Ano ang Digital Circuit: Disenyo at Mga Application nito

Ang mga digital circuit o digital electronics ay isang sangay ng electronics na nakikipag-usap sa mga digital signal upang maisagawa ang iba't ibang gawain upang matugunan ang iba't ibang mga kinakailangan. Ang input signal na inilapat sa mga circuit na ito ay may digital form, na kinakatawan sa 0 at 1 na format na binary wika. Ang mga circuit na ito ay dinisenyo sa pamamagitan ng paggamit lohikal na mga pintuang-daan tulad ng AND, O, HINDI, NANAD, NOR, XOR na mga gate na nagsasagawa ng lohikal na operasyon. Ang representasyon na ito ay tumutulong sa circuit na lumipat mula sa isang estado patungo sa isa pa para sa pagbibigay ng tumpak na output. Ang mga digital circuit system ay pangunahing idinisenyo upang mapagtagumpayan ang kawalan ng mga analog system na mas mabagal at ang data ng output na nakuha ay maaaring maglaman ng isang error.

Ano ang isang Digital Circuit?

Kahulugan : Ang isang digital circuit ay dinisenyo sa pamamagitan ng paggamit ng isang bilang ng mga gate ng lohika sa isang solong integrated circuit - IC. Ang input sa anumang digital circuit ay nasa binary form na '0's' at '1's'. Ang output na nakuha sa pagproseso ng hilaw na digital na data ay isang tumpak na halaga. Ang mga circuit na ito ay maaaring kinatawan sa 2 paraan alinman sa isang kombinasyunal na paraan o isang sunud-sunod na paraan.

Mga Batayan sa Digital Circuit

Ang disenyo ng digital circuit ay unang sinimulan ng isang disenyo ng relay, mamaya mga vacuum tubes, TTL Transistor-Transistor Logic , Pinagsama ng emitter na lohika, at Logika ng CMOS. Ang mga disenyo na ito ay gumagamit ng isang malaking bilang ng mga lohikal na gate tulad ng AT, O, HINDI, atbp na isinama sa isang solong IC. Ang input at output ng digital data ay kinakatawan sa lohikal na talahanayan ng katotohanan at diagram ng tiyempo.

Lohikal na Antas

Ang data ng digital ay kinakatawan sa isang lohikal na format, iyon ay nasa format na '0' at '1'. Kung saan kinakatawan ng lohika 0 na ang signal ay mababa o 'GND' at ang logic1 ay kumakatawan sa signal ay mataas o konektado sa 'VCC' na supply tulad ng ipinakita sa ibaba

Antas ng Logic

Lohikal na Talahanayan ng Katotohanan

Ang isang lohikal na talahanayan ng katotohanan ay isang representasyong matematika ng pagganap ng digital signal kapag naipasa sa digital circuit. Ang talahanayan ay binubuo ng 3 mga haligi sila ang haligi ng orasan, haligi ng pag-input, at ang haligi ng output. Halimbawa, HINDI gate talahanayan ng lohika ay kinakatawan bilang mga sumusunod

Timing Diagram

Ang pag-uugali ng signal ng digital ay kinakatawan sa format ng oras ng domain, halimbawa, kung isasaalang-alang natin HINDI ang talahanayan ng katotohanan ng gate ng gate ang diagram ng tiyempo ay kinakatawan bilang mga sumusunod kapag mataas ang orasan, mababa ang input pagkatapos ay mataas ang output. Katulad nito, kapag ang input ay mataas pagkatapos ang output ay napupunta mababa.

Timing Diagram

Gates

Ang isang gate ng lohika ay isang elektronikong sangkap na ipinatupad gamit ang isang pagpapaandar ng Boolean. Karaniwang ipinatutupad ang mga pintuan gamit ang mga diode, transistor, at relay. Mayroong iba't ibang mga uri ng mga lohikal na gate sila, AT, O, HINDI, NANAD, NOR, XOR. Kabilang sa kung alin ang AT, O, HINDI pangunahing mga pintuang-daan at ang NAND at NOR ang pangkalahatang pintuang-daan. Isaalang-alang natin AT representasyon ng gate tulad ng nasa ibaba, na mayroong 2 mga input at isang output.

AT Gate

Ang talahanayan ng katotohanan ng AND gate

Timing Diagram ng AT Gate

Mayroong maraming mga paraan sa pagbuo ng isang digital circuit na alinman sa paggamit ng lohikal na mga pintuan sa pamamagitan ng paglikha ng kombinasyunal na lohika, isang sunud-sunod na lohika circuit, o ng isang programmable na aparato ng lohika na gumagamit ng mga talahanayan ng pagtingin, o sa pamamagitan ng paggamit ng isang kumbinasyon ng maraming IC, atbp Karaniwan, sila ay ay dinisenyo gamit ang kombinasyon at sunud-sunod na format ng circuit tulad ng ipinakita sa ibaba

Combinational Logic Circuit

Ito ay isang kumbinasyon ng iba't ibang mga pintuang pang-lohika tulad ng AT, O, HINDI. Ang disenyo ng kombinasyong lohika ay ginawa sa isang paraan na ang output ay nakasalalay sa kasalukuyang input at ang lohika ay malaya sa oras. Pinagsamang mga circuit ng lohika ay inuri sa 3 uri, ang mga ito

Combinational Logic Circuit

• Mga pagpapaandar sa aritmetika at lohikal: Mga nagdaragdag, Mga nagbabawas , Mga Kumpara , PLD's
• Mga Pagpapadala ng Data: Mga Multiplexer, Demultiplexer , Mga Encoder, Decoder
• Mga Code Converter: Binary , BCD , 7-segment.

