Hva er Digital Circuit: Design og dets applikasjoner

Digitale kretser eller digital elektronikk er en gren av elektronikk som håndterer digitale signaler for å utføre de forskjellige oppgavene for å oppfylle ulike krav. Inngangssignalet som brukes til disse kretsene er av digital form, som er representert i 0’s og 1’s binære språkformat. Disse kretsene er designet ved hjelp av logiske porter som AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR-porter som utfører logiske operasjoner. Denne representasjonen hjelper kretsen til å bytte fra en tilstand til en annen for å gi presis utgang. Digitale kretssystemer er hovedsakelig designet for å overvinne ulempen med analoge systemer som er langsommere, og utdataene som oppnås kan inneholde en feil.

Hva er en digital krets?

Definisjon : En digital krets er designet ved å bruke et antall logiske porter på en enkelt integrert krets - IC. Inngangen til en hvilken som helst digital krets er i binær form '0' og '1'. Resultatet oppnådd ved behandling av rå digitale data har en nøyaktig verdi. Disse kretsene kan representeres på to måter, enten på en kombinasjons måte eller en sekvensiell måte.

Grunnleggende om digitale kretser

Digital kretsdesign ble først startet opp med en design av stafetter, senere vakuumrør, TTL Transistor-Transistor Logic , Emitter koblet logikk, og CMOS-logikk. Disse designene bruker et stort antall logiske porter som AND, OR, NOT, etc integrert på en enkelt IC. Inngang og utgang av digitale data er representert i logisk sannhetstabell og tidsskjema.

Logisk nivå

Digitale data er representert i et logisk format, det vil si i “0” og “1” format. Der logikk 0 representerer at signalet er lavt eller 'GND' og logikk1 representerer signalet er høyt eller koblet til 'VCC' -forsyning som vist nedenfor

Logisk nivå

Logisk sannhetstabell

En logisk sannhetstabell er en matematisk fremstilling av ytelsen til digitalt signal når den sendes gjennom den digitale kretsen. Tabellen består av tre kolonner, de er klokkolonnen, inndatakolonnen og utdatakolonnen. For eksempel er IKKE portlogikkbord representert som følger

Timing Diagram

Digital signaladferd er representert i tidsdomeneformat, for eksempel, hvis vi IKKE betrakter IKKE logisk gate-sannhetstabell, vises tidsdiagrammet som følger når klokken er høy, inngangen er lav, så blir utgangen høy. På samme måte, når inngangen er høy, blir utgangen lav.

Timing Diagram

Gates

En logisk gate er en elektronisk komponent som implementeres ved hjelp av en boolsk funksjon. Portene implementeres vanligvis ved hjelp av dioder, transistorer og reléer. Det er forskjellige typer logiske porter de er, OG, ELLER, IKKE, NANAD, NOR, XOR. Blant hvilke AND, OR, NOT er grunnleggende porter og NAND og NOR er den universelle porten. La oss vurdere OG portrepresentasjon som nedenfor, som har 2 innganger og en utgang.

OG port

Sannhetstabellen til OG gate

Timing Diagram of AND Gate

Det er mange måter å konstruere en digital krets som enten bruker logiske porter ved å lage kombinasjonslogikk, en sekvensiell logikkrets, eller ved hjelp av en programmerbar logisk enhet som bruker oppslagstabeller, eller ved å bruke en kombinasjon av mange IC osv. Vanligvis bruker de er designet med kombinasjons- og sekvensiell kretsformat som vist nedenfor

Kombinasjonslogikkrets

Det er en kombinasjon av forskjellige logiske porter som AND, OR, NOT. Utformingen av kombinasjonslogikk er laget på en slik måte at utgangen avhenger av nåværende inngang og logikken er uavhengig av tid. Kombinasjonslogikkretser er klassifisert i 3 typer, de er

Kombinasjonslogikkrets

• Aritmetiske og logiske funksjoner: Tillegg, Subtraktorer , Komparatorer , PLD’er
• Dataoverføring: Multipleksere, demultipleksere , Kodere, dekodere
• Kodeomformere: Binær , BCD , 7-segment.

