ดิจิตอลอิเล็กทรอนิคส์ รู้หลักการพื้นฐาน!

La ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์, เป็นสาขาอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาสัญญาณดิจิทัลเพื่อประมวลผลและควบคุมระบบและระบบย่อยต่างๆ โดยตัดกันกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แอนะล็อกและสัญญาณแอนะล็อก ดังนั้น หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้และประเด็นที่เกี่ยวข้องทั้งหมด โปรดอ่านบทความนี้ต่อ

Digital Electronics คืออะไร?

เราสามารถพูดได้ว่ามีสัญญาณที่แตกต่างกันสองประเภท แบบหนึ่งเป็นแบบแอนะล็อกหรือแบบต่อเนื่อง และอีกแบบเป็นแบบดิจิทัลหรือไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นสาขาวิทยาศาสตร์หรือการวิจัยในสาขาวิศวกรรมจึงเรียกว่าอิเล็กทรอนิกส์แอนะล็อกและดิจิทัลตามลำดับ ดังนั้นตอนนี้ในพื้นที่ของ ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์, สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจการใช้งานที่หลากหลาย

ดังนั้น ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมไปจนถึงการสื่อสารบางสาขา ตั้งแต่ระบบไมโครแบบบูรณาการไปจนถึงอุปกรณ์ทางทหาร ดังนั้นอาจเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดในการปฏิวัติทางอิเล็กทรอนิกส์ การลดขนาดและการพัฒนาเทคโนโลยี

La ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์, เป็นเรื่องเกี่ยวกับระบบอิเล็กทรอนิกส์เหล่านั้นที่ใช้สัญญาณดิจิตอลแทนสัญญาณแอนะล็อก แบบเดียวกันนี้เป็นตัวแทนพีชคณิตแบบบูลที่พบบ่อยที่สุด และเป็นพื้นฐานของวงจรดิจิทัลทั้งหมดสำหรับคอมพิวเตอร์และสินค้าอุปโภคบริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือ

หน่วยที่สำคัญและธรรมดาที่สุดของ ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์, มันคือประตูตรรกะ ลอจิกเกทที่แตกต่างกัน มากถึงหลายหมื่น ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้สามารถสร้างระบบที่ซับซ้อนกว่าที่รู้ได้ ระบบดิจิทัลที่ซับซ้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทนี้มักเรียกว่าวงจรดิจิทัล สำหรับวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ เงื่อนไขของ «วงจรดิจิตอล"," ลอจิก "และ" ระบบดิจิทัล "สามารถแลกเปลี่ยนกันได้ภายในบริบทที่บอกเราเกี่ยวกับวงจรดิจิทัล

การก่อสร้าง

ตามธรรมชาติแล้ว วงจรดิจิทัลสามารถสร้างขึ้นจากวงจรไฟฟ้าขนาดเล็กที่เรียกว่าลอจิกเกท ซึ่งสามารถใช้สร้างลอจิกแบบรวมได้ ลอจิกเกททั้งหมดได้รับการออกแบบเพื่อทำหน้าที่ลอจิกบูลีนเมื่อทำหน้าที่กับสัญญาณบางตัว

ประตูลอจิกมักจะสร้างจากสวิตช์ควบคุมด้วยไฟฟ้าตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ แต่วาล์วเทอร์มิโอนิกมีการใช้งานในอดีต ในทางกลับกัน เอาต์พุตของลอจิกเกตสามารถควบคุมหรือป้อนลอจิกเกทได้มากขึ้น

อีกวิธีหนึ่งในการดูวงจรดิจิทัลคือการสร้างจากตารางค้นหา ซึ่งบางส่วนขายเป็น "อุปกรณ์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้" แม้ว่าจะมี PLD ประเภทอื่นๆ ตารางค้นหาสามารถใช้ฟังก์ชันเดียวกับเครื่องที่ใช้ลอจิกเกท แต่สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเปลี่ยนสายไฟ

ซึ่งหมายความว่านักออกแบบสามารถซ่อมแซมข้อผิดพลาดในการออกแบบได้โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเลย์เอาต์ของสายเคเบิล ดังนั้นในผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณน้อย อุปกรณ์ลอจิกที่สามารถตั้งโปรแกรมได้จึงเป็นโซลูชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ดังนั้นพวกเขาจึงมักออกแบบโดยวิศวกรโดยใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบระบบอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์

วงจรรวมประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หลายตัวบนชิปซิลิโคน และเป็นวิธีที่แพงที่สุดในการสร้างลอจิกเกตที่เชื่อมต่อถึงกันมากที่สุด

โดยทั่วไปแล้ววงจรรวมจะฝังอยู่ในแผงวงจรพิมพ์ซึ่งเป็นบอร์ดที่มีส่วนประกอบทางไฟฟ้าและเชื่อมต่อกับร่องรอยของทองแดง

ออกแบบ

ในทางกลับกัน เรามีวิศวกรใช้หลายวิธีเพื่อลดความซ้ำซ้อนเชิงตรรกะ เพื่อลดความซับซ้อนของวงจร

การลดความซับซ้อนของส่วนประกอบและข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจึงมักจะลดต้นทุน ความซ้ำซ้อนเชิงตรรกะสามารถขจัดออกได้โดยใช้เทคนิคที่รู้จักกันดีหลายประการ เช่น ไดอะแกรมการตัดสินใจแบบไบนารี แผนที่ Karnaugh พีชคณิตแบบบูล และวิธีการวิเคราะห์พฤติกรรมทางคอมพิวเตอร์

ระบบแบบบูรณาการที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์และตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้มักใช้เพื่อนำตรรกะดิจิทัลไปใช้ในระบบที่ซับซ้อนซึ่งต้องการประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นระบบเหล่านี้จึงมักจะตั้งโปรแกรมโดยวิศวกรซอฟต์แวร์หรือช่างไฟฟ้า โดยใช้ภาษาแลดเดอร์

