Ի՞նչ է թվային էլեկտրոնիկան: Այն ամենը, ինչ դուք պետք է իմանաք

Առցանց հետևորդներ » Համընդհանուր ինտելեկտ » Էլեկտրոնիկա » Ի՞նչ է թվային էլեկտրոնիկան: Այն ամենը, ինչ դուք պետք է իմանաք

Թվային էլեկտրոնիկան էլեկտրոնիկայի մի մասն է, որը գործարկվում է թվային ազդանշանների միջոցով կամ ցածր կամ սակավ էլեկտրական լարման ծառայություններով: Այս հոդվածում մենք խոսելու ենք Digital Electronics-ի, ինչպես նաև անալոգային էլեկտրոնիկայի մասին, որպեսզի կարողանաք իմանալ դրանց միջև եղած տարբերությունը:

Ի՞նչ է թվային էլեկտրոնիկան:

Թվային էլեկտրոնիկան դառնում է էլեկտրոնիկայի մի մասը, որը պատասխանատու է թվային ազդանշանների հետ աշխատելու համար, ինչը նշանակում է, որ այն պատասխանատու է լարումների կամ էլեկտրական հոսանքների արժեքների հետ աշխատելու համար, որոնք կարող են ունենալ միայն մոտ 2 վիճակ մեկ ժամանակի ընթացքում՝ անկախ նրանից, որ կա, թե ոչ։ լարման կամ հոսանքի. Այդ իսկ պատճառով այս տեսակի էլեկտրոնիկան համարվում է 2 նիշ, որոնք 0 և 1 են, այսինքն՝ երկուական էլեկտրոնիկան է։

1 արժեքը սովորաբար կապված է էլեկտրական հոսանքի կամ լարման առավելագույն արժեքի հետ, իսկ այն վիճակի դեպքում, որով այն կապված է, դա նվազագույն արժեքն է կամ դրա բացակայությունը: Տարբեր անալոգային համակարգերում դրանք փոխարինվում են թվային համակարգերով, քանի որ դրանք կարող են կատարել նմանատիպ գործառույթներ իրենց առաջարկած բնորոշ առավելությունների շնորհիվ: Որոնք:

• Ավելի մեծ համաձայնություն, որը հարմար է ինտեգրված սխեմաների մեծ մասի համար:

• Դիզայնի ավելի մեծ հեշտություն:

• Այն ունի մեծ ճկունություն՝ շնորհիվ տարբեր թվային սխեմաների ծրագրավորվող բնույթի։

• Այն ունի տվյալների մշակման և փոխանցման մի տեսակ, որը շատ ավելի արդյունավետ և հուսալի է:

• Ունի մեծ պահեստարան։

• Առաջացնում է ավելի ցածր ընդհանուր արժեքը:

Էլեկտրոնային անալոգային

Անալոգային էլեկտրոնիկան դառնում է դրա մի մասը, որը պատասխանատու է անալոգային ազդանշանների հետ աշխատելու համար, սա նշանակում է, որ այն պատասխանատու է հոսանքների և լարումների հետ աշխատելու համար, որոնք ժամանակի ընթացքում անընդհատ փոփոխվում են իրենց արժեքներով՝ նույն կերպ, ինչպես փոփոխական հոսանքները կամ նույնիսկ այն արժեքները, որոնք միշտ մնում են ինտենսիվության և լարման նույն արժեքում, ինչպես դա տեղի է ունենում ուղիղ հոսանքի դեպքում:

Երբ դա տեղի է ունենում, մենք վերաբերում ենք անալոգային էլեկտրոնիկային:

Ընդհանուր առմամբ, Digital Electronics համակարգը սովորաբար դասակարգվում է մոտ 2 խոշոր խմբերի, որոնք են.

