วงจรดิจิทัลหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลเป็นสาขาหนึ่งของอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณดิจิทัลเพื่อทำงานต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย สัญญาณอินพุตที่ใช้กับวงจรเหล่านี้อยู่ในรูปแบบดิจิทัลซึ่งแสดงในรูปแบบไบนารีของ 0 และ 1 วงจรเหล่านี้ออกแบบโดยใช้ ประตูตรรกะ เช่น AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR gates ซึ่งดำเนินการเชิงตรรกะ การเป็นตัวแทนนี้ช่วยให้วงจรสามารถเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่งเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่แม่นยำ ระบบวงจรดิจิทัลส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อเสียของระบบอนาล็อกซึ่งช้ากว่าและข้อมูลเอาต์พุตที่ได้รับอาจมีข้อผิดพลาด

Digital Circuit คืออะไร?

คำจำกัดความ : วงจรดิจิทัลได้รับการออกแบบโดยใช้ลอจิกเกตหลายตัวในตัวเดียว วงจรรวม - เข้าใจแล้ว. อินพุตของวงจรดิจิทัลจะอยู่ในรูปแบบไบนารี“ 0’s” และ“ 1’s” ผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลข้อมูลดิจิทัลดิบมีค่าที่แม่นยำ วงจรเหล่านี้สามารถแสดงได้ 2 วิธีทั้งแบบผสมหรือแบบต่อเนื่อง

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับวงจรดิจิทัล

การออกแบบวงจรดิจิตอลเริ่มต้นครั้งแรกด้วยการออกแบบ รีเลย์, ต่อมาหลอดสุญญากาศ TTL ทรานซิสเตอร์ - ลอจิกทรานซิสเตอร์ , Emitter ควบคู่ตรรกะและ ตรรกะ CMOS การออกแบบเหล่านี้ใช้ลอจิกเกตจำนวนมากเช่น AND, OR, NOT, etc ที่รวมอยู่ใน IC ตัวเดียว อินพุตและเอาต์พุตของข้อมูลดิจิทัลจะแสดงในไฟล์ ตารางความจริงเชิงตรรกะ และแผนภาพเวลา

ระดับตรรกะ

ข้อมูลดิจิทัลจะแสดงในรูปแบบตรรกะซึ่งอยู่ในรูปแบบ“ 0” และ“ 1” โดยที่ลอจิก 0 แสดงว่าสัญญาณต่ำหรือ“ GND” และ logic1 หมายถึงสัญญาณสูงหรือเชื่อมต่อกับแหล่งจ่าย“ VCC” ดังที่แสดงด้านล่าง

ระดับตรรกะ

ตารางความจริงเชิงตรรกะ

ตารางความจริงเชิงตรรกะคือการแสดงทางคณิตศาสตร์ของประสิทธิภาพของสัญญาณดิจิทัลเมื่อส่งผ่านวงจรดิจิทัล ตารางประกอบด้วย 3 คอลัมน์ ได้แก่ คอลัมน์นาฬิกาคอลัมน์อินพุตและคอลัมน์เอาต์พุต ตัวอย่างเช่นตารางตรรกะ NOT gate จะแสดงดังนี้

สัญญาณนาฬิกา

อินพุตลอจิก

ตรรกะเอาต์พุต

สูง

แผนภาพเวลา

พฤติกรรมของสัญญาณดิจิทัลจะแสดงในรูปแบบโดเมนเวลาตัวอย่างเช่นถ้าเราพิจารณาตารางความจริงไม่ใช่ลอจิกเกตแผนภาพเวลาจะแสดงดังต่อไปนี้เมื่อนาฬิกามีค่าสูงอินพุตจะต่ำจากนั้นเอาต์พุตจะสูง ในทำนองเดียวกันเมื่ออินพุตสูงเอาต์พุตจะต่ำ

แผนภาพเวลา

ประตู

ลอจิกเกตเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานโดยใช้ฟังก์ชันบูลีน โดยปกติเกตส์จะดำเนินการโดยใช้ไดโอดทรานซิสเตอร์และรีเลย์ มีประตูลอจิคัลหลายประเภท ได้แก่ AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR ในบรรดาสิ่งที่ AND, OR ไม่ใช่ประตูพื้นฐานและ NAND และ NOR เป็นประตูสากล ให้เราพิจารณา AND gate แทนด้านล่างซึ่งมี 2 อินพุตและเอาต์พุตเดียว

