La điện tử kỹ thuật số, Đây là một lĩnh vực điện tử liên quan đến việc nghiên cứu các tín hiệu kỹ thuật số để có thể xử lý và điều khiển các hệ thống và hệ thống con khác nhau, tương phản với điện tử tương tự và tín hiệu tương tự. Vì vậy, nếu bạn muốn biết thêm về chủ đề này và tất cả các điểm liên quan của nó, hãy tiếp tục đọc bài viết này.
Điện tử kỹ thuật số là gì? và các cơ sở chính của nó.
Điện tử kỹ thuật số là gì?
Chúng ta có thể nói rằng có hai loại tín hiệu khác nhau, một là tín hiệu tương tự hoặc liên tục và một là kỹ thuật số hoặc cũng rời rạc. Do đó, khoa học hoặc lĩnh vực nghiên cứu trong các lĩnh vực kỹ thuật được gọi tương ứng là điện tử tương tự và điện tử kỹ thuật số. Vì vậy, bây giờ trong khu vực của điện tử kỹ thuật số, điều quan trọng là phải hiểu nhiều ứng dụng mà nó có.
Đây là trường hợp từ điện tử công nghiệp đến các lĩnh vực truyền thông nhất định, từ các hệ thống vi mô tích hợp đến thiết bị quân sự. Vì vậy, có lẽ lợi thế chính mang tính cách mạng nhất của điện tử, sự giảm kích thước và cải tiến công nghệ.
La điện tử kỹ thuật sốĐó là về những hệ thống điện tử sử dụng tín hiệu kỹ thuật số thay vì tín hiệu tương tự. Đây là cách biểu diễn phổ biến nhất của đại số Boolean và là cơ sở của tất cả các mạch kỹ thuật số cho máy tính và bất kỳ sản phẩm tiêu dùng nào, chẳng hạn như điện thoại di động.
Đơn vị quan trọng và phổ biến nhất của điện tử kỹ thuật số, nó là cổng logic. Các cổng logic khác nhau, lên đến hàng chục nghìn, được ghép lại với nhau để có thể tạo ra các hệ thống phức tạp hơn những gì đã biết. Hệ thống kỹ thuật số phức tạp của loại điện tử này thường được gọi là mạch kỹ thuật số. Đối với một bộ phận lớn các kỹ sư điện tử, các điều khoản của «mạch kỹ thuật số"," Logic "và" hệ thống kỹ thuật số "có thể được hoán đổi cho nhau trong ngữ cảnh cho chúng ta biết về mạch kỹ thuật số.
Xây dựng
Một mạch kỹ thuật số tự nhiên có thể được xây dựng từ các mạch điện nhỏ được gọi là cổng logic, có thể được sử dụng để tạo logic kết hợp. Tất cả các cổng logic được thiết kế để thực hiện một hàm logic Boolean khi nó tác động lên một số tín hiệu.
Cổng logic thường được tạo ra từ một hoặc nhiều công tắc được điều khiển bằng điện, là các bóng bán dẫn, nhưng van nhiệt điện đã từng được sử dụng trong quá khứ. Đến lượt nó, đầu ra của một cổng logic có thể điều khiển hoặc cấp nhiều cổng logic hơn.
Một cách khác để xem xét mạch kỹ thuật số là cấu tạo từ các bảng tra cứu, một số được bán dưới dạng "thiết bị logic khả trình", mặc dù có những loại PLD khác. Các bảng tra cứu có thể sử dụng các chức năng tương tự như các máy dựa trên cổng logic, tuy nhiên, chúng có thể được lập trình dễ dàng mà không cần thay đổi hệ thống dây điện.
Điều này có nghĩa là một nhà thiết kế thường có thể sửa chữa các lỗi thiết kế mà không cần phải thay đổi cách bố trí cáp. Vì vậy, trong các sản phẩm khối lượng nhỏ, các thiết bị logic có thể lập trình được có thể là giải pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Vì vậy, chúng thường được thiết kế bởi các kỹ sư sử dụng phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử.
Các mạch tích hợp bao gồm một số bóng bán dẫn trên một chip silicone và là cách ít tốn kém nhất để tạo ra các cổng logic được kết nối với nhau.
Các mạch tích hợp thường được tìm thấy được nhúng trong một bảng mạch in, là một bảng có các thành phần điện và kết nối với các dấu vết của đồng.
Thiết kế
Mặt khác, chúng tôi cho rằng các kỹ sư sử dụng nhiều phương pháp để giảm sự dư thừa hợp lý nhằm giảm thiểu sự phức tạp của các mạch.
Do đó, giảm độ phức tạp của thành phần này và các lỗi tiềm ẩn thường có xu hướng giảm chi phí. Sự dư thừa logic có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng một số kỹ thuật nổi tiếng, chẳng hạn như sơ đồ quyết định nhị phân, bản đồ Karnaugh, đại số Boolean và phương pháp tính toán heuristic.
Hệ thống tích hợp với bộ vi điều khiển và bộ điều khiển logic khả trình thường được sử dụng để thực hiện logic số trong các hệ thống phức tạp đòi hỏi hiệu suất tối ưu. Vì vậy các hệ thống này thường được lập trình bởi các kỹ sư phần mềm hoặc thợ điện, với việc sử dụng ngôn ngữ bậc thang.