• 1-ին խումբ՝ կոմբինացիոն

Համակցությունները բաղկացած են ցանկացած առիթի ժամանակի ելքերից, որը կախված է տվյալ նույն ժամանակահատվածում տեղի ունեցող մուտքերի արժեքից, բացառությամբ էլեկտրոնային սարքերի ուշացումների: Ուստի դրանք համարվում են առանց հիշողության համակարգեր։

• 2-րդ խումբ՝ հաջորդական

Հերթականը բաղկացած է համակարգի ելքից, որը կախված կլինի միաժամանակ տեղի ունեցող մուտքերի արժեքի տեսակից և տատանվում է նաև ըստ համակարգի վիճակի. Մի խոսքով, դա կախված կլինի այն պատմությունից, որը նախկինում ունեցել է այս համակարգը։ Ուստի դրանք համարվում են հիշողությամբ համակարգեր։

Ավելի ուշ, երբ պարզ լինի, թե ինչի մասին է Digital Electronics-ը, կարող եք սկսել այն ուսումնասիրել նշանակված տրամաբանական դարպասների և Երկուական տրամաբանական գործողությունների որոշակի դասերի միջոցով: Հիմա ի՞նչ է Երկուական փոփոխականը:

Հիանալի գործիքներից մեկը, որը դուք կարող եք օգտագործել թվային էլեկտրոնիկայի կամ թվային սխեմաների մշակման համար, դա է Ընթացիկ բաժանարար, որը ձեզ մեծապես կօգնի այս հարցում:

• Երկուական փոփոխական

Յուրաքանչյուր փոփոխական արժեք այն արժեքն է, որը վերցնում է ընդամենը մոտ 2 արժեք, կամ կարող ենք ասել, որ դա միայն մեկն է, որը վերցնում է ընդամենը 2 թվանշան «Թվանշաններ = թվային», որոնք սովորաբար համապատասխանում են ընդամենը 2 տարբեր վիճակների: Այս փոփոխականները օգտագործվում են միայն այն վիճակը սահմանելու համար, որում գտնվում է 1 մուտքային կամ մանևրային տարր, օրինակ՝ կոճակը կամ կոճակը, և ստացողի վիճակը, որը, օրինակ, Էլեկտրական շարժիչ կամ Լամպ՝ դառնալով նրանցից յուրաքանչյուրի համար տարբեր կերպ ընդունվող չափանիշը։

• Ստացողներ կամ ելքային տարրեր. Դրանցից Լամպերը, Դռան զանգերը, Շարժիչները, ի թիվս այլոց, միացված են (որը 1-ին վիճակն է) կամ անջատված (որը 0 վիճակն է):

• Մուտքային տարրեր. Դրանցից կոճակը, հրամանի կառավարումը, սենսորը, ի թիվս այլոց, որոնք ակտիվացված են (որը 1-ին վիճակն է) և որը ակտիվացված չէ (որը 0 վիճակ է):

Երբ խոսում ենք «Ակտիվացված»-ի մասին, դա նշանակում է, որ այն կփոխի իր դիրքը, ինչը համեմատում է այն ժամանակի հետ, երբ այն գտնվում էր հանգստի վիճակում։ Մենք կարող ենք պատկերացնել հրամանի հսկողությունը, որ նրա դիրքը հանգստի ժամանակ բաց է, նրա կարգավիճակը կդառնա «0»:

Եթե ​​մարդը սեղմի այս հրամանի կոճակը և փոխի դրա դիրքը, ապա նրա ներկայիս դիրքն այն ժամանակ կդառնա փակ հրամանատարական հսկողություն, և վիճակը կփոխվի «1»-ի: Այս փոփոխությունը նույնպես կարող է շրջվել: «0» և «1» արժեքների մուտքային տարրերի դեպքում դրանք կապված չեն այն փաստի հետ, որ դրանք պետք է բաց լինեն, ինչպես նախկինում:

Այն դեպքերում, երբ «0» և «1» արժեքների մուտքագրման տարրերը պարտադիր չէ, որ լինեն բաց կամ փակ, այլ ավելի շուտ փոխեն հանգստի վիճակը, երբ ակտիվացվեն կամ սեղմվեն:

