数字记忆:从基础概念到电路设计
1. 低频与高频下的电流特性
在电路中,电流特性会随频率变化而改变。当频率较低时,电流表达式为 (i_L \approx \frac{V}{R} \sin(\omega t))。这表明在低频情况下,电流仅由电阻决定,此时电感相当于短路。而在高频时,即满足 (\omega \gg \frac{R}{L}) 条件,电流表达式变为 (i_L \approx -\frac{V}{\omega L} \cos(\omega t))。在这种情况下,电流几乎完全由电感决定,并且电流仍呈正弦波形式,但与施加电压存在 90 度的相位差。同时,随着施加正弦波频率的增加,电流的幅值会越来越小。
2. 数字状态的概念
数字记忆在众多场景中发挥着重要作用,以数字计算器为例,当我们计算表达式 ((a \times b) + (c \times d)) 时,首先将 (a) 和 (b) 相乘的结果 ((a \times b)) 存储在记忆中,随后将 (c) 和 (d) 相乘,再从记忆中调取 ((a \times b)) 的值与 ((c \times d)) 相加。这里的记忆具有几个关键特性:
- 可以通过特定按键将给定值明确存储到记忆中。
- 一旦值被存储,可多次读取且不影响记忆中的值,直至新值被存储或记忆被擦除(擦除即把现有值替换为零值)。
记忆的用途广泛:
- 作为暂存区存储部分计算结果。
- 存储从外界输入到系统的值,使短暂的外部输入能在系统电路中保持更长时间。
- 有助于提高资源利用率,例如在计算三个数 (A_0) 到 (A_2) 的和时,既可以使用两个加法器电路,也可以利用记忆通过单个加法器完成计