在本课程的第一部分中，我们了解到数字值是一种“逐步”变化的量，并且只能取有限数量的值。在当今的逻辑系统中，仅处理两种可能的信号状态：真逻辑(1)和假逻辑(0)，它们被转换为适当的电压。在正逻辑符号中，5V信号表示“真”、“是”和“逻辑1”的状态。0V(接地)信号表示“假”、“否”和“逻辑0”的状态。由于各种原因，逻辑电路经常接收到不同的、不可预测的电压值作为输入，因此无法正确量化数字实体。这种情况被称为逻辑不确定性。
数字或逻辑不确定性，也称为“不确定区”或“过渡区”，是当数字信号处于一个电压范围时发生的一种现象，在该电压范围内信号值可能被模糊地解释为逻辑值0或1。如果一个电路的输入处于不确定区，它的输出将是不可预测的。换句话说，输出是不确定的，因为系统无法决定要传输的信息的正确数字状态。
拥有一个理想的逻辑系统会非常方便，其中0V和2.5V之间的所有电压电平都被视为假(0)逻辑状态，所有高于2.5V的电压电平都被视为真(1)逻辑状态，如可以在图1中看到。这只能在理论上发生，其中比较器电路是完美的。实际上，尽管有许多方法可以最大限度地减少不确定性现象，但还是有一些结构上的公差，这就需要做出妥协。
假设我们仿真一个5V逻辑系统。可能发生的情况是，当电压介于0V和1V之间时，假信号被正确解释，而当电压介于4V和5V之间时，真信号被正确解释。在所有其他情况下(即电压介于1V和4V)信号的逻辑电平可以解释为0或1，具体取决于数字电路的灵敏度，没有任何确定性。这种现象是由于数字信号的检测阈值，它可能因电子元件的规格而异。
为了减少数字不确定性，可以使用具有更尖锐检测阈值的电路，或者可以减少过渡区的宽度。这可以通过使用规格更窄的电子元件或使用信号过滤技术降低电噪声来实现。
图1：理想的逻辑系统(左)和真实的逻辑系统(右)
逻辑不确定性可以以两种形式出现：信号失真的形式以及噪声和闪烁信号的形式。请观察图2，其中显示了数字信号(ideal，real1和real2)中的编码与正弦输入信号的对比，范围为0V至5V，频率为10Hz。该图可以解读如下：
图2：设计人员必须避免不确定状态。
图3显示了一个实现数字缓冲端口的解决方案，它使用两个晶体管，准确地说是型号2N3904。该电路是一个简单的放大作用为最大的晶体管放大器，输出信号与输入信号同相。它的理论操作也很简单，可以说明如下：
所示电路在0V和5V正逻辑域中运行，并且在理论上进行检查时，它工作得很好。在实践中，不幸的是，元件的公差和非线性会产生异常操作，尤其是在模糊区域，尤其是：
对于纯净和稳定的输入，电路可以成功安全地使用。
图3：由两个晶体管制成的数字缓冲器
施密特触发器是一种非常有用的电子电路，可将模拟输入信号转换为两级数字输出信号。这种类型的电路用于消除噪声，并提供更稳定和可靠的信号转换。它被广泛用于许多应用中。输出的切换必须在零时间内发生，实际上比输入信号变化的时间短得多。
它的应用之一是从正弦信号中生成方波。如图4所示，施密特触发器可以只用两个晶体管制成。这种类型的逻辑电路为上升沿和下降沿提供两个阈值电压电平的迟滞。这是非常有用的，因为它可以避免在输入信号嘈杂而想要从中获得干净的方波信号时出现错误。该解决方案属于双稳态电路，具有两种相反的工作状态。输入信号可以是连续信号，也可以是随时间缓慢变化的交变波形。
图4：施密特触发器允许完美的方波信号输出，具有非常陡峭的上升沿和下降沿，避免了模糊状态。
数字元件无法将逻辑电平解释为真或假的状态称为“未定义状态”或“模糊状态”。在这种状态下，数字元件无法可靠地区分高逻辑电平和低逻辑电平，因此电路的行为不可预测，并可能导致不正确或意外的结果。不确定状态的起源可能是由于多种原因造成的，例如信号中存在噪声、元件供电不足、元件或周围电路存在故障或使用设计者不期望的输入条件。重要的是要遵循数字元件的规格，并仅使用已经经过预测和测试的输入条件，以确保电路正常工作。
数字不确定性会对数字电路的精度和处理速度产生重大影响。因此，在设计数字电子电路和选择电子元器件时，必须考虑到这一现象，选择具有适当规格的电子元件，以确保电路的最大可靠性和性能。在逻辑门市场中，有一些变体的特点是具有最小的不确定性阈值，并且是触发式的。这意味着这些逻辑门可以比其他逻辑门以更高的精度运行，因为它们能够消除电信号中存在的一些不确定性。只有当输入信号超过某个阈值时，触发逻辑门才能激活。该阈值可由用户设置或由逻辑门制造商预定义。这意味着只有当信号达到足够高的电平时，逻辑门才会触发并产生输出信号。这方面的内容将在本课程的后续部分中进行更详细的讨论。
(原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb，参考链接：Digital Electronics Course: Digital Uncertainty (Part 7)，由Ricardo Xie编译。)
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