǐ）实现依据时钟信号同步并（bìng）保存数据（jù）的 D 触发器。D 触发（fā）器有 D(Data) 和 C(Clock) 两个输（shū）入信号，Q 和（hé）

两个输（shū）出信号。D触发器电路组合（hé）如下图所示。

D触发器的电路符号：

工作逻辑：当 D 触 发器（qì）的 C 为 0 时，前（qián）端 D 锁（suǒ）存器输出信号 D 的值，后（hòu）端 D 锁存器保（bǎo）持之前的（de）数据。当 C 为 1 时，前端 D 锁存器保持之前的数据，后端（duān） D 锁存器（qì）将前端 D 锁存器保持的（de）数据直（zhí）接通过 Q 输出。

D触发器由于原理（lǐ）和构造简单，广泛应（yīng）用于同步电路。

扩展知识：《建立时（shí）间与保持时间》D 触发（fā）器是由时钟信号的（de）边沿来触发数据的存储动作的。因此，需要（yào）在时钟沿前后一段（duàn）时间内将输入（rù）信号稳定（dìng）下来（lái）。如果在时钟变化时输入信号也在变化，很可能无法正确存储数据。因此，为了让 D 触发器正确存储数据，需（xū）要（yào）有建立（lì）时间(setup time)和保持时间(hold time)两个基本条件。建立时间是在时钟变（biàn）化前（qián）必须稳定输入信（xìn）号的（de）时间，而保持时间是时钟变化后必须稳定输入信号的时间。同时遵守（shǒu）建立时间和保持（chí）时间，就可以让 D 触发器正确的存储数据。具体的时序（xù）图（tú）如下所示（shì）：

9、组合逻辑电路和时序逻（luó）辑电路数字电路可以分为组逻辑（jí）合（hé）电（diàn）路和时序逻辑电路两（liǎng）种。

(1)组合（hé）逻辑电（diàn）路（lù）组合逻辑电路是指输出值仅由（yóu）输入信号的状态决（jué）定的（de）电路，不依赖（lài）于（yú）过去的输（shū）入。从电路组（zǔ）成上（shàng）来看（kàn），只包含门（mén）电路，不包含存储元（yuán）件。比如（rú）下图所（suǒ）示就是一个组合逻辑电路。

(2)时序逻辑电路时序逻辑（jí）电（diàn）路是（shì）指输出值同（tóng）时（shí）依赖于现在和过去输（shū）入信号的逻（luó）辑电路（lù）。从电路组（zǔ）成（chéng）上来（lái）看，时（shí）序逻辑电路等于组合逻辑电路+存（cún）储（chǔ）电（diàn）路。从工（gōng）作逻辑上（shàng）来看，输出状态必须反馈（kuì）到输（shū）入端，与输入信号（hào）共同决（jué）定（dìng）组合逻辑的输出。