Ամփոփելով կարելի է ասել, որ վիճակն աշխատում է միայն այն դեպքում, եթե սեղմել են անջատիչը կամ կոճակը, թե ոչ։ Երբ այն սեղմվում է, այն անցնում է 1 վիճակին, երբ այն չի սեղմվում, նրա վիճակը 0 է, երբ դա ելքային տարր է, ինչպես օրինակ էլեկտրական շարժիչը կամ նույնիսկ լամպը, եթե նրանք աշխատում են, ապա նրա վիճակը կհասնի «1»: իսկ եթե դրանք չգործեն, ապա նրա կարգավիճակը կդառնար «0»։

• Տրամաբանական գործողություններ (Բուլյան հանրահաշիվ)

Տրամաբանական գործողություններ են բոլոր տեսակի մաթեմատիկական գործողություններ, որոնք օգտագործվում են Երկուական համակարգում, ինչպես համարակալման համակարգը, որն օգտագործում է միայն «0» և «1»: Ինչպես տեսնում ենք, տրամաբանական գործողությունները շատ հեշտ են, այնուամենայնիվ, կարևոր է, որ դրանք շատ լավ հայտնի լինեն, երբ պետք է հաշվարկվեն այսպես կոչված տրամաբանական գործառույթների արդյունքները:

Տրամաբանական դարպասներ

Սրանք այն էլեկտրոնային տարրերն են, որոնք ներկայացված են խորհրդանիշի տակ 1 կամ 2 մուտքերով, որոնք կարող են լինել ավելի շատ մուտքեր և 1 ելք, որը պատասխանատու է որոշակի ֆունկցիա կատարելու համար, որը երկուական փոփոխականների հավասարումն է. որոնք գրավում են ելքային արժեքներից միայն մեկը՝ ըստ մուտքի ֆունկցիայի:

Տրամաբանական դարպասները նույն կերպ խորհրդանշում են էլեկտրական սխեմայի մի տեսակ, և այս դարպասներից յուրաքանչյուրն ունի իր ճշմարտության աղյուսակը, որում անձնավորվելու են բոլոր հնարավոր մուտքային արժեքները, որոնք այն կարող է պարունակել, և նրանք, որոնք սովորաբար պատկանում են: մեկնումը՝ ըստ իրենց զբաղմունքի։ Այժմ մենք պատրաստվում ենք իմանալ թվային էլեկտրոնիկայի առաջին տրամաբանական դարպասը:

Հավասարության տրամաբանական դարպաս (հավասարության գործառույթ)

Այս դռան կողմից կատարվող գործառույթը դառնում է այնպիսին, որ շարժիչի ելքի արժեքը սովորաբար նույնն է, ինչ մուտքագրման վիճակը, որը կառավարման կոճակն է կամ կոճակը: Կոճակը, որը գտնվում է 0 վիճակում, որը միացված չէ, լամպը պահում է անջատված կամ նույն վիճակում, ինչ կոճակը, որը 0 է:

Եթե ​​այս պահին կոճակը սեղմվում է, այն դրվում է ակտիվ 1 վիճակի, ուստի լամպը միանում է և նույն կերպ գնում է 1 վիճակի: Այս դռան ճշմարտության աղյուսակը այն է, որին հասնում է: բերեք ելքի վիճակները հնարավոր մուտքային վիճակների համար, որոնք այս պահին նկարագրում ենք ընդամենը 2 «0 և 1»:

Դարպաս ՈՉ կամ ՈՉ (ժխտում)

Սա մի դուռ է, որտեղ մուտքը միշտ կլինի ելքի հակառակ կողմում: Ինչ վերաբերում է սրա ֆունկցիաներին, ապա մի տեսակ բար, որը գտնվում է փոփոխականի վրա, նշանակում է, որ այն կընդունի հակառակ արժեքը, որը հայտնի է որպես շրջված արժեք:

Այս դարպասի գործառույթն այն է, որ S-ի ելքային վիճակը կլինի մուտքային, սակայն շրջված, ինչը նշանակում է, որ ելքը կլինի մուտքի հակառակը: Եթե ​​այն դառնա 0, ապա դրա հակադարձումը կդառնա 1: Եթե այն դառնա 1, ապա հակադարձումը կլինի զրո (0): Հետևաբար, եթե կոճակը հասնում է (0) վիճակին, որը փակ է և սեղմված չէ, լամպը կլինի 1 վիճակում, չնայած կոճակը զրոյական վիճակում է (0):