Sequential Circuit

Ang disenyo ng sunud-sunod na circuit ay naiiba mula sa kombinasyong circuit. Sa isang sunud-sunod na circuit, ang output lohika ay nakasalalay sa parehong kasalukuyan at nakaraang halaga ng pag-input. Binubuo din ito ng isang elemento ng memorya na nag-iimbak ng pagproseso at naprosesong data. Ang mga sunud-sunod na circuit ay inuri sa 2 uri ng mga ito,

• Kasabay na Circuit
• Asynchronous Circuit

Ang ilan sa mga halimbawa ng sunud-sunod na mga circuit ay flip flop, mga orasan , mga counter , atbp.

Sequential Circuit Diagram

Disenyo ng Digital Circuit

Ang mga digital na circuit ay maaaring idisenyo sa mga sumusunod na paraan

• Paggamit ng sunud-sunod na representasyon ng system at representasyon ng kombinasyunal na system
• Gamit ang mga pamamaraan sa matematika sa pamamagitan ng pagbawas ng mga lohikal na kalabisan na mga algorithm tulad K-Mapa , Boolean Algebra , QM algorithm, mga diagram ng binary na desisyon, atbp.
• Paggamit ng mga data flow machine na binubuo ng mga rehistro at mga bus o kawad. Ang data ay naiugnay sa iba't ibang mga bahagi gamit ang mga bus at rehistro. Ang mga machine na ito ay dinisenyo gamit ang mga wika ng paglalarawan ng hardware tulad ng VHDL o Verilog .
• Ang isang computer ay isang pangkalahatang-layunin magparehistro transfer transfer machine machine na dinisenyo sa pamamagitan ng paggamit ng a microprogram at microsquencer processor.

Mga Isyu sa Disenyo ng Digital Circuit

Dahil ang mga digital na circuit ay nagtataguyod ng mga analog na sangkap tulad ng resistors, relay, transistors, diode, flip flop, atbp. Kinakailangang tandaan na ang mga sangkap na ito ay hindi nakakaapekto sa pag-uugali ng signal o data sa panahon ng pagpapatakbo ng digital circuit. Ang mga sumusunod ay mga isyu sa disenyo na kadalasang sinusunod ang mga ito,

• Ang mga problema tulad ng mga glitches ay maaaring mangyari dahil sa hindi naaangkop na disenyo ng system
• Ang hindi tamang pagsabay ng ibang signal ng orasan ay humahantong sa pagiging metastability sa circuit
• Ang mga digital na circuit ay kinakalkula nang paulit-ulit dahil sa mataas na kaligtasan sa ingay.

Mga Halimbawa ng Digital Circuit

Ang mga sumusunod ay ang mga halimbawa ng mga digital na circuit

• Mga mobile phone
• Mga Radyo
• Mga calculator, atbp.

Mga kalamangan

Ang mga sumusunod ay ang mga kalamangan

• Ang kawastuhan at programmability ay mataas
• Madaling i-save ang digital data
• Immune sa ingay
• Maraming mga digital na circuit ay maaaring isama sa isang solong IC
• Lubos na may kakayahang umangkop
• Mataas na pagiging maaasahan
• Isang mataas na rate ng paghahatid
• Lubhang ligtas.

Mga Dehado

Ang mga sumusunod ay ang mga dehado

• Gumagana lamang sila sa mga digital signal
• Naubos ang mas maraming enerhiya kaysa sa mga analog na circuit
• Ang pagdumi ng init ay higit pa
• Mataas na gastos.

Mga Aplikasyon

Ang mga sumusunod ay ang mga application

• ADC - Analog sa digital converter
• DAC - Digital sa analog converter
• Tagabuo ng Signal
• CRO
• SA smart card , atbp.

Mga FAQ

1). Ano ang ginagamit para sa mga digital na circuit?

Ginagamit ang mga digital na circuit upang maisagawa ang mga pagpapatakbo ng Boolean lohika.

2). Paano gumagana ang digital circuit?

Gumagana ang digital circuit na may mga discrete signal, na kinakatawan sa binary form na 0 at 1's.

3). Ano ang mga pangunahing sangkap ng digital circuit?

Ang mga pangunahing bahagi ng mga digital na circuit ay flip flop, diode, transistors, Gates, atbp.

4). Ano ang gawa ng circuit?

Ang isang elektronikong circuit ay binubuo ng isang bilang ng mga passive at aktibong mga bahagi, na konektado gamit ang pagsasagawa ng mga wire.

5). Pangalanan ang ilang mga halimbawa ng mga aktibo at Passive na mga bahagi?

• Ang mga halimbawa ng mga aktibong bahagi ay mga diode, IC, triode vacuum tubes, atbp.
• Ang mga halimbawa ng mga passive na bahagi ay resistor, capacitor, inductor, transpormer, atbp.

6). Bakit kami gumagamit ng isang risistor sa mga circuit?

Gumagamit kami ng isang risistor sa circuit upang makontrol ang kasalukuyang daloy.

Ang isang elektronikong circuit ay binubuo ng isang bilang ng mga passive at aktibong mga bahagi, na konektado gamit ang pagsasagawa ng mga wire. Dalawa sila mga uri ng mga circuit ang mga ito ay analog circuit at digital circuit. Ang pag-input sa isang analog circuit ay isang tuluy-tuloy na variable signal, na nagbibigay ng impormasyon ng signal tulad ng kasalukuyang, boltahe, atbp. Ang signal ng input ng digital circuit ay nasa isang discrete na format ng time-domain, na kinakatawan sa '0's' at '1's'. Nagbibigay ito ng lakas ng signal, ratio ng ingay, pagpapalambing, atbp mga katangian ng isang digital signal. Ang pangunahing bentahe ng paggamit ng mga digital na circuit ay madali silang ipatupad at maunawaan.