డిజిటల్ సర్క్యూట్ అంటే ఏమిటి: డిజైన్ మరియు దాని అనువర్తనాలు

డిజిటల్ సర్క్యూట్లు లేదా డిజిటల్ ఎలక్ట్రానిక్స్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క ఒక విభాగం, ఇది వివిధ అవసరాలను తీర్చడానికి వివిధ పనిని నిర్వహించడానికి డిజిటల్ సిగ్నల్స్ తో వ్యవహరిస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్‌లకు వర్తించే ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ డిజిటల్ రూపంలో ఉంటుంది, ఇది 0 మరియు 1 యొక్క బైనరీ భాషా ఆకృతిలో సూచించబడుతుంది. ఈ సర్క్యూట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా రూపొందించబడింది తార్కిక ద్వారాలు AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR గేట్లు వంటివి తార్కిక కార్యకలాపాలను నిర్వహిస్తాయి. ఖచ్చితమైన ప్రాతినిధ్యం అందించడానికి ఈ ప్రాతినిధ్యం సర్క్యూట్‌ను ఒక రాష్ట్రం నుండి మరొక స్థితికి మార్చడానికి సహాయపడుతుంది. డిజిటల్ సర్క్యూట్ వ్యవస్థలు ప్రధానంగా నెమ్మదిగా ఉన్న అనలాగ్ వ్యవస్థల యొక్క ప్రతికూలతను అధిగమించడానికి రూపొందించబడ్డాయి మరియు పొందిన అవుట్పుట్ డేటా లోపం కలిగి ఉండవచ్చు.

డిజిటల్ సర్క్యూట్ అంటే ఏమిటి?

నిర్వచనం : ఒకే లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించడం ద్వారా డిజిటల్ సర్క్యూట్ రూపొందించబడింది ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ - ఐ.సి. ఏదైనా డిజిటల్ సర్క్యూట్‌కు ఇన్‌పుట్ “0’s” మరియు “1’s” బైనరీ రూపంలో ఉంటుంది. ముడి డిజిటల్ డేటాను ప్రాసెస్ చేయడంలో పొందిన అవుట్పుట్ ఖచ్చితమైన విలువ. ఈ సర్క్యూట్లను కాంబినేషన్ మార్గంలో లేదా వరుస మార్గంలో 2 విధాలుగా సూచించవచ్చు.

డిజిటల్ సర్క్యూట్ బేసిక్స్

డిజిటల్ సర్క్యూట్ డిజైన్ మొదట ఒక డిజైన్‌తో ప్రారంభించబడింది రిలేలు, తరువాత వాక్యూమ్ గొట్టాలు, టిటిఎల్ ట్రాన్సిస్టర్-ట్రాన్సిస్టర్ లాజిక్ , ఉద్గారిణి కపుల్డ్ లాజిక్, మరియు CMOS తర్కం. ఈ నమూనాలు ఒకే ఐసిలో విలీనం చేయబడిన AND, OR, NOT, వంటి పెద్ద సంఖ్యలో తార్కిక ద్వారాలను ఉపయోగిస్తాయి. డిజిటల్ డేటా యొక్క ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ తార్కిక సత్య పట్టిక మరియు సమయ రేఖాచిత్రం.

తార్కిక స్థాయి

డిజిటల్ డేటా తార్కిక ఆకృతిలో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, అది “0” మరియు “1” ఆకృతిలో ఉంటుంది. లాజిక్ 0 సిగ్నల్ తక్కువగా ఉందని లేదా “జిఎన్డి” అని సూచిస్తుంది మరియు లాజిక్ 1 సిగ్నల్ అధికంగా ఉందని సూచిస్తుంది లేదా క్రింద చూపిన విధంగా “విసిసి” సరఫరాతో అనుసంధానించబడి ఉంది

లాజిక్ స్థాయి

లాజికల్ ట్రూత్ టేబుల్

లాజికల్ ట్రూత్ టేబుల్ అనేది డిజిటల్ సర్క్యూట్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు డిజిటల్ సిగ్నల్ పనితీరు యొక్క గణిత ప్రాతినిధ్యం. పట్టికలో 3 నిలువు వరుసలు ఉంటాయి, అవి గడియారం కాలమ్, ఇన్పుట్ కాలమ్ మరియు అవుట్పుట్ కాలమ్. ఉదాహరణకు, NOT గేట్ లాజిక్ పట్టిక ఈ క్రింది విధంగా సూచించబడుతుంది

సమయ రేఖాచిత్రం

డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రవర్తన టైమ్ డొమైన్ ఆకృతిలో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, ఉదాహరణకు, మేము లాజిక్ గేట్ సత్య పట్టికను పరిగణించకపోతే, గడియారం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు టైమింగ్ రేఖాచిత్రం ఈ క్రింది విధంగా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, ఇన్పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు అవుట్పుట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది. అదేవిధంగా, ఇన్పుట్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు అవుట్పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది.