การเป็นตัวแทน

การแสดงข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญต่อการออกแบบวงจรดิจิทัลของวิศวกร ในการเลือกการนำเสนอ วิศวกรจะพิจารณาประเภทของระบบดิจิทัล วิธีที่ใช้บ่อยที่สุดในการแสดงวงจรคือการใช้ชุดลอจิกเกตที่เทียบเท่ากัน

สัญลักษณ์เชิงตรรกะแต่ละอันแสดงด้วยรูปแบบที่แตกต่างกัน ชุดรูปร่างจริงถูกนำมาใช้ในปี 1984 ตามมาตรฐาน IEEE / ANSI 91-1984 และปัจจุบันเป็นหนึ่งในผู้ผลิตวงจรรวมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด อีกวิธีหนึ่งในการสร้างระบบสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่เทียบเท่ากัน ซึ่งสามารถแสดงเป็นตารางความจริงได้

ระบบดิจิทัลส่วนใหญ่สามารถแบ่งออกเป็นระบบผสมและแบบต่อเนื่อง ภายในระบบผสม ผลลัพธ์เดียวกันจะถูกนำเสนอเสมอเมื่อได้รับอินพุตเดียวกัน

ระบบซีเควนเชียลเป็นระบบแบบผสมผสานที่มีเอาต์พุตหลายตัวที่ป้อนกลับเป็นอินพุต สิ่งนี้ทำให้เครื่องดิจิทัลทำตามลำดับการทำงาน

ระบบลำดับพื้นฐานอย่างไม่ต้องสงสัยคือ flip flop ซึ่งเป็นกลไกที่แสดงถึงเลขฐานสองหรือ "บิต" ระบบลำดับโดยทั่วไปได้รับการออกแบบให้เป็นเครื่องของรัฐ ด้วยวิธีนี้ วิศวกรสามารถออกแบบพฤติกรรมดิบของระบบและแม้กระทั่งทดสอบภายในการจำลอง โดยคำนึงถึงรายละเอียดของฟังก์ชันลอจิก

สำหรับการจำลองลอจิก การแสดงแทนวงจรดิจิทัลทั้งหมดมีรูปแบบไฟล์ดิจิทัล ซึ่งสามารถประมวลผลโดยโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความรู้ทั้งหมด

ข้อดีของดิจิตอลอิเล็คทรอนิคส์

• อันดับแรก เรามีวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัลที่ออกแบบได้ค่อนข้างง่าย
• มีความแม่นยำสูงสุดและสามารถตั้งโปรแกรมได้
• สัญญาณที่ส่งจะไม่ลดลงในระยะทางไกล
• นอกจากนี้ยังสามารถจัดเก็บสัญญาณดิจิตอลเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลมีภูมิคุ้มกันต่อ 'ข้อผิดพลาด' และ 'สัญญาณรบกวน' มากกว่า อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีของการออกแบบความเร็วสูง สัญญาณรบกวนที่น้อยที่สุดอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในสัญญาณได้
• สามารถสร้างวงจรดิจิตอลเพิ่มเติมบนชิปรวม ซึ่งจะช่วยให้เราได้ระบบที่ซับซ้อนในขนาดที่เล็กลง
• แรงดันไฟฟ้าภายในจุดใดๆ ของวงจรดิจิทัลอาจต่ำกว่าหรือสูงกว่า ดังนั้นจึงมีโอกาสเกิดความสับสนน้อยลง
• วงจรดิจิตอลมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเนื่องจากเอาต์พุตไม่แปรผันตามเวลา ในขณะที่วงจรแอนะล็อกสามารถเปลี่ยนเอาต์พุตตามสภาพแวดล้อมได้
• มีความปลอดภัยมากขึ้นและอัตราการส่งข้อมูลสูงขึ้นมากด้วยแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่า

ความสำคัญของอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

วิศวกรรมไฟฟ้ามีหลายสาขาในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมศาสตร์ สิ่งนี้ต้องการความจำเป็นในการสร้างเฟรมดิจิทัล

วิศวกรคอมพิวเตอร์มีข้อมูลที่กว้างขวางในด้านไฟฟ้า การออกแบบซอฟต์แวร์ และการรวมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ มากกว่าสาขาไฟฟ้าเพียงสาขาเดียว

ขอบเขตของสิ่งนี้ค่อนข้างใหญ่ เนื่องจากมีการออกแบบไมโครคอนโทรลเลอร์ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ไมโครโปรเซสเซอร์ และซูเปอร์คอมพิวเตอร์

ภายในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลใช้ VLSI (Very Large Scale Integration) ซึ่งลดขนาดและพื้นที่ทั้งหมดของแผงวงจรลง สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพของระบบ

และเพื่อวัตถุประสงค์ในการสื่อสาร ระบบดิจิทัลมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการเข้ารหัสข้อมูล การส่งข้อมูลยังคงปลอดภัย สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยสำคัญที่สะท้อนถึงความสำคัญของการไหลของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล รวมถึงโครงการขนาดใหญ่ในอนาคตด้วย

หากคุณชอบบทความนี้และเป็นประโยชน์ เราขอเชิญคุณเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเราเพื่อเรียนรู้ข้อมูลที่น่าสนใจเพิ่มเติมที่อาจช่วยคุณเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ เทคโนโลยีสำหรับเด็กคืออะไร? การแนะนำวิธีการ ในทางกลับกัน หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ เราฝากวิดีโอต่อไปนี้ไว้เพื่อให้คุณมีข้อมูลเพิ่มเติม