在数字电路中，常常提到“信号”、“脉冲”，也经常看到各种波形图，它们都代表什么意思呢？在数字电路中有什么用处呢？
数字电路中的信号
提起信号，我们并不陌生。例如城市中的交通信号是用不同颜色表示不同的命令：绿色是可以通行；红色是禁止通行。在电路中也有着代表不同含义的信号，不过它们是以电流或电压的形式出现的。这些按不同规律变化的电流或电压就代表着声音、图象、文字和数据。
电路中的信号有两类。一类是模拟信号。例如人的声音通过话筒变成微弱的电压。送到放大器输入，经放大后得到一个波形和输入电压相同而幅度却大得多的电压，然后送入扬声器，再把放大了的声音传给听众。对放大器来讲，输入电压Ui就是它的输入信号，输出电压U\(_{0}\)就是它的输出信号，如图1。可以看到，这种信号的特点是：电压或电流是随时间连续变化的，所以这种信号称为“连续信号”，又叫做“模拟信号”。使用很广的直流电和正弦交流电也是随时间连续变化的，因此它们也是模拟信号。如图2。
电路中另一类信号叫数字信号。例如电报传送的就是数字信号。在发报的一方，敲打电键使电路一会儿接通一会儿断开，电路上就出现一连串断断续续的电压和电流，如图3。这些断续变化的电压和电流是按照某种规律组合起来的，因此对方收到这些断续变化的电压和电流以后，就能按事先约好的规定把电文的意思翻译出来。
从图3看到，这种信号的特点是：电压和电流是断续的，所以把它称为“断续信号”。这种信号是把声音、图象等信息进行数字化处理后得到的，而且只有电位的高和低、电流的有和无、电路的导通和断开两种状态，所以也把它叫做“数字信号”。假定我们使用的是正逻辑，用“1”表示高电位或有电流，用“0”表示低电位或无电流，并规定每一个“1”和“0”信号有相同的时间间隔。于是，一串断续的电压（或电流）就变成一串由“0”和“1”组成的数字。例如莫尔斯电报码是不等长的电码，字符A可以写成10111，B写成111010101，C写成111011101。如果使用等长的国际标准码，A可写成1000001，B写成1000010，C写成1000011等等，如图3（b）所示。
什么是脉冲
凡是断续出现的电压（或电流）就叫做脉冲。也可以说不连续的电压（或电流）就叫做脉冲。只要是脉冲，就都有突然变化的部分，好象人的脉搏一样，一起一落地跳动着。脉冲有很多种， 如矩形脉冲、尖脉冲、锯齿脉冲、三角脉冲等等，见图4。其中矩形脉冲是数字电路中最常用的。
在数字电路中，为了对脉冲进行比较和说明，常常使用以下的参数，可参照图5：
（1）脉冲幅度U\(_{m}\)：
它表示脉冲电压从“0”变到“1”时的最大幅度。图中它的数值是U\(_{m}\)=E。
（2）脉冲周期T:
它表示两个相邻脉冲重复出现的时间间隔。图中它的数值是T=t\(_{3}\)-t1。
（3）脉冲宽度t\(_{k}\)：
它表示脉冲存在的时间。图中t\(_{k}\)=t2-t\(_{1}\)。
实际上，脉冲的形状并不是象图中所画的那样直上直下的。因为脉冲从一个状态变到另一个状态需要一定的时间的。特别是当数字电路的工作速度较高或者门电路的数目较多的情况下，这个时间尽管很小，也是不能忽略不计的。因此一个矩形脉冲的实际波形应该象图6那样，它的参数还有：
（4）脉冲前沿t\(_{r}\)
它表示脉冲从0变到U\(_{m}\)时的一段时间。通常它指脉冲从0.1Um上升到0.9U\(_{m}\)所需要的时间，有时也叫做脉冲上升沿。
（5）脉冲后沿t\(_{f}\)：
它表示脉冲从0.9U\(_{m}\)下降到0.1Um这一段所需要的时间，也叫做脉冲下降沿。
在脉冲是这种波形的情况下, 脉冲宽度tk就取前沿上的0.5U\(_{m}\)到后沿上的0.5Um之间的时间间隔，如图6所示。
数字电路中的波形图
我们在分析数字电路时常使用真值表，现在有了脉冲和波形的知识以后，也可以用波形图来表示输出和输入信号之间的逻辑关系。
数字电路的输出信号和输入信号之间的逻辑关系用列表的形式表示出来就是真值表。图7（b）就是与门的真值表，如果把这张的行和列互相交换可以改写成另一种形式，如图7（c）。利用这张表可以画出它的波形图。假定用横坐标表示时间t，用纵坐标表示脉冲电压幅度U，“1”表示有脉冲，“0”表示无脉冲，而且规定每个脉冲信号的脉冲宽度是相同的。于是，从真值表7（c）看到，输入信号A的四种状态是0011，把这四种状态按先后次序用脉冲波形来表示就是连续两个“0”脉冲和连续两个“1”脉冲，如图8（a）。同样可以画出输入B的波形，如图8（b）。要注意的是：画图时要把波形B的坐标原点和波形A的座标原点对齐，并使波形B的每个脉冲宽度和波形A相同。最后用同样的方法画出输出信号Z的波形，如图8（c）。可以看到，这三个波形把输出和输入之间的逻辑关系表示得很清楚，而且比真值表更形象更直观。这种表示方法我们称为波形图表示法。
有时候在只有波形图的情况下要求分析它所对应的门电路的逻辑功能。例如要求根据图8的波形图判断它是什么样的门电路。这时，只要对波形图中输出和输入之间的逻辑功能进行分析，便可判断出来。从图8看到：①A=0，B=0时，Z= 0 ； ②A=0, B=1时，Z=0； ③A=1，B=0时，Z=0；④A=1，B=1时，Z=1。可见它符合“全1出1，有0出0”的规律，因此这个波形图对应的是一个与门。
仿照上面的方法可以画出有三个输入端的与非门的波形图。它的真值表见图9（b）。由于它有三个输入端，因此有A、B、C和Z共四个波形。因为三个输入有八种组合，所以每个输入信号有八个脉冲间隔。对照真值表，输入A是00001111，B是00110011，C是01010101，它们对应的波形分别是图10的（a）、（b）和（c）。最后按与非门的逻辑功能画输出Z的波形。从真值表看到，只有在A=1， B=1， C=1，时，Z=0，其余情况下，Z都是1。所以Z的波形是连续七个“1”脉冲和一个“0”脉冲，如图10（d）所示。
复习思考题
1．什么是模拟信号？什么是数字信号？
2．写出有三个输入端的或非门的真值表，并画出它的波形图。
上期思考题答案
2. 与非门的逻辑功能是“全1出0，有0出1”。现在输入A、B、C、D都是1，而E是0,所以Z＝1，输出为高电平。（俞鹤飞）