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一、前言
20世纪90年代以来，随着计算机与网络的普及，数字技术正在改变人类所赖以生存的社会环境，并因此使人类的生活和工作环境具备了更多的数字化特征，也带来了人类生活和工作方式的巨大变化，这种由数字技术和数字化产品带来的全新的更丰富多彩和具有更多自由度的生活方式称之为“数字化生活”。做为我们个人，要了解数字技术，首先需要从学习数字电路这门基础学科入手，了解什么是数字技术。我们在学习数字电路的过程中会碰到这样的问题，有的数字电路结构看上去十分复杂，要分析整个电路的功能的时候，感觉不知道从何处入手。我们这里介绍一种方法，充分利用电路中所使用元件的特性，从主要构成元件的特性入手，轻松分析出电路的工作原理，并得出电路功能。
二、利用晶体三极管的特性分析集成电路
我们在分析集成逻辑门电路时，很多TTL（晶体管—晶体管逻辑）电路构成的的主要器件是晶体三极管，而三极管的工作状态可分为截止区、放大区、饱和区。我们首先要了解TTL电路中的三极管主要是用其中的两种工作状态—饱和区和截止区，而三极管另一种工作状态—放大区主要用在模拟电路中。那么我们就可以从分析三极管这两种工作状态入手来分析电路，会立即让复杂电路简单化，比如我们分析两输入TTL与非门：
图1—1两个输入端A、B相当于两个二极管正极并联在一起，原理如图1—2所示。假设输入信号的高、低电平分别为VIH=3.4V，VIL=0.2V，PN结的开启电压为0.7V。下面就来分析其工作原理。
分析此图的关键就在于利用三极管的饱和，截止两种工作状态。若A、B中至少有一个为低电平，则三极管T1的基极电位就被钳定在0.9V，即T1的基极电压VB1=VIL+VON=0.2V+0.7V=0.9V。0.9V是不能保证T2、T5导通的（开启电压共需要1.4V），三极管T2、T5截止，截止可近似为断开，T2的集电极对地电平为高电平，T3、T4基极通过电阻直接与电源相连，从而导致T3、T4导通，F输出为高电平，即F=1。若A、B均为高电平，则三极管T1的基极电位就被（T1的集电结、T2和T5的发射结）钳定在2.1V左右，从而使T2和T5导通。本电路T5的发射极无限流电阻，T5导通后立即饱和，三极管饱和可近似为短路，同时T2的集电极呈现低电平，使得T3、T4截止，输出端F相当于接地，故F输出低电平，即F=0。最终推出A、B与F之间的逻辑关系为“有0出1，全1出0”，即F=AB。
进一步写出真值表：
三、利用场效用管特性分析集成电路
我们在分析CMOS集成门电路时，同样可以利用场效用管特性，使复杂电路分析简单化。
比如我们分析CMOS或非门电路：
上图中T1、T2为N沟道增强型MOS管，T3、T4为P沟道增强型MOS管。假设T1、T2的开启电压为UGS(TH)N，并且有UGS(TH)N>0；T3、T4的开启电压为UGS(TH)P，并且有UGS(TH)P<0；同时有VDD>|UGS(TH)P|+UGS(TH)N。分析该电路我们紧紧抓住NMOS管和PMOS管的特性，NMOS管当栅-源电压小于开启电压时，漏-源极截止，当栅-源电压大于开启电压时，漏-源极导通，PMOS管当栅-源电压大于开启电压时，漏-源极截止，当栅-源电压小于开启电压时，漏-源极导通。
图2—1中输入端A，B中只要有一个高电平，则T1或T2中至少有一个导通，T3或T4中至少有一个截止，F与VDD之间断开，输出F为低电平，F=0。只有输入端A，B同时为高电平时，T1和T2截止，T3和T4导通，输出F为高电平，F=1。进一步写出真值表：
四、利用基本逻辑门电路特点分析复杂逻辑门电路工作原理
我们同样可以利用基本逻辑门电路的特性来分析复杂逻辑门电路，比如我们分析由与非门电路构成的RS触发器：
分析该电路时，我们应该从该电路中使用的基本逻辑门电路与非门入手，首先了解与非门的特性，与非门的特性是“有0出1，全1出0”。当RD=SD=0，利用与非门特性，两个与非门均输出1，则Q=Q=1，这种状况原变量与反变量相等，且状态在SD、RD同时为1时，状态不稳定，故为不允许状态；当RD=0，SD=1时，因RD=0，利用与非门特性首先推导出Q=1，进一步得出Q=0；当RD=1，SD=0时，因SD=0，利用与非门特性首先推导出Q=1，进一步得出Q=0；当RD= SD=1时，我们利用两输入与非门在一个输入为为1时，对另一个输入而言与非门相当于非门的特性，得出电路处于保持功能。进一步写出由与非门电路构成的RS触发器的真值表：
同样，在分析由或非门构成的RS触发器时，紧紧抓住或非门“有1出0，全0出1”的特点，可以很轻易的分析出由或非门构成的RS触发器的功能特点。
五、结束语
综上所讲，我们在学习数字电路的过程中，充分掌握电路中主要元件的特性，并紧紧抓住该元件在电路中的主要功能来分析电路，可以收到事半功倍的效果。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