Երբ կոճակը գտնվում է 1-ին վիճակում, որը միացված է, լամպը կգնա վիճակի (0), որն անջատված է: Տրամաբանական դարպասների ճնշող մեծամասնությունը, որոնք շրջված են ելքի վրա, դրա խորհրդանիշը կլինի վերջում գտնվող փոքր շրջանակը:

ԿԱՄ Դարպաս կամ ԿԱՄ (Գումարի ֆունկցիա, կոնտակտներ զուգահեռ)

Այս առիթով կան մոտ 2 մուտքային բաղադրիչ, որոնք հայտնի են որպես կոճակներ: Որպեսզի լամպը այս կերպ միացված լինի 1-ին վիճակում, պետք է լինի 1 կոճակը, անկախ նրանից, թե որ մեկը սեղմված է այնպես, որ այն լինի 1-ին կամ նույնիսկ 2-րդ վիճակում: Ինչից կարող եք տեսնել, որ այս պահին մինչև ավելացրեք ճշմարտության աղյուսակի 2 մուտքերը, որոնք 0 + 1 են, իսկ 0 + 0 = 1:

AND Gate (Բազմապատկման ֆունկցիա, կոնտակտներ շարքում)

Այս առիթով այս դռան առնչությամբ, որպեսզի լամպը կամ մուտքը միացված լինի, անհրաժեշտ է, որ երկու կոճակները լինեն 1-ին վիճակում և միաժամանակ։ Կարևոր է 1 x 1 = 1 0 x 1 = 1: Այս 4 տրամաբանական դարպասների միջոցով է, որ բոլոր թվային էլեկտրոնային սխեմաները կարող են մշակվել, այնուամենայնիվ, նույն ձևով սովորաբար առաջարկվում է, որ 2 լրացուցիչ տրամաբանական դարպասները հայտնի լինեն՝ հասնելու համար մշակված բոլոր սխեմաների պարզեցում։

NOR դարպաս (շրջված գումարի ֆունկցիա)

Այս դռան մեջ մենք կարող ենք իմանալ, որ ֆունկցիան կներկայացվի նույն սիմվոլոլոգիայով։ Մյուս կողմից, ելքի կետը հայտնի է որպես «Y», այն կարելի է անվանել ցանկացած տեսակի մեծատառով: Մուտքագրումների դեպքում դրանք նույնն են, բայց մեծատառերով, ինչպիսիք են «A և B», սակայն դրանք շրջված են։ Դուք կարող եք տեսնել, որ 1-ին ելքի հավանականություն կա այն պահին, երբ 2 կոճակները, որոնք փակ են կամ հանգստի վիճակում, այսինքն՝ չեն ակտիվանում, որպես 1 վիճակ։

Եթե ​​2 կոճակներից որևէ մեկը միացված է, դրանք բաց կլինեն, իսկ լամպը կանջատվի կամ փակվի: Դրա խորհրդանիշը նման է ԿԱՄ դարպասի խորհրդանիշին, բացառությամբ, որ այն ունի փոքր Շրջանակ խորհրդանիշի վերջում: Այսպիսով, դա հանգեցնում է, քանի որ դրանք հակադարձ են:

NAND դարպաս (շրջված արտադրանքի գործառույթ)

Քանի որ դրանք գտնվում են տիպի զուգահեռ համակարգում, 2 կոճակները չեն ակտիվանում, այսինքն՝ 0 վիճակում, ուստի լամպը կմնա միացված և 1 վիճակում, և չնայած այն հանգամանքին, որ անձը սեղմում և բացում է կոճակներից մեկը, լամպը կշարունակի վառվել: Միայն այն դեպքում, երբ երկուսն էլ սեղմված են (երկուսն էլ բաց են) և հասնում են 2 վիճակի, ինչը հանգեցնում է նրան, որ լամպը անջատվում է և անցնում 1 վիճակի:

Հետևաբար, մինչ այժմ մենք կարողացանք միայն նկատել, որ տրամաբանական դարպասները մեկուսացված են, սակայն այդ դարպասները աշխատում են շատ ավելի բարդ սխեմաներ գործարկելու կամ զարգացնելու ուղղությամբ՝ միավորելով դրանցից յուրաքանչյուրը մյուսների հետ, ինչը վերջնական արդյունք է տալիս. մեծ հատուկ կոմբինացիոն տրամաբանական միացում:

Էլեկտրոնային թվային ճշմարտության աղյուսակ

Երբ խնդիր է առաջանում, հիմնական բանը, որ պետք է անել, ներածման փոփոխականների քանակն իմանալն է, որոնցից են.

