Što je digitalni sklop: dizajn i njegove primjene

Digitalni sklopovi ili digitalna elektronika grana je elektronike koja se bavi digitalnim signalima kako bi izvršila različite zadatke kako bi udovoljila raznim zahtjevima. Ulazni signal primijenjen na ove sklopove digitalnog je oblika koji je predstavljen u binarnom formatu 0 i 1. Ti su krugovi dizajnirani pomoću logička vrata poput AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR vrata koja izvode logičke operacije. Ovaj prikaz pomaže krugu da se prebaci iz jednog stanja u drugo radi pružanja preciznog izlaza. Sustavi digitalnih sklopova uglavnom su dizajnirani da prevladaju nedostatak analognih sustava koji su sporiji, a dobiveni izlazni podaci mogu sadržavati pogrešku.

Što je digitalni sklop?

Definicija : Digitalni sklop dizajniran je pomoću određenog broja logičkih ulaza na jednom integrirani krug - IC. Ulaz u bilo koji digitalni sklop je u binarnom obliku '0' i '1'. Izlaz dobiven pri obradi sirovih digitalnih podataka precizne je vrijednosti. Ti se krugovi mogu predstaviti na dva načina ili kombiniranim ili sekvencijalnim načinom.

Osnove digitalnih krugova

Dizajn digitalnih sklopova prvi je put pokrenut dizajnom releji, kasnije vakuumske cijevi, TTL tranzistor-tranzistorska logika , Odašiljačka logika i CMOS logika. Ovi dizajni koriste velik broj logičkih ulaza poput I, ILI, NE, itd. Integriranih na jednom IC-u. Ulaz i izlaz digitalnih podataka predstavljeni su u tablica logičke istine i vremenski dijagram.

Logička razina

Digitalni podaci predstavljeni su u logičnom formatu, koji je u formatu „0“ i „1“. Gdje logika 0 predstavlja da je signal nizak ili „GND“, a logika 1 predstavlja signal visok ili je povezan na „VCC“ napajanje kao što je prikazano dolje

Razina logike

Tabela logične istine

Tabela logičke istine matematički je prikaz izvedbe digitalnog signala kada se prođe kroz digitalni krug. Tablica se sastoji od 3 stupca, to su satni sat, ulazni stupac i izlazni stupac. Na primjer, logička tablica NOT gate prikazana je na sljedeći način

Vremenski dijagram

Ponašanje digitalnog signala predstavljeno je u formatu vremenske domene, na primjer, ako uzmemo u obzir NE tablicu istine logičkih vrata, vremenski dijagram se prikazuje na sljedeći način kada je sat visok, ulaz je nizak, a izlaz visok. Slično tome, kada je ulaz velik, izlaz ide nizak.

Vremenski dijagram

Vrata

Logička vrata su elektronička komponenta koja se provodi pomoću logičke funkcije. Vrata se obično izvode pomoću dioda, tranzistora i releja. Postoje različite vrste logičkih vrata, I, ILI, NE, NANAD, NITI, XOR. Među kojima su AND, ILI, NOT osnovna vrata, a NAND i NOR univerzalna vrata. Razmotrimo reprezentaciju AND vrata kao dolje, koja ima 2 ulaza i jedan izlaz.

I Vrata

Tablica istine I vrata

Vremenski dijagram Vrata AND

Postoji mnogo načina za izradu digitalnog sklopa koji koristi ili logičke izlaze stvaranjem kombinacijske logike, sekvencijalnog logičkog sklopa ili programabilnim logičkim uređajem koji koristi tablice pretraživanja ili pomoću kombinacije mnogih IC-a, itd. Tipično su dizajnirani su pomoću kombinacijskog i sekvencijalnog formata sklopa kako je prikazano u nastavku

Kombinacijski logički krug

To je kombinacija različitih logičkih vrata poput I, ILI, NE. Dizajn kombinacijske logike napravljen je na takav način da izlaz ovisi o trenutnom ulazu, a logika je neovisna o vremenu. Kombinacijski logički sklopovi klasificiraju se u 3 vrste, jesu

Kombinacijski logički krug

• Aritmetičke i logičke funkcije: Sabirači, Oduzimači , Usporednici , PLD-ovi
• Prijenos podataka: Multiplekseri, Demultiplekseri , Koderi, dekoderi
• Pretvarači koda: Binarni , BCD , 7-segmentni.

