La الكتروني رقمي، هو مجال من مجالات الإلكترونيات يتضمن دراسة الإشارات الرقمية من أجل معالجة مختلف الأنظمة والأنظمة الفرعية والتحكم فيها ، على النقيض من الإلكترونيات التناظرية والإشارات التناظرية. لذا ، إذا كنت تريد معرفة المزيد عن هذا الموضوع وجميع النقاط ذات الصلة به ، فاستمر في قراءة هذا المقال.
ما هي الالكترونيات الرقمية؟ وقواعدها الرئيسية.
ما هي الإلكترونيات الرقمية؟
يمكننا القول أن هناك نوعين مختلفين من الإشارات ، أحدهما تناظري أو مستمر والآخر رقمي أو منفصل أيضًا. لذلك ، يُطلق على مجال العلوم أو البحث في المجالات الهندسية الإلكترونيات التناظرية والرقمية على التوالي. حتى الآن في منطقة الإلكترونية الرقمية ، من المهم فهم النطاق الواسع من التطبيقات التي يمتلكها.
هذا هو الحال من الإلكترونيات الصناعية إلى مجالات معينة من الاتصالات ، من الأنظمة الدقيقة المتكاملة إلى المعدات العسكرية. وبالتالي ، ربما تكون الميزة الرئيسية الأكثر ثورية للإلكترونيات هي انخفاض الحجم وتحسين التكنولوجيا.
La الكتروني رقمي، إنه يتعلق بتلك الأنظمة الإلكترونية التي تستخدم الإشارة الرقمية بدلاً من الإشارة التناظرية. هذا هو التمثيل الأكثر شيوعًا للجبر البولي وهو أساس جميع الدوائر الرقمية لأجهزة الكمبيوتر وأي منتج استهلاكي ، مثل الهواتف المحمولة.
الوحدة الأكثر أهمية والأكثر شيوعًا في الإلكترونية الرقمية ، إنها البوابة المنطقية. يتم وضع بوابات منطقية مختلفة ، تصل إلى عشرات الآلاف ، معًا بحيث يمكن إنشاء أنظمة أكثر تعقيدًا مما هو معروف. يُعرف النظام الرقمي المعقد لهذا النوع من الإلكترونيات عمومًا باسم الدائرة الرقمية. بالنسبة لجزء كبير من مهندسي الإلكترونيات ، فإن شروط «دارة رقميةيمكن تبادل «المنطق» و «النظام الرقمي» ضمن السياق الذي يتحدث إلينا عن الدوائر الرقمية.
إنشاءات
يمكن أن تُبنى الدائرة الرقمية بشكل طبيعي من دوائر كهربائية صغيرة تُعرف بالبوابات المنطقية ، والتي يمكن استخدامها لإنشاء منطق مشترك. تم تصميم جميع البوابات المنطقية لتكون قادرة على أداء وظيفة منطقية عندما تعمل على بعض الإشارات.
عادة ما يتم إنشاء البوابة المنطقية من واحد أو أكثر من المفاتيح التي يتم التحكم فيها كهربائيًا ، وهي عبارة عن ترانزستورات ، ولكن الصمامات الحرارية لها استخدامات تاريخية. يمكن لمخرج البوابة المنطقية بدوره التحكم أو تغذية المزيد من البوابات المنطقية.
هناك طريقة أخرى للنظر إلى الدائرة الرقمية وهي البناء من جداول البحث ، ويباع بعضها كـ "أجهزة منطقية قابلة للبرمجة" ، على الرغم من وجود أنواع أخرى من PLD. يمكن أن تستخدم جداول البحث نفس وظائف الآلات القائمة على البوابة المنطقية ، ومع ذلك يمكن برمجتها بسهولة دون تغيير الأسلاك.
هذا يعني أن المصمم يمكنه عادةً إصلاح أخطاء التصميم دون الحاجة إلى تغيير تخطيط الكبل. لذلك في المنتجات صغيرة الحجم ، يمكن أن تكون الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة هي الحل الأكثر استخدامًا. وبالتالي ، غالبًا ما يتم تصميمها من قبل المهندسين باستخدام برامج أتمتة التصميم الإلكتروني.
تتكون الدوائر المتكاملة من عدة ترانزستورات على شريحة سيليكون وهي الطريقة الأقل تكلفة لإنشاء أكثر البوابات المنطقية ترابطاً.
توجد الدوائر المتكاملة بشكل عام مدمجة في لوحة دوائر مطبوعة ، وهي عبارة عن لوحة بها مكونات كهربائية وتتصل بآثار من النحاس.
تصميم
من ناحية أخرى ، لدينا أن المهندسين يستخدمون العديد من الطرق ليكونوا قادرين على تقليل التكرار المنطقي من أجل تقليل تعقيد الدوائر.
لذلك ، غالبًا ما يؤدي تقليل تعقيد هذا المكون والأخطاء المحتملة إلى تقليل التكاليف. يمكن التخلص من التكرار المنطقي باستخدام العديد من التقنيات المعروفة ، مثل الرسوم البيانية للقرار الثنائي ، وخرائط كارنو ، والجبر المنطقي ، والطريقة الحسابية التجريبية.
