La digitálna elektronikaJe to oblasť elektroniky, ktorá zahŕňa štúdium digitálnych signálov, aby boli schopné spracovať a ovládať rôzne systémy a subsystémy, ktoré sú v kontraste k analógovej elektronike a analógovým signálom. Ak sa teda chcete dozvedieť viac o tejto téme a všetkých jej relevantných bodoch, pokračujte v čítaní tohto článku.
Čo je digitálna elektronika? a jeho hlavné základy.
Čo je digitálna elektronika?
Môžeme povedať, že existujú dva rôzne typy signálov, jeden je analógový alebo spojitý a druhý je digitálny alebo diskrétny. Preto sa veda alebo výskum v technických oblastiach nazýva analógová a digitálna elektronika. Takže teraz v oblasti digitálna elektronika, je dôležité porozumieť širokému spektru aplikácií, ktoré má.
Od priemyselnej elektroniky po určité oblasti komunikácie, od integrovaných mikrosystémov po vojenské vybavenie. Teda asi hlavná najrevolučnejšia výhoda elektroniky, zmenšenie veľkosti a vylepšenie technológie.
La digitálna elektronika„Ide o tie elektronické systémy, ktoré namiesto analógového používajú digitálny signál. To isté je najbežnejšou reprezentáciou booleovskej algebry a je základom všetkých digitálnych obvodov pre počítače a akýkoľvek spotrebný výrobok, ako sú mobilné telefóny.
Najdôležitejšia a najbežnejšia jednotka digitálna elektronika, je to logická brána. Rôzne logické brány, až desaťtisíce, sú zostavené tak, aby bolo možné vytvárať komplexnejšie systémy, ako sú známe. Zložitý digitálny systém tohto druhu elektroniky je bežne známy ako digitálny obvod. Pre veľkú časť elektronických inžinierov platia podmienky «digitálny obvod"," Logika "a" digitálny systém "je možné zamieňať v kontexte, ktorý nám hovorí o digitálnych obvodoch.
Stavba
Digitálny obvod môže byť prirodzene zostavený z malých elektrických obvodov známych ako logické brány, ktoré je možné použiť na vytvorenie kombinovanej logiky. Všetky logické brány sú navrhnuté tak, aby dokázali vykonávať booleovskú logickú funkciu, keď pôsobia na niektoré signály.
Logická brána je obvykle generovaná z jedného alebo viacerých elektricky ovládaných spínačov, ktorými sú tranzistory, ale termionické ventily majú historické využitie. Výstup logickej brány môže zase ovládať alebo napájať viac logických brán.
Ďalším spôsobom, ako sa pozrieť na digitálny obvod, je konštrukcia z vyhľadávacích tabuliek, niektoré sa predávajú ako „programovateľné logické zariadenia“, aj keď existujú aj iné typy PLD. Vyhľadávacie tabuľky môžu využívať rovnaké funkcie ako stroje založené na logickej bráne, dajú sa však ľahko naprogramovať bez zmeny zapojenia.
To znamená, že projektant môže zvyčajne opraviť chyby v návrhu bez toho, aby musel meniť rozloženie káblov. V maloobjemových produktoch teda môžu byť najpoužívanejším riešením logické zariadenia, ktoré sú programovateľné. Preto ich často navrhujú inžinieri pomocou softvéru na automatizáciu elektronického navrhovania.
Integrované obvody sa skladajú z niekoľkých tranzistorov na silikónovom čipe a sú najlacnejším spôsobom, ako vytvoriť najviac prepojené logické brány.
Integrované obvody sa spravidla nachádzajú vložené do dosky s plošnými spojmi, čo je doska, ktorá má elektrické súčiastky a je prepojená so stopami medi.
dizajn
Na druhej strane máme, že inžinieri používajú mnoho metód na zníženie logickej redundancie, aby minimalizovali zložitosť obvodov.
Zníženie zložitosti tejto súčasti a možných chýb preto často vedie k zníženiu nákladov. Logickú redundanciu je možné odstrániť pomocou niekoľkých známych techník, ako sú binárne rozhodovacie diagramy, Karnaughove mapy, booleovská algebra a výpočtová heuristická metóda.
Integrované systémy s mikrokontrolérmi a programovateľnými logickými automatmi sa bežne používajú na implementáciu digitálnej logiky v komplexných systémoch, ktoré vyžadujú optimálny výkon. Tieto systémy sú teda zvyčajne programované softvérovými inžiniermi alebo elektrikármi s použitím jazyka rebríka.
