2．1 逻辑代数与数字电路的关系
自然界中的物理量按其特点变化规律可以分为模拟量和数字量两大类。模拟量是指那些在时间和数值上都连续变化的物理量，比如车速变化、温度的变化、声音的起伏等。这些模拟量通过传感器转换成电信号是随时间连续变化的，也可以用专门的测量仪器测量出某个时刻的瞬时值或某段时间内的平均值。数字量是指那些在时间和数值上都不连续的物理量，如人口统计、球赛的记分等。这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间，其值的大小和每次的增减变化都是某个最小数量单位的整数倍。
自然界中接触到的物理量多为模拟量，但很多模拟量可以用数字形式表示。如时间是个模拟量，一天内的时间变化虽然是连续的，但是可以用数字手表显示的不连接的时间点来表示一天内的时间变化，时间的读数是每次以一分钟或一秒的步长发生着变化的。如果对精度要求不太高，可以将更多的模拟量用数字的形式表示出来。如人的身高的变化是一个模拟量，但这一数据不可能每时每刻都在测量，那么就会有采样时间、采样间隔的存在。这样就可以用数字的形式表示出身高变化的过程了。
而在电路中表示模拟量的电信号称为模拟信号。模拟信号一般是随时间连续变化的电压或电流，如图2．1（a）所示的模拟信号。工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。表示数字量的电信号称为数字信号。在电路中，数字信号往往表现为突变的电压或电流，如图2．1（b）所示为一种典型的数字信号。工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。模拟电路与数字电路的比较如表2．1所示。
图2．1 模拟信号和数字信号
表2．1 模拟电路与数字电路的比较
数字电路技术的优势有以下几个方面：
（1）数字系统一般容易设计与调试。数字系统所使用的电路多为开关电路，开关电路中电压或电流的精确值并不重要，重要的是其所处的状态究竟是高电平还是低电平。
（2）数字信息存储方便。信息存储由特定的器件和电路实现，这种电路能存储数字信息并根据需要长期保存。大规模存储技术能在相对较小的存储器上存储几十亿位信息。
（3）数字电路抗干扰能力强。在数字系统中，因为电压的准确值并不重要，只要噪声信号不至于影响区别高低电平，则噪声的影响就可以忽略不计。而在模拟系统中，电压和电流信号由于受到信号处理电路中元器件参数的改变、环境温度变化的影响等会产生失真。
（4）数字电路易于集成化。数字电路中涉及的主要器件是开关元件，如二极管、晶体管、场效应管等，它们便于集成在一个芯片上。事实上，模拟电路也受益于快速发展的集成电路工艺，但是模拟电路相对复杂一些，所有器件无法经济地集成在一起，它阻碍了模拟系统的集成化，使其无法达到与数字电路同样的集成度。
（5）数字集成电路的可编程性好。现代数字系统的设计，越来越多地采用可编程逻辑器件，硬件描述语言的发展，促进了数字系统硬件电路设计的软件化，为数字系统研发带来了极大的方便与灵活性。