عادةً ما تُستخدم الأنظمة المتكاملة مع وحدات التحكم الدقيقة وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لتنفيذ المنطق الرقمي في الأنظمة المعقدة التي تحتاج إلى الأداء الأمثل. لذلك عادة ما يتم برمجة هذه الأنظمة بواسطة مهندسي البرمجيات أو كهربائيين ، باستخدام لغة السلم.
دعنا نعرف المزايا التي يجلبها استخدام الإلكترونيات الرقمية.
التمثيل
هذه التمثيلات ضرورية لتصميم الدوائر الرقمية للمهندس. من أجل اختيار التمثيلات ، يأخذ المهندسون بعين الاعتبار أنواع الأنظمة الرقمية. الطريقة الأكثر شيوعًا لتمثيل الدوائر هي عن طريق مجموعة مكافئة من البوابات المنطقية.
يتم تمثيل كل رمز منطقي بشكل مختلف. تم تقديم المجموعة الفعلية من الأشكال في عام 1984 وفقًا لمعيار IEEE / ANSI 91-1984 وهي حاليًا واحدة من أكثر الشركات المستخدمة على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة للدوائر المتكاملة. طريقة أخرى لبناء نظام تبديل إلكتروني مكافئ. والتي يمكن تمثيلها كجدول الحقيقة.
يمكن تقسيم جزء كبير من الأنظمة الرقمية إلى أنظمة توافقية ومتسلسلة. داخل النظام التوافقي ، يتم تقديم نفس المخرجات دائمًا عند تقديم نفس المدخلات.
النظام المتسلسل هو نظام توليفي مع العديد من المخرجات التي يتم تغذيتها كمدخلات. يؤدي هذا إلى قيام الآلات الرقمية بسلسلة من العمليات.
النظام المتسلسل الأساسي هو بلا شك flip flop ، وهو آلية تمثل رقمًا ثنائيًا أو "بت". تم تصميم الأنظمة المتسلسلة بشكل عام كآلة حالة. بهذه الطريقة ، يمكن للمهندسين تصميم السلوك الخام لنظام ما وحتى اختباره ضمن محاكاة ، مع مراعاة تفاصيل وظائف المنطق.
للمحاكاة المنطقية ، تحتوي جميع تمثيلات الدوائر الرقمية على تنسيقات ملفات رقمية ، والتي يمكن معالجتها بواسطة جميع مبرمجي الكمبيوتر ذوي الخبرة.
مزايا الإلكترونيات الرقمية
- أولاً ، لدينا أن الدوائر الإلكترونية الرقمية سهلة التصميم نسبيًا.
- لديهم أعلى دقة وقابلية للبرمجة.
- لا تتحلل الإشارات المرسلة عبر مسافات طويلة.
- أيضا ، يمكن تخزين هذه الإشارات الرقمية بسهولة.
- تعتبر الإلكترونيات الرقمية أكثر مناعة نسبيًا من "الخطأ" و "الضجيج". ومع ذلك ، في حالات معينة من التصميمات عالية السرعة ، يمكن أن يؤدي أي ضجيج ضئيل إلى خطأ في الإشارة.
- يمكن تصنيع المزيد من الدوائر الرقمية على شرائح متكاملة ؛ سيساعدنا هذا في الحصول على أنظمة معقدة بحجم أصغر.
- يمكن أن يكون الجهد داخل أي نقطة في الدائرة الرقمية أقل أو أعلى ؛ لذلك هناك فرصة أقل للارتباك.
- تعد الدوائر الرقمية أكثر موثوقية لأن إخراجها ثابت للوقت ، بينما يمكن للدوائر التناظرية تغيير الناتج مع البيئة.
- إنه أكثر أمانًا ومعدل الإرسال أعلى بكثير مع عرض نطاق أوسع.
أهمية الإلكترونيات الرقمية
هناك مجالات متعددة للهندسة الكهربائية في مجال علوم وهندسة الكمبيوتر. وهذا يتطلب ضرورة التمكن من إنشاء إطار رقمي.
يمتلك مهندسو الكمبيوتر معلومات شاملة في مجال الكهرباء وتصميم البرامج وتكامل الأجهزة والبرامج بدلاً من مجال واحد للكهرباء.
نطاق هذا كبير جدًا ، نظرًا لأنه يحتوي على تصميم متحكمات دقيقة وأجهزة كمبيوتر شخصية ومعالجات دقيقة وأجهزة كمبيوتر فائقة.
في مجال الإلكترونيات الرقمية ، تستخدم VLSI (تكامل واسع النطاق جدًا) مما أدى إلى تقليل الحجم والمساحة الكاملة للوحات الدوائر. هذا يحسن دقة وأداء النظام.
ولأغراض الاتصال ، تتمتع الأنظمة الرقمية بميزة كبيرة في تشفير البيانات. يظل نقل البيانات آمنًا ومأمونًا. هذه هي العوامل السائدة التي تعكس أهمية تدفق الإلكترونيات الرقمية ، وكذلك مع المشاريع المستقبلية الكبيرة.
إذا أعجبك هذا المقال وكان مفيدًا ، فنحن ندعوك لزيارة موقعنا على الإنترنت لمعرفة المزيد من المعلومات الشيقة التي قد تكون مفيدة لك حول الإلكترونيات كما هي ما هي التكنولوجيا للأطفال؟ مقدمة عن الطريقة. من ناحية أخرى ، إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الموضوع ، نترك لك الفيديو التالي للحصول على مزيد من المعلومات.