Hvad er Digital Circuit: Design og dets applikationer

Digitale kredsløb eller digital elektronik er en gren af ​​elektronik, der beskæftiger sig med digitale signaler for at udføre de forskellige opgaver for at imødekomme forskellige krav. Indgangssignalet, der påføres disse kredsløb, har digital form, som er repræsenteret i 0's og 1's binære sprogformat. Disse kredsløb er designet ved hjælp af logiske porte som OG, ELLER, IKKE, NANAD, NOR, XOR-porte, der udfører logiske operationer. Denne repræsentation hjælper kredsløbet med at skifte fra en tilstand til en anden for at give præcis output. Digitale kredsløbssystemer er primært designet til at overvinde ulempen ved analoge systemer, som er langsommere, og de opnåede outputdata kan indeholde en fejl.

Hvad er et digitalt kredsløb?

Definition : Et digitalt kredsløb er designet ved hjælp af et antal logiske porte på en enkelt integreret kredsløb - IC. Indgangen til ethvert digitalt kredsløb er i binær form '0'er' og '1'er'. Outputtet opnået ved behandling af rå digitale data har en nøjagtig værdi. Disse kredsløb kan repræsenteres på 2 måder enten på en kombineret måde eller en sekventiel måde.

Grundlæggende om Digital Circuit

Design af digitale kredsløb blev først startet med et design af relæer, senere vakuumrør, TTL Transistor-Transistor Logik , Emitter koblet logik, og CMOS-logik. Disse designs bruger et stort antal logiske porte som AND, OR, NOT osv. Integreret på en enkelt IC. Input og output af digitale data er repræsenteret i logisk sandhedstabel og tidsplan.

Logisk niveau

Digitale data er repræsenteret i et logisk format, dvs. i '0' og '1' format. Hvor logik 0 repræsenterer, at signalet er lavt eller 'GND', og logik1 repræsenterer signalet er højt eller forbundet til 'VCC' -forsyning som vist nedenfor

Logisk niveau

Logisk sandhedstabel

En logisk sandhedstabel er en matematisk gengivelse af ydeevnen af ​​digitalt signal, når det føres gennem det digitale kredsløb. Tabellen består af 3 kolonner, de er urkolonnen, inputkolonnen og outputkolonnen. For eksempel er IKKE gate-logiktabellen repræsenteret som følger

Tidsplan

Digital signaladfærd er repræsenteret i tidsdomæneformat, for eksempel, hvis vi IKKE overvejer IKKE logisk gate-sandhedstabel, vises tidsdiagrammet som følger, når uret er højt, input er lavt, så output bliver højt. Tilsvarende når output er højt, bliver output lavt.

Tidsplan

Gates

En logisk gate er en elektronisk komponent, der implementeres ved hjælp af en boolsk funktion. Porte implementeres normalt ved hjælp af dioder, transistorer og relæer. Der er forskellige typer logiske porte, de er, AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR. Blandt hvilke AND, ELLER IKKE er basale porte, og NAND og NOR er den universelle port. Lad os overveje OG gate-repræsentation som nedenfor, som har 2 indgange og en output.

OG port

Sandhedstabellen for AND gate

Tidsplan for OG-porten

Der er mange måder at konstruere et digitalt kredsløb, der enten bruger logiske porte ved at oprette kombinationslogik, et sekventielt logisk kredsløb eller ved hjælp af en programmerbar logisk enhed, der bruger opslagstabeller, eller ved hjælp af en kombination af mange IC osv. Typisk er de er designet ved hjælp af kombinations- og sekventielt kredsløbsformat som vist nedenfor

Kombinationslogisk kredsløb

Det er en kombination af forskellige logiske porte som AND, OR, NOT. Designet af kombinationslogik er lavet på en sådan måde, at output afhænger af nuværende input, og logikken er uafhængig af tid. Kombinationslogiske kredsløb er klassificeret i 3 typer, de er

Kombinationslogisk kredsløb

• Aritmetiske og logiske funktioner: Tilføjere, Subtraktorer , Komparatorer , PLD'er
• Dataoverførsler: Multiplexere, demultiplexere , Kodere, dekodere
• Kodekonvertere: Binær , BCD , 7-segment.