Hãy cùng biết những ưu điểm mà việc sử dụng thiết bị điện tử kỹ thuật số mang lại.
Đại diện
Những đại diện này rất quan trọng đối với thiết kế mạch kỹ thuật số của một kỹ sư. Để lựa chọn các biểu diễn, các kỹ sư xem xét các loại hệ thống kỹ thuật số. Cách phổ biến nhất để biểu diễn mạch là sử dụng một bộ cổng logic tương đương.
Mỗi ký hiệu lôgic được biểu diễn bằng một dạng khác nhau. Bộ hình dạng thực tế được giới thiệu vào năm 1984 theo tiêu chuẩn IEEE / ANSI 91-1984 và hiện là một trong những bộ hình dạng được các nhà sản xuất mạch tích hợp sử dụng rộng rãi nhất. Một cách khác để xây dựng một hệ thống chuyển mạch điện tử tương đương. Có thể được biểu diễn dưới dạng một bảng chân lý.
Một phần lớn các hệ thống kỹ thuật số có thể được chia thành các hệ thống tổ hợp và tuần tự. Trong một hệ thống tổ hợp, đầu ra giống nhau luôn được trình bày khi các đầu vào giống nhau được đưa ra.
Hệ thống tuần tự là một hệ thống tổ hợp với một số đầu ra được cung cấp lại dưới dạng đầu vào. Điều này khiến các máy kỹ thuật số thực hiện một chuỗi hoạt động.
Một hệ thống tuần tự cơ bản hơn chắc chắn là flip flop, là một cơ chế đại diện cho một chữ số nhị phân hoặc "bit". Hệ thống tuần tự thường được thiết kế như một máy trạng thái. Bằng cách này, các kỹ sư có thể thiết kế hành vi thô của một hệ thống và thậm chí kiểm tra nó trong một mô phỏng, có tính đến các chi tiết của các chức năng logic.
Đối với mô phỏng logic, tất cả các biểu diễn mạch kỹ thuật số đều có định dạng tệp kỹ thuật số, có thể được xử lý bởi tất cả các lập trình viên máy tính am hiểu.
Ưu điểm của điện tử kỹ thuật số
- Đầu tiên, chúng ta có các mạch điện tử kỹ thuật số tương đối dễ thiết kế.
- Chúng có độ chính xác và khả năng lập trình cao nhất.
- Tín hiệu truyền đi không bị suy giảm trong khoảng cách xa.
- Ngoài ra, các tín hiệu kỹ thuật số này có thể được lưu trữ dễ dàng.
- Các thiết bị điện tử kỹ thuật số tương đối miễn nhiễm với 'lỗi' và 'nhiễu. Tuy nhiên, trong một số trường hợp thiết kế tốc độ cao, bất kỳ tiếng ồn tối thiểu nào cũng có thể dẫn đến lỗi tín hiệu.
- Nhiều mạch kỹ thuật số hơn có thể được thực hiện trên các chip tích hợp; Điều này sẽ giúp chúng tôi có được các hệ thống phức tạp với kích thước nhỏ hơn.
- Điện áp trong bất kỳ điểm nào của mạch kỹ thuật số có thể thấp hơn hoặc cao hơn; vì vậy có ít cơ hội nhầm lẫn hơn.
- Các mạch kỹ thuật số đáng tin cậy hơn vì đầu ra của chúng bất biến theo thời gian, trong khi các mạch tương tự có thể thay đổi đầu ra theo môi trường.
- Nó an toàn hơn và tốc độ truyền cao hơn nhiều với băng thông rộng hơn.
Tầm quan trọng của điện tử kỹ thuật số
Có nhiều lĩnh vực kỹ thuật điện trong lĩnh vực khoa học máy tính và kỹ thuật. Điều này đòi hỏi sự cần thiết để có thể tạo ra một khung kỹ thuật số.
Các kỹ sư máy tính có nhiều thông tin về lĩnh vực điện, thiết kế phần mềm và tích hợp phần cứng và phần mềm hơn là một lĩnh vực điện đơn lẻ.
Phạm vi của việc này là khá lớn, vì nó có thiết kế vi điều khiển, máy tính cá nhân, bộ vi xử lý và siêu máy tính.
Trong lĩnh vực điện tử kỹ thuật số, nó sử dụng VLSI (Tích hợp quy mô rất lớn) đã giảm kích thước và diện tích hoàn chỉnh của bảng mạch. Điều này cải thiện độ chính xác và hiệu suất của hệ thống.
Và đối với mục đích truyền thông, các hệ thống kỹ thuật số có lợi thế đáng kể trong việc mã hóa dữ liệu. Truyền dữ liệu vẫn an toàn và bảo mật. Đây là những yếu tố chính phản ánh tầm quan trọng của dòng chảy điện tử kỹ thuật số, cũng như với các dự án lớn trong tương lai.
Nếu bạn thích bài viết này và nó hữu ích, chúng tôi mời bạn truy cập trang web của chúng tôi để tìm hiểu thêm thông tin thú vị có thể giúp ích cho bạn về điện tử. Công nghệ dành cho trẻ em là gì? giới thiệu về phương pháp. Mặt khác, nếu bạn muốn biết thêm về môn học, chúng tôi để lại cho bạn video sau để có thêm thông tin.