Sekvencijalni krug

Dizajn sekvencijalni krug razlikuje se od kombinacijskog kruga. U sekvencijalnom krugu, izlazna logika ovisi i o sadašnjim i o prošlim ulaznim vrijednostima. Također se sastoji od memorijskog elementa koji pohranjuje obradu i obrađene podatke. Sekvencijalni krugovi klasificirani su u dvije vrste,

• Sinkroni krug
• Asinkroni krug

Neki od primjera sekvencijalnih sklopova su japanke, satovi , brojači itd.

Dijagram sekvencijalnog kruga

Dizajn digitalnih krugova

Digitalni sklopovi mogu se dizajnirati na sljedeće načine

• Korištenje sekvencijalnog predstavljanja sustava i kombiniranog predstavljanja sustava
• Korištenje matematičkih metoda smanjenjem logičkih algoritama suvišnosti poput K-karta , Bulova algebra , QM algoritam, binarni dijagrami odlučivanja itd.
• Korištenje strojeva za protok podataka koji se sastoje od registara i autobusima ili žica. Podaci se prenose između različitih komponenata pomoću sabirnica i registara. Ovi su strojevi dizajnirani koristeći jezike za opis hardvera poput VHDL ili Verilog .
• Računalo je logički stroj za prijenos registra opće namjene dizajniran pomoću a mikroprogram i mikrosekvencijski procesor.

Pitanja dizajna digitalnih krugova

Budući da se digitalni krugovi grade s analognim komponentama poput otpornika, releja, tranzistora, dioda, japanki itd. Potrebno je napomenuti da te komponente ne utječu na ponašanje signala ili podataka tijekom rada digitalnog kruga. Slijede problemi s dizajnom koji se obično uočavaju,

• Problemi poput kvarova mogu se pojaviti zbog neprikladnog dizajna sustava
• Nepravilna sinkronizacija različitog takta dovodi do metastabilnosti u krugu
• Digitalni sklopovi izračunavaju se više puta zbog visoke imunosti.

Primjeri digitalnih krugova

Slijede primjeri digitalnih sklopova

• Mobiteli
• Radio
• Kalkulatori itd.

Prednosti

Slijede prednosti

• Točnost i programabilnost su visoki
• Jednostavno spremanje digitalnih podataka
• Imuno na buku
• Mnogi digitalni sklopovi mogu se integrirati na jedan IC
• Izuzetno fleksibilan
• Visoka pouzdanost
• Visoka brzina prijenosa
• Izuzetno sigurno.

Mane

Slijede nedostaci

• Djeluju samo na digitalnim signalima
• Troši više energije od analognih krugova
• Odvođenje topline je više
• Visoka cijena.

Prijave

Slijede aplikacije

• ADC - analogno-digitalni pretvarač
• DAC - digitalno analogni pretvarač
• Generator signala
• CRO
• DO pametna kartica itd.

Najčešća pitanja

1). Čemu služe digitalni sklopovi?

Digitalni sklopovi koriste se za izvođenje logičkih logičkih operacija.

2). Kako funkcionira digitalni sklop?

Digitalni sklop radi s diskretnim signalima, koji su predstavljeni u binarnom obliku 0 i 1.

3). Koje su osnovne komponente digitalnog sklopa?

Osnovne komponente digitalnih sklopova su japanke, diode, tranzistori, vrata itd.

4). Od čega je sklop napravljen?

Elektronički sklop sastoji se od niza pasivnih i aktivnih komponenata koje su povezane pomoću provodnih žica.

5). Navedite nekoliko primjera aktivnih i pasivnih komponenata?

• Primjeri aktivnih komponenata su diode, IC, triodne vakuumske cijevi itd.
• Primjeri pasivnih komponenata su otpornik, kondenzator, prigušnica, transformator itd.

6). Zašto koristimo otpornik u krugovima?

U krugu koristimo otpornik kako bismo kontrolirali protok struje.

Elektronički sklop sastoji se od niza pasivnih i aktivnih komponenata koje su povezane pomoću provodnih žica. Njih su dvoje vrste sklopova oni su analogni sklop i digitalni sklop. Ulaz u analogni krug je kontinuirani promjenjivi signal koji daje informacije o signalu poput struje, napona itd. Ulazni signal digitalnog kruga je u diskretnom formatu vremenske domene, koji je predstavljen u '0' i '1'. Pruža snagu signala, omjer šuma, slabljenje itd. Svojstva digitalnog signala. Glavna prednost korištenja digitalnih sklopova je ta što ih je lako implementirati i razumjeti.