సమయ రేఖాచిత్రం

గేట్స్

లాజిక్ గేట్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, ఇది బూలియన్ ఫంక్షన్‌ను ఉపయోగించి అమలు చేయబడుతుంది. గేట్లు సాధారణంగా డయోడ్లు, ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు రిలేలను ఉపయోగించి అమలు చేయబడతాయి. అవి వివిధ రకాలైన తార్కిక ద్వారాలు, మరియు, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR. వీటిలో AND, OR, NOT ప్రాథమిక ద్వారాలు మరియు NAND మరియు NOR సార్వత్రిక ద్వారం. 2 ఇన్పుట్లను మరియు ఒక అవుట్పుట్ను కలిగి ఉన్న AND గేట్ ప్రాతినిధ్యాన్ని క్రింద చూద్దాం.

మరియు గేట్

AND గేట్ యొక్క సత్య పట్టిక

AND గేట్ యొక్క సమయ రేఖాచిత్రం

కాంబినేషన్ లాజిక్, సీక్వెన్షియల్ లాజిక్ సర్క్యూట్ లేదా లుక్అప్ టేబుల్స్ ఉపయోగించే ప్రోగ్రామబుల్ లాజిక్ పరికరం ద్వారా లేదా అనేక ఐసి కలయికను ఉపయోగించడం ద్వారా తార్కిక గేట్లను ఉపయోగిస్తున్న డిజిటల్ సర్క్యూట్ నిర్మాణంలో చాలా మార్గాలు ఉన్నాయి. క్రింద చూపిన విధంగా కాంబినేషన్ మరియు సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్ ఆకృతిని ఉపయోగించి రూపొందించబడ్డాయి

కాంబినేషన్ లాజిక్ సర్క్యూట్

ఇది AND, OR, NOT వంటి వివిధ లాజిక్ గేట్ల కలయిక. కాంబినేషన్ లాజిక్ యొక్క రూపకల్పన అవుట్పుట్ ప్రస్తుత ఇన్పుట్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు తర్కం సమయం నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది. కాంబినేషన్ లాజిక్ సర్క్యూట్లు 3 రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి, అవి

కాంబినేషన్ లాజిక్ సర్క్యూట్

• అంకగణిత మరియు తార్కిక విధులు: యాడర్స్, తీసివేసేవారు , పోలికలు , PLD లు
• డేటా ప్రసారాలు: మల్టీప్లెక్సర్లు, డెముల్టిప్లెక్సర్లు , ఎన్కోడర్లు, డీకోడర్లు
• కోడ్ కన్వర్టర్లు: బైనరీ , బిసిడి , 7-సెగ్మెంట్.

సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్

యొక్క డిజైన్ సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్ కాంబినేషన్ సర్క్యూట్ నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్లో, అవుట్పుట్ లాజిక్ ప్రస్తుత మరియు గత ఇన్పుట్ విలువలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది ప్రాసెసింగ్ మరియు ప్రాసెస్ చేసిన డేటాను నిల్వ చేసే మెమరీ మూలకాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది. సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్లు 2 రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి,

• సింక్రోనస్ సర్క్యూట్
• అసమకాలిక సర్క్యూట్

సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్ల యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలు ఫ్లిప్ ఫ్లాప్స్, గడియారాలు , కౌంటర్లు , మొదలైనవి.

సీక్వెన్షియల్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

డిజిటల్ సర్క్యూట్ డిజైన్

డిజిటల్ సర్క్యూట్లను ఈ క్రింది మార్గాల్లో రూపొందించవచ్చు

• సీక్వెన్షియల్ సిస్టమ్ ప్రాతినిధ్యం మరియు కాంబినేషన్ సిస్టమ్ ప్రాతినిధ్యం ఉపయోగించి
• వంటి తార్కిక పునరుక్తి అల్గోరిథంలను తగ్గించడం ద్వారా గణిత పద్ధతులను ఉపయోగించడం కె-మ్యాప్ , బూలియన్ బీజగణితం , QM అల్గోరిథం, బైనరీ నిర్ణయం రేఖాచిత్రాలు మొదలైనవి.
• రిజిస్టర్లను కలిగి ఉన్న డేటా ఫ్లో యంత్రాలను ఉపయోగించడం మరియు బస్సులు లేదా వైర్. బస్సులు మరియు రిజిస్టర్లను ఉపయోగించి వివిధ భాగాల మధ్య డేటా కమ్యూనికేట్ చేయబడుతుంది. ఈ యంత్రాలు వంటి హార్డ్వేర్ వివరణ భాషలను ఉపయోగించి రూపొందించబడ్డాయి VHDL లేదా వెరిలోగ్ .
• కంప్యూటర్ అనేది ఒక సాధారణ-ప్రయోజన రిజిస్టర్ బదిలీ లాజిక్ యంత్రం మైక్రోప్రోగ్రామ్ మరియు మైక్రోసాక్వెన్సర్ ప్రాసెసర్.

