Dijital Devre Nedir: Tasarım ve Uygulamaları

Dijital devreler veya dijital elektronik, çeşitli gereksinimleri karşılamak için çeşitli görevleri gerçekleştirmek için dijital sinyallerle ilgilenen bir elektronik dalıdır. Bu devrelere uygulanan giriş sinyali, 0’lar ve 1’lerin ikili dil formatında temsil edilen dijital formdadır. Bu devreler kullanılarak tasarlanmıştır mantıksal kapılar Mantıksal işlemleri gerçekleştiren AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR kapıları gibi. Bu gösterim, devrenin kesin çıktı sağlamak için bir durumdan diğerine geçmesine yardımcı olur. Dijital devre sistemleri temel olarak analog sistemlerin daha yavaş olan dezavantajının üstesinden gelmek için tasarlanmıştır ve elde edilen çıktı verileri bir hata içerebilir.

Dijital Devre nedir?

Tanım : Dijital bir devre, tek bir devre üzerinde birkaç mantık kapısı kullanılarak tasarlanmıştır. entegre devre - IC. Herhangi bir dijital devrenin girişi '0’lar' ve '1’ler' ikili formundadır. Ham dijital verilerin işlenmesiyle elde edilen çıktı kesin bir değerdedir. Bu devreler, kombinasyonel veya sıralı bir şekilde 2 şekilde temsil edilebilir.

Dijital Devre Temelleri

Dijital devre tasarımı ilk olarak bir tasarımla başlatıldı. röleler daha sonra vakum tüpleri, TTL Transistör-Transistör Mantığı Verici bağlı mantık ve CMOS mantığı. Bu tasarımlar, tek bir IC üzerine entegre edilmiş AND, OR, NOT, vb. Gibi çok sayıda mantıksal kapı kullanır. Dijital verilerin girişi ve çıkışı, mantıksal doğruluk tablosu ve zamanlama diyagramı.

Mantıksal Seviye

Dijital veriler mantıksal bir formatta, yani '0' ve '1' formatında temsil edilir. Mantık 0, sinyalin düşük veya 'GND' olduğunu ve mantık1, sinyalin yüksek olduğunu veya aşağıda gösterildiği gibi 'VCC' kaynağına bağlı olduğunu gösterir.

Mantık Seviyesi

Mantıksal Doğruluk Tablosu

Mantıksal doğruluk tablosu, dijital devreden geçerken dijital sinyalin performansının matematiksel bir temsilidir. Tablo, saat sütunu, giriş sütunu ve çıktı sütunu olmak üzere 3 sütundan oluşur. Örneğin, NOT geçit mantığı tablosu aşağıdaki gibi temsil edilir

Zamanlama Diyagramı

Dijital sinyal davranışı, zaman alanı biçiminde temsil edilir, örneğin, mantık geçidi doğruluk tablosunu DEĞİL olarak kabul edersek, zamanlama diyagramı saat yüksek olduğunda aşağıdaki gibi temsil edilir, giriş düşüktür ve çıkış yüksek olur. Benzer şekilde, giriş yüksek olduğunda çıkış düşük olur.

Zamanlama Diyagramı

Kapılar

Mantık geçidi, bir Boole işlevi kullanılarak uygulanan elektronik bir bileşendir. Kapılar genellikle diyotlar, transistörler ve röleler kullanılarak uygulanır. AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR olan farklı mantıksal geçit türleri vardır. Bunlar arasında AND, OR, NOT temel kapılardır ve NAND ve NOR evrensel kapıdır. 2 girişi ve bir çıkışı olan AND geçit gösterimini aşağıdaki gibi ele alalım.

AND Kapısı

AND kapısının doğruluk tablosu

AND Gate'in Zamanlama Şeması

Bir sayısal devre oluşturmanın, birleşik mantık, sıralı bir mantık devresi oluşturarak veya arama tabloları kullanan programlanabilir bir mantık aygıtıyla veya birçok IC'nin bir kombinasyonunu kullanarak mantıksal kapıları kullanan birçok yolu vardır. Tipik olarak, bunlar aşağıda gösterildiği gibi kombinasyonel ve sıralı devre formatı kullanılarak tasarlanmıştır

Kombinasyonel Mantık Devresi

AND, OR, NOT gibi çeşitli mantık kapılarının birleşimidir. Kombinasyonel mantığın tasarımı, çıktı mevcut girdiye bağlı olacak ve mantık zamandan bağımsız olacak şekilde yapılır. Kombinasyonel mantık devreleri 3 türe ayrılmıştır, bunlar

Kombinasyonel Mantık Devresi

• Aritmetik ve mantıksal fonksiyonlar: Toplayıcılar, Çıkarıcılar , Karşılaştırıcılar , PLD’ler
• Veri İletimleri: Çoklayıcılar, Çoklayıcılar , Kodlayıcılar, Kod Çözücüler
• Kod Dönüştürücüler: İkili , BCD , 7 segmentli.

