La デジタル電子、それは、アナログ電子機器やアナログ信号とは対照的に、さまざまなシステムやサブシステムを処理および制御できるようにするためのデジタル信号の研究を含む電子機器の分野です。 したがって、このトピックとそれに関連するすべてのポイントについて詳しく知りたい場合は、この記事を読み続けてください。
デジタルエレクトロニクスとは何ですか？ とその主な拠点。
デジタルエレクトロニクスとは何ですか？
信号にはXNUMXつの異なるタイプがあり、XNUMXつはアナログまたは連続であり、もうXNUMXつはデジタルまたはディスクリートであると言えます。 したがって、工学分野の科学または研究分野は、それぞれアナログおよびデジタルエレクトロニクスと呼ばれます。 だから今、 デジタル電子、 それが持つ幅広いアプリケーションを理解することが重要です。
したがって、産業用電子機器から特定の通信分野まで、統合されたマイクロシステムから軍用装備品まで。 したがって、おそらくエレクトロニクスの最も革新的な主な利点は、サイズの縮小と技術の向上です。
La デジタル電子、それはアナログ信号の代わりにデジタル信号を使用するそれらの電子システムについてです。 これはブール代数の最も一般的な表現であり、コンピューターおよび携帯電話などの消費者製品のすべてのデジタル回路の基礎となります。
の最も重要で一般的な単位 デジタル電子、 それは論理ゲートです。 最大数万のさまざまな論理ゲートが組み合わされているため、既知よりも複雑なシステムを作成できます。 このタイプの電子機器の複雑なデジタルシステムは、一般にデジタル回路として知られています。 電子エンジニアの大部分にとって、«の条件デジタル回路「」、「ロジック」、「デジタルシステム」は、デジタル回路について説明するコンテキスト内で交換できます。
建設
デジタル回路は当然、論理ゲートと呼ばれる小さな電気回路から構築できます。これを使用して、結合された論理を作成できます。 すべての論理ゲートは、一部の信号に作用するときにブール論理関数を実行できるように設計されています。
論理ゲートは通常、トランジスタであるXNUMXつまたは複数の電気的に制御されるスイッチから生成されますが、熱電子バルブは歴史的に使用されてきました。 論理ゲートの出力は、さらに多くの論理ゲートを制御または供給することができます。
デジタル回路を見る別の方法は、ルックアップテーブルからの構築です。他のタイプのPLDもありますが、「プログラマブルロジックデバイス」として販売されているものもあります。 ルックアップテーブルは、論理ゲートベースのマシンと同じ機能を使用できますが、配線を変更せずに簡単にプログラムできます。
これは、設計者が通常、ケーブルレイアウトを変更することなく設計エラーを修復できることを意味します。 したがって、少量の製品では、プログラマブルのロジックデバイスが最も広く使用されているソリューションになる可能性があります。 したがって、それらは多くの場合、電子設計自動化ソフトウェアを使用してエンジニアによって設計されます。
集積回路は、シリコンチップ上の複数のトランジスタで構成されており、最も相互接続された論理ゲートを作成するための最も安価な方法です。
集積回路は一般に、電気部品を備え、微量の銅と接続する基板であるプリント回路基板に埋め込まれています。
デザイン
一方、エンジニアは、回路の複雑さを最小限に抑えるために、論理的な冗長性を減らすために多くの方法を使用しています。
したがって、このコンポーネントの複雑さと潜在的なエラーを減らすと、多くの場合、コストが削減される傾向があります。 二分決定図、カルノー図、ブール代数、計算ヒューリスティック手法など、いくつかのよく知られた手法を使用して、論理的な冗長性を排除できます。
マイクロコントローラーとプログラマブルロジックコントローラーを備えた統合システムは、通常、最適なパフォーマンスを必要とする複雑なシステムにデジタルロジックを実装するために使用されます。 したがって、これらのシステムは通常、ラダー言語を使用してソフトウェアエンジニアまたは電気技師によってプログラムされます。
デジタル電子機器の使用がもたらす利点を教えてください。
表現
これらの表現は、エンジニアのデジタル回路設計にとって非常に重要です。 表現を選択するために、エンジニアはデジタルシステムの種類を検討します。 回路を表す最も一般的な方法は、同等の論理ゲートのセットを使用することです。
各論理記号は、異なる形式で表されます。 実際の形状のセットは、IEEE / ANSI規格1984-91に従って1984年に導入され、現在、集積回路のメーカーによって最も広く使用されているもののXNUMXつです。 同等の電子スイッチシステムを構築する別の方法。 これは真理値表として表すことができます。
デジタルシステムの大部分は、組み合わせシステムと順次システムに分けることができます。 組み合わせシステム内では、同じ入力が与えられると、常に同じ出力が表示されます。
シーケンシャルシステムは、複数の出力が入力としてフィードバックされる組み合わせシステムです。 これにより、デジタルマシンは一連の操作を実行します。
より基本的なシーケンシャルシステムは、間違いなくフリップフロップです。これは、XNUMX桁の数字または「ビット」を表すメカニズムです。 シーケンシャルシステムは通常、ステートマシンとして設計されています。 このようにして、エンジニアはシステムの生の動作を設計し、論理関数の詳細を考慮してシミュレーション内でテストすることもできます。
論理シミュレーションの場合、すべてのデジタル回路表現にはデジタルファイル形式があり、知識のあるすべてのコンピュータープログラマーが処理できます。
デジタルエレクトロニクスの利点
- まず、デジタル電子回路の設計は比較的簡単です。
- それらは最高の精度とプログラム可能性を持っています。
- 送信信号は長距離で劣化しません。
- また、これらのデジタル信号は簡単に保存できます。
- デジタル電子機器は、「エラー」や「ノイズ」に対して比較的耐性があります。 ただし、高速設計の特定のケースでは、最小限のノイズが信号のエラーにつながる可能性があります。
- より多くのデジタル回路を集積チップ上に作ることができます。 これは、より小さなサイズで複雑なシステムを取得するのに役立ちます。
- デジタル回路の任意のポイント内の電圧は、低くても高くてもかまいません。 したがって、混乱の可能性が少なくなります。
- デジタル回路は出力が時不変であるため信頼性が高く、アナログ回路は環境に応じて出力を変更できます。
- それはより安全であり、伝送速度はより広い帯域幅ではるかに高くなります。
デジタルエレクトロニクスの重要性
コンピュータサイエンスとエンジニアリングの分野には、電気工学の複数の分野があります。 これには、デジタルフレームを作成できる必要があります。
コンピューターエンジニアは、単一の電気分野ではなく、電気、ソフトウェア設計、ハードウェアとソフトウェアの統合の分野で広範な情報を持っています。
マイクロコントローラー、パーソナルコンピューター、マイクロプロセッサー、スーパーコンピューターの設計があるため、この範囲は非常に広いです。
デジタルエレクトロニクスの分野では、回路基板のサイズと全体の面積を縮小したVLSI（超大規模集積回路）を使用しています。 これにより、システムの精度とパフォーマンスが向上します。
また、通信の目的で、デジタルシステムはデータの暗号化において大きな利点があります。 データ送信は安全で安全なままです。 これらは、デジタルエレクトロニクスの流れの重要性を反映する主要な要因であり、将来の大規模なプロジェクトでも同様です。
この記事が気に入って参考になった場合は、当社のWebサイトにアクセスして、電子機器の現状に役立つ可能性のある、より興味深い情報を学ぶことをお勧めします。 子供のためのテクノロジーとは何ですか？ メソッドの紹介。 一方、このテーマについてもっと知りたい場合は、次のビデオを残して詳細を確認してください。