Sekventielt kredsløb

Designet af sekventielt kredsløb er forskellig fra kombinationskredsløbet. I et sekventielt kredsløb afhænger outputlogikken af ​​både nuværende og tidligere inputværdier. Den består også af et hukommelseselement, der lagrer behandling og behandlede data. Sekventielle kredsløb er klassificeret i to typer, de er,

• Synkron kredsløb
• Asynkront kredsløb

Nogle af eksemplerne på sekventielle kredsløb er flip flops, ure , tællere , etc.

Sekventielt kredsløbsdiagram

Digital kredsløbsdesign

Digitale kredsløb kan designes på følgende måder, de er

• Brug af sekventiel systemrepræsentation og kombinationssystemrepræsentation
• Brug af de matematiske metoder ved at reducere logiske redundansalgoritmer som f.eks K-Map , Boolsk algebra , QM-algoritme, binære beslutningsdiagrammer osv.
• Brug af dataflytningsmaskiner, der består af registre og busser eller ledning. Data formidles mellem forskellige komponenter ved hjælp af busser og registre. Disse maskiner er designet ved hjælp af sprog til hardwarebeskrivelse som f.eks VHDL eller Verilog .
• En computer er en logistikmaskine til generel registeroverførsel designet ved hjælp af en mikroprogram og microsequencer-processor.

Problemer med Digital Circuit Design

Da de digitale kredsløb er opbygget med analoge komponenter som modstande, relæer, transistorer, dioder, flip-flops osv. Det er nødvendigt at bemærke, at disse komponenter ikke påvirker signalets eller dataens opførsel under drift af det digitale kredsløb. Følgende er designproblemer, der normalt observeres, de er,

• Problemer som fejl kan opstå på grund af upassende design af systemet
• Ukorrekt synkronisering af et andet ursignal fører til metastabilitet i kredsløbet
• Digitale kredsløb beregner mere gentagne gange på grund af høj støjimmunitet.

Eksempler på digitale kredsløb

Følgende er eksempler på digitale kredsløb

• Mobiltelefoner
• Radioer
• Regnemaskiner osv.

Fordele

Følgende er fordelene

• Nøjagtighed og programmerbarhed er høj
• Let at gemme digitale data
• Immun over for støj
• Mange digitale kredsløb kan integreres på en enkelt IC
• Meget fleksibel
• Høj pålidelighed
• En høj transmissionshastighed
• Meget sikker.

Ulemper

Følgende er ulemperne

• De fungerer kun på digitale signaler
• Forbruger mere energi end analoge kredsløb
• Varmeafledning er mere
• Høj omkostning.

Ansøgninger

Følgende er applikationerne

• ADC - Analog til digital konverter
• DAC - Digital til analog konverter
• Signalgenerator
• CRO
• TIL chipkort , etc.

Ofte stillede spørgsmål

1). Hvad bruges digitale kredsløb til?

Digitale kredsløb bruges til at udføre boolske logiske operationer.

2). Hvordan fungerer digitalt kredsløb?

Digitalt kredsløb fungerer med diskrete signaler, som er repræsenteret i binær form af 0'er og 1'er.

3). Hvad er de grundlæggende komponenter i det digitale kredsløb?

De grundlæggende komponenter i de digitale kredsløb er flip-flops, dioder, transistorer, porte osv.

4). Hvad er et kredsløb lavet af?

Et elektronisk kredsløb består af et antal passive og aktive komponenter, der er forbundet ved hjælp af ledende ledninger.

5). Nævn et par eksempler på aktive og passive komponenter?

• Eksempler på aktive komponenter er dioder, IC, triode vakuumrør osv.
• Eksempler på passive komponenter er modstand, kondensator, induktor, transformer osv.

6). Hvorfor bruger vi en modstand i kredsløb?

Vi bruger en modstand i kredsløbet for at styre strømmen.

Et elektronisk kredsløb består af et antal passive og aktive komponenter, der er forbundet ved hjælp af ledende ledninger. De er to typer kredsløb de er analoge kredsløb og digitale kredsløb. Indgangen til et analogt kredsløb er et kontinuerligt variabelt signal, der giver signalinformation som strøm, spænding osv. Det digitale kredsløbs indgangssignal er i et diskret tidsdomæneformat, som er repræsenteret i '0'er' og '1'er'. Det giver signalstyrke, støjforhold, dæmpning osv. Egenskaber ved et digitalt signal. Den største fordel ved at bruge digitale kredsløb er, at de er nemme at implementere og forstå.