Sıralı Devre

Tasarım sıralı devre kombinasyonel devreden farklıdır. Sıralı bir devrede, çıkış mantığı hem mevcut hem de geçmiş giriş değerlerine bağlıdır. Ayrıca, işlenen ve işlenen verileri depolayan bir bellek öğesinden oluşur. Sıralı devreler 2 tipte sınıflandırılır,

• Senkron Devre
• Asenkron Devre

Sıralı devre örneklerinden bazıları parmak arası terliklerdir, saatler , sayaçlar , vb.

Sıralı Devre Şeması

Dijital Devre Tasarımı

Dijital devreler aşağıdaki şekillerde tasarlanabilirler.

• Sıralı sistem gösterimini ve birleşimsel sistem gösterimini kullanma
• Mantıksal artıklık algoritmalarını azaltarak matematiksel yöntemleri kullanma K-Haritası , Boole Cebri , QM algoritması, ikili karar diyagramları vb.
• Kayıtlardan oluşan veri akış makinelerini kullanmak ve otobüsler veya tel. Veriler, veri yolları ve kayıtlar kullanılarak çeşitli bileşenler arasında iletilir. Bu makineler, aşağıdaki gibi donanım açıklama dilleri kullanılarak tasarlanmıştır: VHDL veya Verilog .
• Bir bilgisayar, bir bilgisayar kullanılarak tasarlanmış genel amaçlı bir kayıt aktarım mantığı makinesidir. mikroprogram ve microsequencer işlemci.

Dijital Devre Tasarım Sorunları

Dijital devreler dirençler, röleler, transistörler, diyotlar, flip floplar, vb. Gibi analog bileşenlerle oluşturulduğundan, bu bileşenlerin dijital devre çalışması sırasında sinyalin veya verilerin davranışını etkilemediğine dikkat etmek gerekir. Aşağıdakiler, genellikle oldukları gözlemlenen tasarım sorunlarıdır:

• Sistemin uygun olmayan tasarımından dolayı aksaklıklar gibi sorunlar oluşabilir.
• Farklı bir saat sinyalinin uygun olmayan senkronizasyonu, devrede yarı kararlılığa yol açar
• Yüksek gürültü bağışıklığı nedeniyle dijital devreler tekrar tekrar hesaplar.

Dijital Devre Örnekleri

Aşağıdakiler dijital devrelerin örnekleridir

• Cep telefonları
• Radyolar
• Hesap makineleri vb.

Avantajlar

Aşağıdakiler avantajlardır

• Doğruluk ve programlanabilirlik yüksektir
• Dijital verileri kaydetmek kolay
• Gürültüye karşı bağışıklık
• Birçok dijital devre tek bir IC'ye entegre edilebilir
• Son derece esnek
• Yüksek güvenilirlik
• Yüksek iletim hızı
• Son derece güvenli.

Dezavantajları

Aşağıdakiler dezavantajlardır

• Yalnızca dijital sinyallerle çalışırlar
• Analog devrelerden daha fazla enerji tüketir
• Isı dağılımı daha fazladır
• Yüksek fiyat.

Başvurular

Aşağıdaki uygulamalar

• ADC - Analogdan dijitale dönüştürücü
• DAC - Dijitalden analoğa dönüştürücü
• Sinyal Üreteci
• CRO
• KİME akıllı kart , vb.

SSS

1). Dijital devreler ne için kullanılır?

Dijital devreler, Boolean mantık işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılır.

2). Dijital devre nasıl çalışır?

Dijital devre, 0'lar ve 1'ler ikili biçiminde temsil edilen ayrık sinyallerle çalışır.

3). Dijital devrenin temel bileşenleri nelerdir?

Dijital devrelerin temel bileşenleri flip floplar, diyotlar, transistörler, Gates vb.

4). Bir devre neyden yapılmıştır?

Bir elektronik devre, iletken teller kullanılarak bağlanan bir dizi pasif ve aktif bileşenden oluşur.

5). Aktif ve Pasif bileşenlere birkaç örnek verin?

• Aktif bileşenlere örnek olarak diyotlar, IC, triyot vakum tüpleri vb. Verilebilir.
• Pasif bileşenlerin örnekleri direnç, kondansatör, indüktör, transformatör vb.

6). Devrelerde neden direnç kullanıyoruz?

Akım akışını kontrol etmek için devrede bir direnç kullanıyoruz.

Bir elektronik devre, iletken teller kullanılarak bağlanan bir dizi pasif ve aktif bileşenden oluşur. Onlar iki devre türleri bunlar analog devre ve dijital devredir. Bir analog devrenin girişi, akım, voltaj vb. Gibi sinyal bilgileri sağlayan sürekli değişken bir sinyaldir. Dijital devre giriş sinyali, '0'lar' ve '1'ler' ile temsil edilen ayrık bir zaman alanı formatındadır. Dijital bir sinyalin sinyal gücünü, gürültü oranını, zayıflatma vb. Özelliklerini sağlar. Dijital devreleri kullanmanın temel avantajı, bunların uygulanmasının ve anlaşılmasının kolay olmasıdır.