และประตู

สัญญาณนาฬิกา	อินพุตลอจิก 1	อินพุตลอจิก 2	ตรรกะเอาต์พุต
สูง	0	0	0
สูง	0	1	0
สูง	1	0	0
สูง	1	1	1

ตารางความจริงของประตู AND

แผนผังเวลาของ AND Gate

มีหลายวิธีในการสร้างวงจรดิจิทัลที่ใช้ลอจิกเกตโดยการสร้างลอจิกเชิงผสมวงจรลอจิกตามลำดับหรือโดยอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งใช้ตารางการค้นหาหรือโดยใช้ IC จำนวนมากร่วมกันเป็นต้นโดยทั่วไปแล้ว ได้รับการออกแบบโดยใช้รูปแบบวงจรรวมและตามลำดับดังที่แสดงด้านล่าง

วงจรลอจิกเชิงผสม

เป็นการรวมกันของลอจิกเกตต่างๆเช่น AND, OR, NOT การออกแบบตรรกะเชิงผสมถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับอินพุตปัจจุบันและตรรกะไม่ขึ้นอยู่กับเวลา วงจรลอจิกเชิงผสม แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

วงจรลอจิกเชิงผสม

ฟังก์ชันเลขคณิตและตรรกะ: แอดเดอร์ ตัวลบ , เครื่องเปรียบเทียบ , PLD
การส่งข้อมูล: มัลติเพล็กเซอร์ Demultiplexers , ตัวเข้ารหัสตัวถอดรหัส
ตัวแปลงรหัส: ไบนารี่ , BCD , 7 ส่วน.

วงจรลำดับ

การออกแบบของ วงจรลำดับ แตกต่างจากวงจรผสม ในวงจรตามลำดับตรรกะของเอาต์พุตจะขึ้นอยู่กับค่าอินพุตทั้งปัจจุบันและในอดีต นอกจากนี้ยังประกอบด้วยองค์ประกอบหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลการประมวลผลและประมวลผล วงจรลำดับแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

วงจรซิงโครนัส
วงจรอะซิงโครนัส

ตัวอย่างบางส่วนของวงจรเรียงลำดับคือรองเท้าแตะ นาฬิกา , เคาน์เตอร์ ฯลฯ

แผนภาพวงจรลำดับ

การออกแบบวงจรดิจิทัล

วงจรดิจิทัลสามารถออกแบบได้ดังต่อไปนี้

การใช้การแสดงระบบตามลำดับและการแสดงระบบผสม
ใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์โดยการลดขั้นตอนวิธีการซ้ำซ้อนเชิงตรรกะเช่น K- แผนที่ , พีชคณิตบูลีน , อัลกอริทึม QM, แผนภาพการตัดสินใจแบบไบนารี ฯลฯ
การใช้เครื่องไหลข้อมูลซึ่งประกอบด้วยรีจิสเตอร์และ รถเมล์ หรือลวด มีการสื่อสารข้อมูลระหว่างส่วนประกอบต่างๆโดยใช้รถประจำทางและทะเบียน เครื่องเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยใช้ภาษาอธิบายฮาร์ดแวร์เช่น VHDL หรือ Verilog .
คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องลอจิกการถ่ายโอนทะเบียนเอนกประสงค์ที่ออกแบบโดยใช้ไฟล์ ไมโครโปรแกรม และโปรเซสเซอร์ไมโครซีเควนเซอร์

ปัญหาการออกแบบวงจรดิจิทัล

เนื่องจากวงจรดิจิทัลสร้างขึ้นด้วยส่วนประกอบอนาล็อกเช่นตัวต้านทานรีเลย์ทรานซิสเตอร์ไดโอดฟลิปฟล็อปเป็นต้นจึงจำเป็นต้องทราบว่าส่วนประกอบเหล่านี้ไม่ส่งผลต่อพฤติกรรมของสัญญาณหรือข้อมูลในระหว่างการทำงานของวงจรดิจิทัล ต่อไปนี้เป็นปัญหาด้านการออกแบบซึ่งมักจะสังเกตได้คือ