20世纪90年代以来，随着计算机与网络的普及，数字技术正在改变人类所赖以生存的社会环境，并因此使人类的生活和工作环境具备了更多的数字化特征，也带来了人类生活和工作方式的巨大变化，这种由数字技术和数字化产品带来的全新的更丰富多彩和具有更多自由度的生活方式称之为“数字化生活”。做为我们个人，要了解数字技术，首先需要从学习数字电路这门基础学科入手，了解什么是数字技术。我们在学习数字电路的过程中会碰到这样的问题，有的数字电路结构看上去十分复杂，要分析整个电路的功能的时候，感觉不知道从何处入手。我们这里介绍一种方法，充分利用电路中所使用元件的特性，从主要构成元件的特性入手，轻松分析出电路的工作原理，并得出电路功能。
二、利用晶体三极管的特性分析集成电路
我们在分析集成逻辑门电路时，很多TTL（晶体管—晶体管逻辑）电路构成的的主要器件是晶体三极管，而三极管的工作状态可分为截止区、放大区、饱和区。我们首先要了解TTL电路中的三极管主要是用其中的两种工作状态—饱和区和截止区，而三极管另一种工作状态—放大区主要用在模拟电路中。那么我们就可以从分析三极管这两种工作状态入手来分析电路，会立即让复杂电路简单化，比如我们分析两输入TTL与非门：
图1—1两个输入端A、B相当于两个二极管正极并联在一起，原理如图1—2所示。假设输入信号的高、低电平分别为VIH=3.4V，VIL=0.2V，PN结的开启电压为0.7V。下面就来分析其工作原理。
分析此图的关键就在于利用三极管的饱和，截止两种工作状态。若A、B中至少有一个为低电平，则三极管T1的基极电位就被钳定在0.9V，即T1的基极电压VB1=VIL+VON=0.2V+0.7V=0.9V。0.9V是不能保证T2、T5导通的（开启电压共需要1.4V），三极管T2、T5截止，截止可近似为断开，T2的集电极对地电平为高电平，T3、T4基极通过电阻直接与电源相连，从而导致T3、T4导通，F输出为高电平，即F=1。若A、B均为高电平，则三极管T1的基极电位就被（T1的集电结、T2和T5的发射结）钳定在2.1V左右，从而使T2和T5导通。本电路T5的发射极无限流电阻，T5导通后立即饱和，三极管饱和可近似为短路，同时T2的集电极呈现低电平，使得T3、T4截止，输出端F相当于接地，故F输出低电平，即F=0。最终推出A、B与F之间的逻辑关系为“有0出1，全1出0”，即F=AB。
进一步写出真值表：
三、利用场效用管特性分析集成电路
我们在分析CMOS集成门电路时，同样可以利用场效用管特性，使复杂电路分析简单化。
比如我们分析CMOS或非门电路：
上图中T1、T2为N沟道增强型MOS管，T3、T4为P沟道增强型MOS管。假设T1、T2的开启电压为UGS(TH)N，并且有UGS(TH)N>0；T3、T4的开启电压为UGS(TH)P，并且有UGS(TH)P<0；同时有VDD>|UGS(TH)P|+UGS(TH)N。分析该电路我们紧紧抓住NMOS管和PMOS管的特性，NMOS管当栅-源电压小于开启电压时，漏-源极截止，当栅-源电压大于开启电压时，漏-源极导通，PMOS管当栅-源电压大于开启电压时，漏-源极截止，当栅-源电压小于开启电压时，漏-源极导通。
图2—1中输入端A，B中只要有一个高电平，则T1或T2中至少有一个导通，T3或T4中至少有一个截止，F与VDD之间断开，输出F为低电平，F=0。只有输入端A，B同时为高电平时，T1和T2截止，T3和T4导通，输出F为高电平，F=1。进一步写出真值表：
四、利用基本逻辑门电路特点分析复杂逻辑门电路工作原理
我们同样可以利用基本逻辑门电路的特性来分析复杂逻辑门电路，比如我们分析由与非门电路构成的RS触发器：
分析该电路时，我们应该从该电路中使用的基本逻辑门电路与非门入手，首先了解与非门的特性，与非门的特性是“有0出1，全1出0”。当RD=SD=0，利用与非门特性，两个与非门均输出1，则Q=Q=1，这种状况原变量与反变量相等，且状态在SD、RD同时为1时，状态不稳定，故为不允许状态；当RD=0，SD=1时，因RD=0，利用与非门特性首先推导出Q=1，进一步得出Q=0；当RD=1，SD=0时，因SD=0，利用与非门特性首先推导出Q=1，进一步得出Q=0；当RD= SD=1时，我们利用两输入与非门在一个输入为为1时，对另一个输入而言与非门相当于非门的特性，得出电路处于保持功能。进一步写出由与非门电路构成的RS触发器的真值表：
同样，在分析由或非门构成的RS触发器时，紧紧抓住或非门“有1出0，全0出1”的特点，可以很轻易的分析出由或非门构成的RS触发器的功能特点。
五、结束语
综上所讲，我们在学习数字电路的过程中，充分掌握电路中主要元件的特性，并紧紧抓住该元件在电路中的主要功能来分析电路，可以收到事半功倍的效果。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。