Sekvensiell krets

Utformingen av sekvensiell krets er forskjellig fra kombinasjonskretsen. I en sekvensiell krets avhenger utgangslogikken av både nåværende og tidligere inngangsverdier. Den består også av et minneelement som lagrer behandlingen og behandlede data. Sekvensielle kretser er klassifisert i to typer de er,

• Synkron krets
• Asynkron krets

Noen av eksemplene på sekvensielle kretsløp er flip-flops, klokker , tellere , etc.

Sekvensiell kretsdiagram

Digital kretsdesign

Digitale kretser kan utformes på følgende måter de er

• Ved hjelp av sekvensiell systemrepresentasjon og kombinasjonssystemrepresentasjon
• Ved hjelp av matematiske metoder ved å redusere logiske redundansalgoritmer som K-Map , Boolsk algebra , QM-algoritme, binære beslutningsdiagrammer, etc.
• Bruk av dataflytmaskiner som består av registre og busser eller ledning. Data kommuniseres mellom forskjellige komponenter ved hjelp av busser og registre. Disse maskinene er designet ved hjelp av maskinvarebeskrivelsesspråk som VHDL eller Verilog .
• En datamaskin er en generell logistikkmaskin for registeroverføring designet ved hjelp av en mikroprogram og microsequencer-prosessor.

Problemer med digital kretsdesign

Siden de digitale kretsene er bygd opp med analoge komponenter som motstander, reléer, transistorer, dioder, flip-flops osv. Det er nødvendig å merke seg at disse komponentene ikke påvirker signalets eller dataens oppførsel under digital kretsdrift. Følgende er designproblemer som vanligvis observeres de er,

• Problemer som feil kan oppstå på grunn av upassende utforming av systemet
• Feil synkronisering av et annet klokkesignal fører til metastabilitet i kretsen
• Digitale kretser beregner flere ganger på grunn av høy støyimmunitet.

Eksempler på digitale kretser

Følgende er eksempler på digitale kretser

• Mobiltelefoner
• Radioer
• Kalkulatorer osv.

Fordeler

Følgende er fordelene

• Nøyaktighet og programmerbarhet er høy
• Lett å lagre digitale data
• Immun mot støy
• Mange digitale kretser kan integreres på en enkelt IC
• Svært fleksibel
• Høy pålitelighet
• En høy overføringshastighet
• Svært sikker.

Ulemper

Følgende er ulempene

• De fungerer bare på digitale signaler
• Forbruker mer energi enn analoge kretser
• Varmespredning er mer
• Høy kostnad.

applikasjoner

Følgende er applikasjonene

• ADC - Analog til digital omformer
• DAC - Digital til analog omformer
• Signalgenerator
• CRO
• TIL smart kort , etc.

Vanlige spørsmål

1). Hva brukes digitale kretser til?

Digitale kretser brukes til å utføre boolske logiske operasjoner.

2). Hvordan fungerer digital krets?

Digital krets fungerer med diskrete signaler, som er representert i binær form av 0 og 1.

3). Hva er de grunnleggende komponentene i den digitale kretsen?

De grunnleggende komponentene i de digitale kretsene er flip flops, dioder, transistorer, porter, etc.

4). Hva er en krets laget av?

En elektronisk krets består av en rekke passive og aktive komponenter, som er koblet til ved hjelp av ledende ledninger.

5). Nevn noen eksempler på aktive og passive komponenter?

• Eksempler på aktive komponenter er dioder, IC, triode vakuumrør, etc.
• Eksempler på passive komponenter er motstand, kondensator, induktor, transformator, etc.

6). Hvorfor bruker vi en motstand i kretsløp?

Vi bruker en motstand i kretsen for å kontrollere strømmen.

En elektronisk krets består av en rekke passive og aktive komponenter, som er koblet til ved hjelp av ledende ledninger. De er to typer kretser de er analoge kretser og digitale kretser. Inngangen til en analog krets er et kontinuerlig variabelt signal som gir signalinformasjon som strøm, spenning osv. Det digitale kretsinngangssignalet er i et diskret tidsdomeneformat, som er representert i '0's' og '1's'. Det gir signalstyrke, støyforhold, demping osv. Egenskaper til et digitalt signal. Den største fordelen med å bruke digitale kretser er at de er enkle å implementere og forstå.