ปัญหาเช่นข้อบกพร่องอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการออกแบบระบบที่ไม่เหมาะสม
การซิงโครไนซ์สัญญาณนาฬิกาที่แตกต่างกันอย่างเหมาะสมนำไปสู่การแพร่กระจายในวงจร
วงจรดิจิทัลคำนวณซ้ำ ๆ มากขึ้นเนื่องจากมีภูมิคุ้มกันเสียงสูง

ตัวอย่างวงจรดิจิตอล

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างวงจรดิจิทัล

โทรศัพท์มือถือ
วิทยุ
เครื่องคำนวณ ฯลฯ

ข้อดี

ต่อไปนี้เป็นข้อดี

ความแม่นยำและความสามารถในการเขียนโปรแกรมสูง
ง่ายต่อการบันทึกข้อมูลดิจิทัล
ปราศจากเสียงรบกวน
วงจรดิจิทัลจำนวนมากสามารถรวมเข้ากับ IC ตัวเดียวได้
มีความยืดหยุ่นสูง
ความน่าเชื่อถือสูง
อัตราการส่งข้อมูลสูง
มีความปลอดภัยสูง

ข้อเสีย

ต่อไปนี้เป็นข้อเสีย

“พลังงานหมุนเวียนประเภทต่าง ๆ มีอะไรบ้าง ”

พวกเขาทำงานบนสัญญาณดิจิตอลเท่านั้น
สิ้นเปลืองพลังงานมากกว่าวงจรอนาล็อก
การกระจายความร้อนมีมากขึ้น
ค่าใช้จ่ายสูง.

การใช้งาน

ต่อไปนี้เป็นแอพพลิเคชั่น

คำถามที่พบบ่อย

1). วงจรดิจิทัลใช้ทำอะไร?

วงจรดิจิทัลใช้เพื่อดำเนินการตรรกะบูลีน

2). วงจรดิจิตอลทำงานอย่างไร?

วงจรดิจิทัลทำงานร่วมกับสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งแสดงในรูปแบบไบนารีของ 0 และ 1

3). ส่วนประกอบพื้นฐานของวงจรดิจิทัลคืออะไร?

ส่วนประกอบพื้นฐานของวงจรดิจิทัล ได้แก่ ฟลิปฟลอปไดโอดทรานซิสเตอร์เกตส์เป็นต้น

4). วงจรทำมาจากอะไร?

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟและแอคทีฟจำนวนหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อโดยใช้สายนำไฟฟ้า

5). ตั้งชื่อตัวอย่างบางส่วนของส่วนประกอบ Active และ Passive?

ตัวอย่างส่วนประกอบที่ใช้งาน ได้แก่ ไดโอด IC หลอดสุญญากาศไตรโอดเป็นต้น
ตัวอย่างของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ ได้แก่ ตัวต้านทานตัวเก็บประจุตัวเหนี่ยวนำหม้อแปลง ฯลฯ

6). ทำไมเราถึงใช้ตัวต้านทานในวงจร?

เราใช้ตัวต้านทานในวงจรเพื่อควบคุมการไหลของกระแส

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟและแอคทีฟจำนวนหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อโดยใช้สายนำไฟฟ้า พวกเขาสองคน ประเภทของวงจร เป็นวงจรอนาล็อกและวงจรดิจิตอล อินพุตไปยังวงจรอะนาล็อกเป็นสัญญาณแบบแปรผันต่อเนื่องซึ่งให้ข้อมูลสัญญาณเช่นกระแสไฟฟ้าแรงดันเป็นต้นสัญญาณอินพุตของวงจรดิจิทัลอยู่ในรูปแบบโดเมนเวลาแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งแสดงเป็น“ 0’s” และ“ 1’s” ให้ความแรงของสัญญาณอัตราส่วนสัญญาณรบกวนการลดทอนคุณสมบัติอื่น ๆ ของสัญญาณดิจิทัล ข้อได้เปรียบหลักของการใช้วงจรดิจิทัลคือง่ายต่อการใช้งานและเข้าใจ