• Սենսորները
• The Push Buttons
• Անջատիչներ, ի թիվս այլոց:

Որ դրանք օգտագործվելու են և յուրաքանչյուր փոփոխականում պետք է տառ վերագրվի, օրինակ՝ «a, b, c» հաջորդաբար։ Ելքային տարրի տեսակը հայտնի է «S» տառով: Այժմ, այսքանից հետո, դուք պարզապես պետք է ստանաք ճշմարտության աղյուսակը, որտեղ դուք պատրաստվում եք տեղադրել այս մուտքային փոփոխականներից յուրաքանչյուրի հնարավոր արժեքները, որոնք «0 կամ 1» են և այն արժեքը, որը ստանալու է ելքը: այն վիճակները, որոնք «S» են նշված մուտքային փոփոխականների արժեքների համակցություններից յուրաքանչյուրի համար:

Այս տեսակի աղյուսակն այն է, ինչ շատերն իմանում են շրջանի կամ խնդիրների «Ճշմարտության աղյուսակ» անվան տակ: Դրա օրինակը կարող է լինել սեյֆը, որտեղ այն բացվում է այս պահին այն է, որ ներդրվում է միաժամանակ 2 կոճակների համադրություն։

Այս օրինակի համար մենք ունենք 2 կոճակ, որոնք «a և b» են և ունեն ելք, որը կդառնա սեյֆի շարժիչ: Այս տեսակի շարժիչը կաշխատի տուփը բացելու համար, ինչը նշանակում է, որ այն կմտնի 1 վիճակ, երբ «a և b» կոճակները, որոնք կոճակներն են, միաժամանակ միացվեն, նրանք մտնում են 1 վիճակ, որը սովորաբար բաց է: «a և b» կոճակների մնացած կոմբինացիաների համար դրանց ելքային կարգավիճակը կդառնա «State 0»:

Այժմ մենք արդեն գիտենք, թե ինչպես է աշխատում ճշմարտության աղյուսակը: Եթե ​​դուք դա չգիտեք, մենք ձեզ ցույց կտանք ճշմարտության աղյուսակը: Սա աղյուսակի տեսակ է՝ մոտ 2 մուտքային «a և b» փոփոխականներով և նաև 1 ելքով: Այսպիսով, այս դեպքում մենք պատրաստվում ենք ներկայացնել աղյուսակ 4 հնարավոր դեպքերով։

Տրամաբանական գործառույթ

Որպեսզի հասկանանք, թե որն է տրամաբանական ֆունկցիան, մենք օգտագործում ենք վերը նշված, այսպես կոչված, ճշմարտության աղյուսակը։ Մենք ընտրում ենք միայն այն տողը, որը տալիս է 1 արժեքը, օրինակ, այն տողում, որը ես ձեզ ավելի վաղ ցույց տվեցի, կա ընդամենը 1, և այն վերջինն է, և այն կբազմապատկվի այն տողերից յուրաքանչյուրի մուտքային փոփոխականներով, որոնք հասնում են ունենալով արժեքը 1, նա արդեն գիտի, որ կա միայն 1-ը, տեղադրելով բոլոր մյուսները, որոնք ունեն զրոյի (0) արժեքը շրջված և նորմալ վիճակում բոլոր նրանք, ովքեր ունեն 1 արժեքը:

Վերցնենք մի դեպք, որն ունի դրանցից 2-ի արժեքը 1, ապա շրջված չի լինի: Սրա տրամաբանական ֆունկցիան կդառնա հետևյալը.

