Apa itu Litar Digital: Reka Bentuk dan Aplikasinya

Apa itu Litar Digital: Reka Bentuk dan Aplikasinya

Litar digital atau elektronik digital adalah cabang elektronik yang berhubungan dengan isyarat digital untuk melakukan pelbagai tugas untuk memenuhi pelbagai keperluan. Isyarat input yang digunakan pada litar ini berbentuk digital, yang ditunjukkan dalam format bahasa binari 0 dan 1. Litar ini direka dengan menggunakan gerbang logik seperti AND, ATAU, TIDAK, NANAD, NOR, XOR gerbang yang melakukan operasi logik. Perwakilan ini membantu litar beralih dari satu keadaan ke keadaan yang lain untuk memberikan output yang tepat. Sistem litar digital terutamanya dirancang untuk mengatasi kelemahan sistem analog yang lebih perlahan dan data output yang diperoleh mungkin mengandungi ralat.



Apa itu Litar Digital?

Definisi : Litar digital dirancang dengan menggunakan sebilangan pintu logik pada satu litar bersepadu - KAD PENGENALAN. Input ke litar digital apa pun dalam bentuk binari '0' dan '1'. Output yang diperoleh semasa memproses data digital mentah adalah nilai yang tepat. Litar-litar ini dapat ditunjukkan dalam 2 cara sama ada secara gabungan atau secara berurutan.


Asas Litar Digital

Reka bentuk litar digital pertama kali dimulakan dengan reka bentuk geganti, tiub vakum kemudian, Logik Transistor-Transistor TTL , Logik berpasangan Emitter, dan Logik CMOS. Reka bentuk ini menggunakan sebilangan besar gerbang logik seperti AND, OR, NOT, dll yang disatukan pada satu IC. Input dan output data digital ditunjukkan dalam jadual kebenaran logik dan rajah masa.





Tahap Logik

Data digital ditunjukkan dalam format logik, yaitu dalam format '0' dan '1'. Di mana logik 0 menunjukkan bahawa isyarat rendah atau 'GND' dan logik1 menunjukkan isyarat tinggi atau disambungkan ke bekalan 'VCC' seperti yang ditunjukkan di bawah

Tahap Logik

Tahap Logik



Jadual Kebenaran Logik

Jadual kebenaran logik adalah gambaran matematik prestasi isyarat digital ketika melalui litar digital. Jadual terdiri daripada 3 lajur iaitu lajur jam, lajur input, dan lajur keluaran. Contohnya, jadual logik gerbang TIDAK ditunjukkan seperti berikut

Isyarat Jam Logik Input Logik Keluaran

Tinggi

01
Tinggi

1

0

Rajah Masa

Tingkah laku isyarat digital ditunjukkan dalam format domain masa, misalnya, jika kita menganggap TIDAK logik gerbang kebenaran rajah masa ditunjukkan sebagai berikut apabila jam tinggi, input rendah maka output menjadi tinggi. Begitu juga, apabila input tinggi maka output menjadi rendah.

Rajah Masa

Rajah Masa

Gerbang

Gerbang logik adalah komponen elektronik yang dilaksanakan menggunakan fungsi Boolean. Gerbang biasanya dilaksanakan menggunakan dioda, transistor, dan relay. Terdapat pelbagai jenis pintu masuk logik, DAN, ATAU, BUKAN, NANAD, NOR, XOR. Antaranya DAN, ATAU, BUKAN adalah gerbang asas dan NAND dan NOR adalah gerbang sejagat. Mari kita pertimbangkan representasi gerbang AND seperti di bawah, yang mempunyai 2 input dan satu output.


DAN Pintu

DAN Pintu

Isyarat Jam Logik Input 1 Logik Input 2 Logik Keluaran
Tinggi000
Tinggi010
Tinggi100
Tinggi111

Jadual kebenaran pintu DAN

Rajah Masa Gerbang DAN

Rajah Masa Gerbang DAN

Terdapat banyak cara dalam membina litar digital yang menggunakan pintu logik dengan membuat logik gabungan, litar logik berurutan, atau dengan peranti logik yang dapat diprogramkan yang menggunakan jadual carian, atau dengan menggunakan gabungan banyak IC, dll. Biasanya, mereka dirancang menggunakan format litar kombinasional dan turutan seperti yang ditunjukkan di bawah

Litar Logik Gabungan

Ia adalah gabungan pelbagai pintu masuk logik seperti AND, OR, NOT. Reka bentuk logik gabungan dibuat sedemikian rupa sehingga output bergantung pada input sekarang dan logiknya tidak bergantung pada masa. Litar logik gabungan dikelaskan kepada 3 jenis, ia adalah

Litar Logik Gabungan

Litar Logik Gabungan

Litar Berurutan

Reka bentuk litar berurutan berbeza dengan rangkaian gabungan. Dalam litar berurutan, logik output bergantung pada nilai input sekarang dan masa lalu. Ini juga terdiri dari elemen memori yang menyimpan pemprosesan dan data yang diproses. Litar berurutan dikelaskan kepada 2 jenis,

  • Litar Segerak
  • Litar tak segerak

Beberapa contoh litar berurutan adalah flip flop, jam , kaunter , dan lain-lain.

Rajah Litar Berurutan

Rajah Litar Berurutan

Reka Bentuk Litar Digital

Litar digital boleh dirancang dengan cara berikut

  • Menggunakan perwakilan sistem berurutan dan perwakilan sistem gabungan
  • Menggunakan kaedah matematik dengan mengurangkan algoritma redundansi logik seperti Peta K , Algebra Boolean , Algoritma QM, gambarajah keputusan binari, dll.
  • Menggunakan mesin aliran data yang terdiri daripada register dan bas atau wayar. Data disampaikan antara pelbagai komponen menggunakan bas dan daftar. Mesin-mesin ini direka menggunakan bahasa penerangan perkakasan seperti VHDL atau Verilog .
  • Komputer adalah mesin logik pemindahan daftar tujuan umum yang direka dengan menggunakan a mikroprogram dan pemproses mikrosesquencer.

Isu Reka Bentuk Litar Digital

Oleh kerana litar digital dibina dengan komponen analog seperti perintang, relay, transistor, dioda, sandal balik, dan lain-lain. Perlu diperhatikan bahawa komponen ini tidak mempengaruhi tingkah laku isyarat atau data semasa operasi litar digital. Berikut ini adalah masalah reka bentuk yang biasanya diperhatikan,

  • Masalah seperti gangguan mungkin berlaku kerana reka bentuk sistem yang tidak sesuai
  • Penyegerakan yang betul dari isyarat jam yang berbeza membawa kepada metastabiliti dalam litar
  • Litar digital dikira berulang kali kerana kekebalan bunyi yang tinggi.

Contoh Litar Digital

Berikut adalah contoh litar digital

  • Telefon bimbit
  • Radio
  • Kalkulator, dll.

Kelebihan

Berikut adalah kelebihannya

  • Ketepatan dan kebolehrograman tinggi
  • Mudah menyimpan data digital
  • Kebal terhadap bunyi bising
  • Banyak litar digital dapat disatukan pada satu IC
  • Sangat fleksibel
  • Kebolehpercayaan yang tinggi
  • Kadar penghantaran yang tinggi
  • Sangat selamat.

Kekurangan

Berikut adalah keburukannya

  • Mereka beroperasi hanya pada isyarat digital
  • Menggunakan lebih banyak tenaga daripada litar analog
  • Pelesapan haba lebih banyak
  • Kos yang tinggi.

Permohonan

Berikut adalah aplikasi

Soalan Lazim

1). Untuk apa litar digital digunakan?

Litar digital digunakan untuk melakukan operasi logik Boolean.

2). Bagaimana litar digital berfungsi?

Litar digital berfungsi dengan isyarat diskrit, yang ditunjukkan dalam bentuk binari 0 dan 1.

3). Apakah komponen asas litar digital?

Komponen asas litar digital adalah flip flop, diod, transistor, Gates, dll.

4). Apakah litar yang dibuat?

Litar elektronik terdiri dari sejumlah komponen pasif dan aktif, yang dihubungkan menggunakan wayar pengalir.

5). Namakan beberapa contoh komponen Aktif dan Pasif?

  • Contoh komponen aktif ialah diod, IC, tiub vakum triode, dll.
  • Contoh komponen pasif adalah perintang, kapasitor, induktor, transformer, dll.

6). Mengapa kita menggunakan perintang dalam litar?

Kami menggunakan perintang dalam litar untuk mengawal aliran arus.

Litar elektronik terdiri dari sejumlah komponen pasif dan aktif, yang dihubungkan menggunakan wayar pengalir. Mereka berdua jenis litar mereka adalah litar analog dan litar digital. Input ke litar analog adalah isyarat pemboleh ubah berterusan, yang memberikan maklumat isyarat seperti arus, voltan, dll. Isyarat input litar digital berada dalam format domain masa yang diskrit, yang ditunjukkan dalam '0' dan '1'. Ini memberikan kekuatan isyarat, nisbah bunyi, pelemahan, dan lain-lain sifat isyarat digital. Kelebihan utama menggunakan litar digital ialah mudah dilaksanakan dan difahami.