Poznáme výhody, ktoré používanie digitálnej elektroniky prináša.
Zastúpenie
Tieto reprezentácie sú rozhodujúce pre návrh digitálneho obvodu inžiniera. Pri výbere reprezentácií inžinieri zvažujú typy digitálnych systémov. Najbežnejším spôsobom znázornenia obvodov je ekvivalentná sada logických brán.
Každý logický symbol je reprezentovaný inou formou. Skutočný súbor tvarov bol predstavený v roku 1984 v súlade s normou IEEE / ANSI 91-1984 a v súčasnosti je jedným z najpoužívanejších výrobcov integrovaných obvodov. Ďalší spôsob, ako vytvoriť ekvivalentný elektronický spínací systém. Čo môže byť reprezentované ako tabuľka pravdy.
Veľkú časť digitálnych systémov je možné rozdeliť na kombinačné a sekvenčné systémy. V kombinačnom systéme je vždy prezentovaný rovnaký výstup, ak sú zadané rovnaké vstupy.
Sekvenčný systém je kombinačný s niekoľkými výstupmi spätnými ako vstupy. To spôsobuje, že digitálne stroje vykonávajú postupnosť operácií.
Základnejším sekvenčným systémom je nepochybne flip flop, čo je mechanizmus, ktorý predstavuje binárnu číslicu alebo „bit“. Sekvenčné systémy sú spravidla navrhnuté ako stavový automat. Týmto spôsobom môžu inžinieri navrhnúť surové správanie systému a dokonca ho otestovať v rámci simulácie, pričom zohľadnia detaily logických funkcií.
Na logickú simuláciu majú všetky reprezentácie digitálnych obvodov formáty digitálnych súborov, ktoré môžu spracovať všetci znalí počítačoví programátori.
Výhody digitálnej elektroniky
- Najprv sme zistili, že navrhovanie digitálnych elektronických obvodov je relatívne jednoduché.
- Majú najvyššiu presnosť a programovateľnosť.
- Vysielané signály sa nedegradujú na dlhé vzdialenosti.
- Tieto digitálne signály je tiež možné ľahko uložiť.
- Digitálna elektronika je relatívne odolnejšia voči „chybám“ a „šumu“. V určitých prípadoch vysokorýchlostných prevedení však môže akýkoľvek minimálny šum viesť k chybe signálu.
- Na integrovaných čipoch je možné vyrobiť viac digitálnych obvodov; To nám pomôže získať komplexné systémy v menšej veľkosti.
- Napätie v ktoromkoľvek bode digitálneho obvodu môže byť nižšie alebo vyššie; takže je menšia pravdepodobnosť zámeny.
- Digitálne obvody sú spoľahlivejšie, pretože ich výstup je časovo nemenný, zatiaľ čo analógové obvody môžu meniť výstup s prostredím.
- Je to bezpečnejšie a prenosová rýchlosť je oveľa väčšia so širšou šírkou pásma.
Význam digitálnej elektroniky
V oblasti počítačovej vedy a inžinierstva existuje niekoľko oblastí elektrotechniky. To si vyžaduje nevyhnutnosť vytvorenia digitálneho rámca.
Počítačoví inžinieri majú namiesto jedinej oblasti elektriny rozsiahle informácie v oblasti elektrickej energie, dizajnu softvéru a integrácie hardvéru a softvéru.
Rozsah je dosť veľký, pretože má dizajn mikrokontrolérov, osobných počítačov, mikroprocesorov a super počítačov.
V oblasti digitálnej elektroniky používa VLSI (Very Large Scale Integration), ktorá zmenšila veľkosť a celú plochu dosiek plošných spojov. To zvyšuje presnosť a výkon systému.
A na komunikačné účely majú digitálne systémy významnú výhodu v šifrovaní údajov. Prenos údajov zostáva bezpečný. Toto sú prevládajúce faktory, ktoré odrážajú dôležitosť toku digitálnej elektroniky, a to aj pri veľkých budúcich projektoch.
Ak sa vám tento článok páčil a bol nápomocný, pozývame vás na návštevu našej webovej stránky, kde sa dozviete viac zaujímavých informácií, ktoré by vám mohli pomôcť v elektronike, ako je Čo je technológia pre deti? úvod do metódy. Na druhej strane, ak sa chcete dozvedieť viac o tejto téme, ponecháme vám nasledujúce video, aby ste získali ďalšie informácie.