• S = առանցք

Եթե ​​կան 2 տողեր 1-ով, որոնք կունենան մոտ 2 արտադրանք, և այդ արտադրատեսակները կավելացվեն ֆունկցիան ստանալու համար (ինչը այդպես չէ): Սա այն է, ինչ կոչվում է «Ապրանքների հանրագումար» անգլերեն լեզվով «minterms»: Կա ևս մեկ միջոց, որը «Sum Products»-ն է, որը անգլերենում «maxterms» է, որը կդառնա մեր ասածի հակառակը։

Բոլոր այն արժեքները, որոնք հասնում են նշված արժեքների աղյուսակի 0-ին, կվերցվեն, այնուհետև կկազմվի դրանց բոլորի գումարը, սակայն այն փոփոխականները շրջելու պահին, որոնք ունեն թիվ 1 կամ արժեքը: 1-ը և իր հերթին չներդրվածները, որոնք կունենան 0 արժեքը, որը կլինի հակառակը, և նշված գումարները կբազմապատկվեն:

Այս օրինակում մենք կարող ենք ունենալ մոտ 3 տեսակի համակցություններ, որոնք ելքը տալիս են 0, որը կլինի.

• S = (a+ b) x (a+ b') x (a' + b).

Հավասարումների դաս, որը սովորաբար շատ ավելի ընդարձակ է, քան այս դեպքում: Ընդհանուր առմամբ, բոլոր ժամանակներում կօգտագործվի 1-ին դեպքի օրինակը, որը հանդիսանում է «Արտադրանքների գումարը», քանի որ ճշմարտության աղյուսակն ունի 1-ի ավելի քիչ ելքեր, քան 0-ի դեպքում:

Եթե ​​դուք այն մարդն եք, ով սկսում է այս հարցում և ցանկանում է փորձագետ դառնալ, խորհուրդ ենք տալիս սկսել՝ մի փոքր իմանալով. Հիմնական էլեկտրոնային այնպես, որ կամաց-կամաց առաջ շարժվի այս երկար տեխնոլոգիական ճանապարհով:

Տրամաբանական միացում տրամաբանական դարպասներով

Այժմ, երբ մենք պատրաստ ունենք տրամաբանական ֆունկցիան և նաև ճշմարտության աղյուսակը, մենք միայն պետք է կազմենք կոմբինացիոն տրամաբանական սխեման՝ տեղադրելով բազմաթիվ ուղղահայաց գծեր, ինչպես նաև մեր ունեցած մուտքերի փոփոխականները, այս անգամ այն ​​կլինի 2, ի տարբերություն օրինակի։ նախորդ. Մենք կարող էինք նաև գծերը հորիզոնական դնել:

Մենք հորիզոնական գծերը տեղադրում ենք ֆունկցիայի նշված արտադրյալի յուրաքանչյուր փոփոխականի համար՝ շրջված փոփոխականների համար դնելով տրամաբանական դարպասը, որը այս դեպքում գոյություն չունի։ Այսպիսով, մենք միավորում ենք արտադրյալներից յուրաքանչյուրի բոլոր փոփոխականներին, թե որն է AND ֆունկցիան, որը դառնում է արտադրյալ, և վերջում բոլոր արտադրյալները միանում են OR տրամաբանական դարպասի միջոցով, որը գումարի ֆունկցիան է:

Այսպիսով, մենք կարող ենք պատկերացնել, որ խնդիրն այն է, որն առաջարկում է, որ սեյֆը բացվի, երբ որոշ կոճակներ ակտիվանան, քանի որ երբ երկուսն էլ ակտիվանան, դա չի լինի: Այժմ մենք ունենալու ենք մոտ 2 տող՝ ելքային թիվ 1-ով, դրա համար մենք պետք է ավելացնենք ստացված 2 արտադրանքը։

Ինչպես, նույն կերպ, կան մուտքերի որոշ փոփոխականներ, որոնք շրջված են, շրջող դարպասը պետք է տեղադրվի դրանցից յուրաքանչյուրում արտադրանքի տեղադրումից շատ առաջ և վերջում, որպեսզի հասնենք 2 ապրանքների միավորմանը, որոնք օգտագործվում են OR տրամաբանական դարպասի համար: