La elettronica digitale, È un campo dell'elettronica che prevede lo studio dei segnali digitali al fine di elaborare e controllare vari sistemi e sottosistemi, in contrasto con l'elettronica analogica e i segnali analogici. Quindi, se vuoi saperne di più su questo argomento e su tutti i suoi punti rilevanti, continua a leggere questo articolo.
Cos'è l'elettronica digitale? e le sue basi principali.
Cos'è l'elettronica digitale?
Possiamo dire che esistono due diversi tipi di segnale, uno è analogico o continuo e un altro è digitale o anche discreto. Pertanto, il campo della scienza o della ricerca nelle aree ingegneristiche è chiamato rispettivamente elettronica analogica e digitale. Quindi ora nell'area del elettronica digitale, è importante comprendere l'ampia gamma di applicazioni che ha.
Quindi, dall'elettronica industriale a certi campi della comunicazione, dai microsistemi integrati alle apparecchiature militari. Quindi, forse il principale vantaggio più rivoluzionario dell'elettronica, la diminuzione delle dimensioni e il miglioramento della tecnologia.
La elettronica digitale, Si tratta di quei sistemi elettronici che utilizzano un segnale digitale al posto di quello analogico. Questa stessa è la rappresentazione più comune dell'algebra booleana ed è la base di tutti i circuiti digitali per computer e qualsiasi prodotto di consumo, come i telefoni cellulari.
L'unità più importante e comune del elettronica digitale, è la porta logica. Diverse porte logiche, fino a decine di migliaia, vengono messe insieme in modo da poter creare sistemi più complessi di quelli conosciuti. Il complesso sistema digitale di questo tipo di elettronica è comunemente noto come circuito digitale. Per gran parte degli ingegneri elettronici, i termini di «circuito digitale«,» Logica »e« sistema digitale », possono essere scambiati all'interno del contesto che ci parla di circuiti digitali.
costruzione
Un circuito digitale può essere naturalmente costruito da piccoli circuiti elettrici noti come porte logiche, che possono essere utilizzati per creare una logica combinata. Tutte le porte logiche sono progettate per svolgere una funzione logica booleana quando agisce su alcuni segnali.
Una porta logica è solitamente generata da uno o più interruttori controllati elettricamente, che sono transistor, ma le valvole termoioniche hanno avuto un uso storico. L'uscita di una porta logica, a sua volta, può controllare o alimentare più porte logiche.
Un altro modo di guardare un circuito digitale è la costruzione da tabelle di ricerca, alcuni sono venduti come "dispositivi logici programmabili", sebbene ci siano altri tipi di PLD. Le tabelle di ricerca possono impiegare le stesse funzioni delle macchine basate su porte logiche, tuttavia possono essere facilmente programmate senza modificare il cablaggio.
Ciò significa che un progettista di solito può riparare gli errori di progettazione senza la necessità di modificare la disposizione dei cavi. Quindi, nei prodotti di piccolo volume, i dispositivi logici programmabili possono essere la soluzione più utilizzata. Pertanto, sono spesso progettati da ingegneri che utilizzano software di automazione della progettazione elettronica.
I circuiti integrati sono costituiti da diversi transistor su un chip di silicone e sono il modo meno costoso per creare le porte logiche più interconnesse.
I circuiti integrati si trovano generalmente incorporati in un circuito stampato, che è una scheda che ha componenti elettrici e si collega con tracce di rame.
disegno
D'altra parte, abbiamo che gli ingegneri utilizzano molti metodi per ridurre la ridondanza logica al fine di ridurre al minimo la complessità dei circuiti.
Ridurre la complessità di questo componente e i potenziali errori, quindi, tende spesso a ridurre i costi. La ridondanza logica può essere eliminata utilizzando diverse tecniche ben note, come i diagrammi decisionali binari, le mappe di Karnaugh, l'algebra booleana e il metodo euristico computazionale.
I sistemi integrati con microcontrollori e controllori logici programmabili sono normalmente utilizzati per implementare la logica digitale in sistemi complessi che necessitano di prestazioni ottimali. Quindi questi sistemi sono solitamente programmati da ingegneri del software o elettricisti, con l'uso del linguaggio ladder.
Conosciamo i vantaggi che porta l'uso dell'elettronica digitale.
Rappresentazione
Queste rappresentazioni sono cruciali per la progettazione di circuiti digitali di un ingegnere. Per scegliere le rappresentazioni, gli ingegneri considerano i tipi di sistemi digitali. Il modo più comune per rappresentare i circuiti è tramite un insieme equivalente di porte logiche.
Ogni simbolo logico è rappresentato da una forma diversa. L'attuale set di forme è stato introdotto nel 1984 in conformità allo standard IEEE/ANSI 91-1984 ed è attualmente uno dei più utilizzati dai produttori di circuiti integrati. Un altro modo per costruire un sistema di interruttori elettronici equivalente. Che può essere rappresentato come una tabella di verità.
Una gran parte dei sistemi digitali può essere suddivisa in sistemi combinatori e sequenziali. All'interno di un sistema combinatorio, lo stesso output viene sempre presentato quando vengono forniti gli stessi input.
Un sistema sequenziale è combinatorio con diverse uscite restituite come ingressi. Ciò fa sì che le macchine digitali eseguano una sequenza di operazioni.
Un sistema sequenziale più elementare è senza dubbio il flip flop, che è un meccanismo che rappresenta una cifra binaria o "bit". I sistemi sequenziali sono generalmente progettati come una macchina a stati. In questo modo, gli ingegneri possono progettare il comportamento grezzo di un sistema e persino testarlo all'interno di una simulazione, tenendo conto dei dettagli delle funzioni logiche.
Per la simulazione logica, tutte le rappresentazioni dei circuiti digitali hanno formati di file digitali, che possono essere elaborati da tutti i programmatori di computer esperti.
Vantaggi dell'elettronica digitale
- Innanzitutto abbiamo che i circuiti elettronici digitali sono relativamente facili da progettare.
- Hanno la massima precisione e programmabilità.
- I segnali trasmessi non si degradano su lunghe distanze.
- Inoltre, questi segnali digitali possono essere facilmente memorizzati.
- L'elettronica digitale è relativamente più immune da "errore" e "rumore". Tuttavia, in alcuni casi di progetti ad alta velocità, qualsiasi rumore minimo può portare a un errore nel segnale.
- Si possono realizzare più circuiti digitali su chip integrati; Questo ci aiuterà ad ottenere sistemi complessi in una dimensione più piccola.
- La tensione all'interno di qualsiasi punto del circuito digitale può essere inferiore o superiore; quindi c'è meno possibilità di confusione.
- I circuiti digitali sono più affidabili perché la loro uscita è invariante nel tempo, mentre i circuiti analogici possono modificare l'uscita con l'ambiente.
- È più sicuro e la velocità di trasmissione è molto più alta con una larghezza di banda più ampia.
Importanza dell'elettronica digitale
Esistono più campi dell'ingegneria elettrica nell'area dell'informatica e dell'ingegneria. Ciò richiede la necessità di essere in grado di creare una cornice digitale.
Gli ingegneri informatici hanno ampie informazioni nel campo dell'elettricità, della progettazione del software e dell'integrazione di hardware e software invece di un singolo campo dell'elettricità.
Lo scopo di questo è piuttosto ampio, dal momento che ha la progettazione di microcontrollori, personal computer, microprocessori e super computer.
Nell'ambito dell'elettronica digitale utilizza il VLSI (Very Large Scale Integration) che ha ridotto le dimensioni e l'area completa dei circuiti stampati. Ciò migliora la precisione e le prestazioni del sistema.
E per scopi di comunicazione, i sistemi digitali hanno il vantaggio significativo nella crittografia dei dati. La trasmissione dei dati rimane sicura e protetta. Questi sono i fattori predominanti che riflettono l'importanza del flusso dell'elettronica digitale, anche con grandi progetti futuri.
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