Mikä on digitaalinen piiri: suunnittelu ja sen sovellukset

Digitaaliset piirit tai digitaalinen elektroniikka on elektroniikan haara, joka käsittelee digitaalisia signaaleja tehtävän suorittamiseksi erilaisten vaatimusten täyttämiseksi. Näihin piireihin syötetty tulosignaali on digitaalimuodossa, joka on esitetty 0: n ja 1: n binaarimuodossa. Nämä piirit on suunniteltu käyttämällä loogiset portit kuten AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR portit, jotka suorittavat loogisia operaatioita. Tämä esitys auttaa piiriä siirtymään tilasta toiseen tarkan ulostulon aikaansaamiseksi. Digitaaliset piirijärjestelmät on suunniteltu pääasiassa voittamaan analogisten järjestelmien haitat, jotka ovat hitaampia ja saatu lähtödata voi sisältää virheen.

Mikä on digitaalinen piiri?

Määritelmä : Digitaalinen piiri on suunniteltu käyttämällä useita logiikkaportteja yhdessä integroitu virtapiiri - IC. Tulo mihin tahansa digitaaliseen piiriin on binäärimuodossa '0' ja '1'. Raakan digitaalisen datan käsittelystä saatu tuotos on tarkka arvo. Nämä piirit voidaan esittää kahdella tavalla joko yhdistelmällä tai peräkkäin.

Digitaalisen piirin perusteet

Digitaalisen piirin suunnittelu aloitettiin ensin suunnittelulla releet, myöhemmin tyhjiöputket, TTL-transistori-transistori-logiikka , Emitteriin kytketty logiikka ja CMOS-logiikka. Nämä mallit käyttävät suurta määrää loogisia portteja, kuten AND, OR, NOT jne., Integroituna yhteen IC: hen. Digitaalisen datan tulo ja lähtö on esitetty looginen totuustaulukko ja ajoituskaavio.

Looginen taso

Digitaalinen data on esitetty loogisessa muodossa, eli muodossa '0' ja '1'. Jos logiikka 0 tarkoittaa, että signaali on matala tai 'GND' ja logiikka 1 edustaa signaalia, on korkea tai kytketty 'VCC' -syöttöön, kuten alla on esitetty

Logiikkataso

Loogisen totuuden taulukko

Looginen totuustaulukko on matemaattinen esitys digitaalisen signaalin suorituskyvystä, kun se kulkee digitaalisen piirin läpi. Taulukko koostuu 3 sarakkeesta, jotka ovat kellosaraketta, syöttösaraketta ja tulosaraketta. Esimerkiksi EI porttilogiikkataulukkoa kuvataan seuraavasti

Ajoituskaavio

Digitaalisen signaalin käyttäytyminen on esitetty aikatason muodossa, esimerkiksi jos pidetään EI logiikkaportin totuustaulukkoa, ajoituskaavio esitetään seuraavasti, kun kello on korkea, tulo on matala, sitten lähtö menee korkealle. Vastaavasti, kun tulo on korkea, lähtö menee matalaksi.

Ajoituskaavio

Gates

Looginen portti on elektroninen komponentti, joka toteutetaan Boolen-funktiolla. Portit toteutetaan yleensä diodien, transistoreiden ja releiden avulla. Loogisia portteja on erityyppisiä, JA, TAI EI, NANAD, NOR, XOR. Niiden joukossa AND, OR, NOT ovat perusportit ja NAND ja NOR ovat universaalit portit. Tarkastellaan seuraavaksi AND-portin esitystä, jolla on 2 tuloa ja yksi lähtö.

JA Gate

AND-portin totuustaulukko

JA-portin ajoituskaavio

On olemassa monia tapoja rakentaa digitaalinen piiri, joka käyttää joko loogisia portteja luomalla yhdistelmälogiikkaa, peräkkäisen logiikkapiirin tai ohjelmoitavalla logiikkalaitteella, joka käyttää hakutaulukoita, tai käyttämällä monien IC-yhdistelmiä jne. on suunniteltu käyttäen yhdistelmä- ja peräkkäispiirimuotoa alla olevan kuvan mukaisesti

Yhdistelmä logiikkapiiri

Se on yhdistelmä erilaisia ​​loogisia portteja, kuten AND, OR, NOT. Yhdistelmälogiikan suunnittelu tehdään siten, että lähtö riippuu nykyisestä syötteestä ja logiikka on ajasta riippumaton. Yhdistelmälogiikkapiirit luokitellaan 3 tyyppiin, ne ovat

Yhdistelmä logiikkapiiri

• Aritmeettiset ja loogiset toiminnot: Lisäaineet, Vähentäjät , Vertailijat , PLD: t
• Tiedonsiirrot: Multiplekserit, Demultiplekserit , Kooderit, dekooderit
• Koodimuuntimet: Binääri , BCD , 7-segmentti.

