デジタル回路またはデジタル電子機器は、さまざまな要件を満たすためにさまざまなタスクを実行するためにデジタル信号を処理する電子機器のブランチです。これらの回路に適用される入力信号はデジタル形式であり、0と1のバイナリ言語形式で表されます。これらの回路は、 論理ゲート AND、OR、NOT、NANAD、NOR、XORゲートのように論理演算を実行します。この表現は、回路が1つの状態から別の状態に切り替わり、正確な出力を提供するのに役立ちます。デジタル回路システムは、主に低速のアナログシステムの欠点を克服するように設計されており、取得される出力データにエラーが含まれる場合があります。
デジタル回路とは何ですか？
定義 ：デジタル回路は、単一の論理ゲートの数を使用して設計されています 集積回路 - IC。デジタル回路への入力は、「0」と「1」のバイナリ形式です。生のデジタルデータの処理で得られる出力は正確な値です。これらの回路は、組み合わせまたは順次の2つの方法で表すことができます。
デジタル回路の基本
デジタル回路の設計は、最初に リレー、 後で真空管、 TTLトランジスタ-トランジスタロジック 、エミッタ結合論理、および CMOSロジック。 これらの設計では、単一のICに統合されたAND、OR、NOTなどの多数の論理ゲートを使用します。デジタルデータの入力と出力は、 論理真理値表 およびタイミング図。
論理レベル
デジタルデータは、「0」および「1」形式の論理形式で表されます。以下に示すように、ロジック0は信号がローまたは「GND」であることを表し、ロジック1は信号がハイまたは「VCC」電源に接続されていることを表します。
論理レベル
論理真理値表
論理真理値表は、デジタル回路を通過したときのデジタル信号のパフォーマンスを数学的に表したものです。このテーブルは、クロック列、入力列、および出力列の3つの列で構成されています。たとえば、NOTゲート論理テーブルは次のように表されます。
| クロック信号 | 入力ロジック | 出力ロジック |
高い | 0 | 1 |
| 高い | 1 | 0 |
タイミング図
デジタル信号の動作は時間領域形式で表されます。たとえば、NOT論理ゲートの真理値表を考慮すると、クロックがハイ、入力がロー、出力がハイの場合のタイミング図は次のように表されます。同様に、入力がハイの場合、出力はローになります。
タイミング図
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ゲイツ
論理ゲートは、ブール関数を使用して実装される電子コンポーネントです。ゲートは通常、ダイオード、トランジスタ、およびリレーを使用して実装されます。論理ゲートには、AND、OR、NOT、NANAD、NOR、XORなどのさまざまなタイプがあります。その中で、AND、OR、NOTは基本ゲートであり、NANDとNORはユニバーサルゲートです。 2つの入力と1つの出力を持つANDゲート表現を以下のように考えてみましょう。
ANDゲート
| クロック信号 | 入力ロジック1 | 入力ロジック2 | 出力ロジック |
| 高い | 0 | 0 | 0 |
| 高い | 0 | 1 | 0 |
| 高い | 1 | 0 | 0 |
| 高い | 1 | 1 | 1 |
ANDゲートの真理値表
ANDゲートのタイミング図
組み合わせ論理、順序論理回路を作成することによって、またはルックアップテーブルを使用するプログラマブルロジックデバイスによって、または多くのICなどの組み合わせを使用することによって論理ゲートを使用するデジタル回路を構築する方法はたくさんあります。以下に示すように、組み合わせおよび順序回路フォーマットを使用して設計されています
組み合わせ論理回路
これは、AND、OR、NOTなどのさまざまな論理ゲートの組み合わせです。組み合わせロジックの設計は、出力が現在の入力に依存し、ロジックが時間に依存しないように行われます。 組み合わせ論理回路 3つのタイプに分類されます。
“双極双投概略図 ”
組み合わせ論理回路
- 算術および論理関数： 加算器、 減算器 、 コンパレータ 、 PLDの
- データ送信： マルチプレクサ、デマルチプレクサ 、 エンコーダー、デコーダー
- コードコンバーター： バイナリ 、 BCD 、7セグメント。
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順序回路
のデザイン 順序回路 組み合わせ回路とは異なります。順序回路では、出力ロジックは現在と過去の両方の入力値に依存します。また、処理データと処理データを格納するメモリ要素で構成されています。順序回路は2つのタイプに分類されます。
- 同期回路
- 非同期回路
順序回路の例のいくつかはフリップフロップです、 時計 、 カウンター 、など。
順序回路図
デジタル回路設計
デジタル回路は、次のように設計できます。
- シーケンシャルシステム表現と組み合わせシステム表現の使用
- 次のような論理冗長性アルゴリズムを削減することによる数学的方法の使用 Kマップ 、 ブール代数 、QMアルゴリズム、二分決定図など。
- レジスタとで構成されるデータフローマシンの使用 バス またはワイヤー。データは、バスとレジスタを使用してさまざまなコンポーネント間で通信されます。これらのマシンは、次のようなハードウェア記述言語を使用して設計されています。 VHDLまたはVerilog 。
- コンピュータは、を使用して設計された汎用レジスタ転送ロジックマシンです。 マイクロプログラム およびマイクロシーケンサープロセッサ。
デジタル回路設計の問題
デジタル回路は、抵抗、リレー、トランジスタ、ダイオード、フリップフロップなどのアナログコンポーネントで構成されているため、これらのコンポーネントは、デジタル回路の動作中の信号またはデータの動作に影響を与えないことに注意する必要があります。以下は、通常観察される設計上の問題です。
- システムの不適切な設計により、グリッチなどの問題が発生する可能性があります
- 異なるクロック信号の不適切な同期は、回路の準安定につながります
- デジタル回路は、ノイズ耐性が高いため、より繰り返し計算されます。
デジタル回路の例
以下はデジタル回路の例です
- 携帯電話
- ラジオ
- 電卓など
利点
以下は利点です
- 精度とプログラマビリティが高い
- デジタルデータの保存が簡単
- ノイズに耐性
- 多くのデジタル回路を1つのICに統合できます
- 柔軟性が高い
- 高信頼性
- 高い伝送速度
- 非常に安全です。
短所
以下はデメリットです
- それらはデジタル信号でのみ動作します
- アナログ回路よりも多くのエネルギーを消費します
- 熱放散はもっと
- 高コスト。
アプリケーション
以下はアプリケーションです
- ADC –アナログ-デジタルコンバーター
- DAC –デジタル-アナログコンバーター
- 信号発生器
- CRO
- に スマートカード 、など。
よくある質問
1）。デジタル回路は何に使われていますか？
デジタル回路は、ブール論理演算を実行するために使用されます。
2）。デジタル回路はどのように機能しますか？
デジタル回路は、0と1のバイナリ形式で表される離散信号で動作します。
3）。デジタル回路の基本的なコンポーネントは何ですか？
デジタル回路の基本的なコンポーネントは、フリップフロップ、ダイオード、トランジスタ、ゲートなどです。
4）。回路は何でできていますか？
電子回路は、導線を使用して接続された多数の受動部品と能動部品で構成されています。
5）。アクティブコンポーネントとパッシブコンポーネントの例をいくつか挙げてください。
- アクティブコンポーネントの例は、ダイオード、IC、三極真空管などです。
- 受動部品の例としては、抵抗、コンデンサ、インダクタ、トランスなどがあります。
6）。なぜ回路に抵抗を使用するのですか？
電流の流れを制御するために、回路に抵抗を使用します。
電子回路は、導線を使用して接続された多数の受動部品と能動部品で構成されています。彼らは2つです 回路の種類 アナログ回路とデジタル回路です。アナログ回路への入力は、電流、電圧などの信号情報を提供する連続可変信号です。デジタル回路の入力信号は、「0」と「1」で表される離散時間領域形式です。これは、デジタル信号の信号強度、ノイズ比、減衰などのプロパティを提供します。デジタル回路を使用する主な利点は、実装と理解が容易なことです。