Peräkkäinen piiri

Suunnittelu peräkkäinen piiri eroaa yhdistelmäpiiristä. Peräkkäisessä piirissä lähtölogiikka riippuu sekä nykyisistä että aikaisemmista tuloarvoista. Se koostuu myös muistielementistä, joka tallentaa käsittelyn ja käsitellyn datan. Peräkkäiset piirit luokitellaan kahteen tyyppiin,

• Synkroninen piiri
• Asynkroninen piiri

Joitakin esimerkkejä peräkkäisistä piireistä ovat varvastossut, kellot , laskurit , jne.

Peräkkäinen piirikaavio

Digitaalisen piirin suunnittelu

Digitaaliset piirit voidaan suunnitella seuraavilla tavoilla

• Järjestelmän peräkkäisen esityksen ja yhdistetyn järjestelmän esityksen käyttäminen
• Matemaattisten menetelmien käyttäminen vähentämällä loogisia redundanssialgoritmeja, kuten K-kartta , Boolen algebra , QM-algoritmi, binaariset päätöskaaviot jne.
• -. - Tietovirta - koneiden käyttö, jotka koostuvat rekistereistä ja linja-autot tai lanka. Tiedot välitetään eri komponenttien välillä väyliä ja rekistereitä käyttäen. Nämä koneet on suunniteltu käyttämällä laitteistojen kuvauskieliä, kuten VHDL tai Verilog .
• Tietokone on yleiskäyttöinen rekisterinsiirtologiikkakone, joka on suunniteltu käyttämällä a mikroprogrammi ja mikrosequencer-prosessori.

Digitaalisten piirien suunnitteluongelmat

Koska digitaaliset piirit rakennetaan analogisilla komponenteilla, kuten vastukset, releet, transistorit, diodit, kiikarit jne. On välttämätöntä huomata, että nämä komponentit eivät vaikuta signaalin tai datan käyttäytymiseen digitaalisen piirin toiminnan aikana. Seuraavat ovat suunnittelukysymyksiä, joita yleensä havaitaan,

• Järjestelmän virheellisen suunnittelun vuoksi voi ilmetä häiriöitä, kuten häiriöitä
• Eri kellosignaalien väärä synkronointi johtaa metastabiiluuteen piirissä
• Digitaaliset piirit laskevat toistuvasti korkean melunkestävyyden vuoksi.

Esimerkkejä digitaalisista piireistä

Seuraavassa on esimerkkejä digitaalisista piireistä

• Matkapuhelimet
• Radiot
• Laskimet jne.

Edut

Seuraavat ovat etuja

• Tarkkuus ja ohjelmoitavuus ovat korkeat
• Helppo tallentaa digitaalista dataa
• Immuuni melulle
• Monet digitaaliset piirit voidaan integroida yhdelle IC: lle
• Erittäin joustava
• Korkea luotettavuus
• Suuri siirtonopeus
• Erittäin turvallinen.

Haitat

Seuraavassa on haittoja

• Ne toimivat vain digitaalisilla signaaleilla
• Kuluttaa enemmän energiaa kuin analogiset piirit
• Lämmöntuotto on enemmän
• Kallis.

Sovellukset

Seuraavat ovat sovelluksia

• ADC - analoginen digitaalimuunnin
• DAC - Digitaalinen-analogimuunnin
• Signaaligeneraattori
• CRO
• TO älykortti , jne.

UKK

1). Mihin digitaalisia piirejä käytetään?

Digitaalisia piirejä käytetään loogisten loogisten operaatioiden suorittamiseen.

2). Kuinka digitaalinen piiri toimii?

Digitaalinen piiri toimii erillisten signaalien kanssa, jotka on esitetty 0: n ja 1: n binaarimuodossa.

3). Mitkä ovat digitaalisen piirin peruskomponentit?

Digitaalisten piirien peruskomponentit ovat varvastossut, diodit, transistorit, Gates jne.

4). Mistä piiri on tehty?

Elektroninen piiri koostuu useista passiivisista ja aktiivisista komponenteista, jotka on kytketty johtavilla johdoilla.

5). Mainitse muutama esimerkki aktiivisista ja passiivisista komponenteista?

• Esimerkkejä aktiivisista komponenteista ovat diodit, IC, triodityhjiöputket jne.
• Esimerkkejä passiivisista komponenteista ovat vastus, kondensaattori, induktori, muuntaja jne.

6). Miksi käytämme vastusta piireissä?

Käytämme virtapiirissä olevaa vastusta virtauksen säätämiseen.

Elektroninen piiri koostuu useista passiivisista ja aktiivisista komponenteista, jotka on kytketty johtavilla johdoilla. He ovat kaksi erityyppisiä piirejä ne ovat analogisia ja digitaalisia piirejä. Analogisen piirin tulo on jatkuva muuttuvasignaali, joka tarjoaa signaalitietoja, kuten virran, jännitteen jne. Digitaalisen piirin tulosignaali on erillisessä aika-aluemuodossa, jota edustaa '0' ja '1'. Se tarjoaa digitaalisen signaalin signaalivoimakkuuden, kohinasuhteen, vaimennuksen jne. Ominaisuudet. Digitaalisten piirien käytön tärkein etu on, että ne on helppo toteuttaa ja ymmärtää.