డిజిటల్ సర్క్యూట్ డిజైన్ సమస్యలు

డిజిటల్ సర్క్యూట్లు రెసిస్టర్లు, రిలేలు, ట్రాన్సిస్టర్లు, డయోడ్లు, ఫ్లిప్ ఫ్లాప్స్ వంటి అనలాగ్ భాగాలతో నిర్మించబడినందున, ఈ భాగాలు డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఆపరేషన్ సమయంలో సిగ్నల్ లేదా డేటా యొక్క ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేయవని గమనించాలి. కిందివి డిజైన్ సమస్యలు, అవి సాధారణంగా గమనించవచ్చు,

• వ్యవస్థ యొక్క అనుచిత రూపకల్పన కారణంగా అవాంతరాలు వంటి సమస్యలు సంభవించవచ్చు
• వేరే క్లాక్ సిగ్నల్ యొక్క సరైన సమకాలీకరణ సర్క్యూట్లో మెటాస్టబిలిటీకి దారితీస్తుంది
• అధిక శబ్దం రోగనిరోధక శక్తి కారణంగా డిజిటల్ సర్క్యూట్లు పదేపదే లెక్కిస్తాయి.

డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఉదాహరణలు

కిందివి డిజిటల్ సర్క్యూట్ల ఉదాహరణలు

• మొబైల్ ఫోన్లు
• రేడియోలు
• కాలిక్యులేటర్లు మొదలైనవి.

ప్రయోజనాలు

కింది ప్రయోజనాలు

• ఖచ్చితత్వం మరియు ప్రోగ్రామబిలిటీ ఎక్కువ
• డిజిటల్ డేటాను సేవ్ చేయడం సులభం
• శబ్దానికి రోగనిరోధక శక్తి
• అనేక డిజిటల్ సర్క్యూట్లను ఒకే ఐసిలో విలీనం చేయవచ్చు
• అత్యంత సరళమైనది
• అధిక విశ్వసనీయత
• అధిక ప్రసార రేటు
• అత్యంత సురక్షితం.

ప్రతికూలతలు

కిందివి ప్రతికూలతలు

• అవి డిజిటల్ సిగ్నల్‌లలో మాత్రమే పనిచేస్తాయి
• అనలాగ్ సర్క్యూట్ల కంటే ఎక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది
• వేడి వెదజల్లడం ఎక్కువ
• అధిక ధర.

అప్లికేషన్స్

కిందివి అప్లికేషన్లు

• ADC - అనలాగ్ టు డిజిటల్ కన్వర్టర్
• DAC - డిజిటల్ నుండి అనలాగ్ కన్వర్టర్
• సిగ్నల్ జనరేటర్
• CRO
• TO స్మార్ట్ కార్డ్ , మొదలైనవి.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). డిజిటల్ సర్క్యూట్లు దేనికి ఉపయోగించబడతాయి?

బూలియన్ లాజిక్ ఆపరేషన్లను నిర్వహించడానికి డిజిటల్ సర్క్యూట్లను ఉపయోగిస్తారు.

2). డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఎలా పనిచేస్తుంది?

డిజిటల్ సర్క్యూట్ వివిక్త సంకేతాలతో పనిచేస్తుంది, ఇవి 0 మరియు 1 ల బైనరీ రూపంలో సూచించబడతాయి.

3). డిజిటల్ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రాథమిక భాగాలు ఏమిటి?

డిజిటల్ సర్క్యూట్ల యొక్క ప్రాథమిక భాగాలు ఫ్లిప్ ఫ్లాప్స్, డయోడ్లు, ట్రాన్సిస్టర్లు, గేట్స్ మొదలైనవి.

4). సర్క్యూట్ అంటే ఏమిటి?

ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ అనేక నిష్క్రియాత్మక మరియు క్రియాశీల భాగాలతో రూపొందించబడింది, ఇవి వైర్లను నిర్వహించడం ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

5). క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక భాగాల యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలు పేరు పెట్టండి?

• క్రియాశీల భాగాలకు ఉదాహరణలు డయోడ్లు, ఐసి, ట్రైయోడ్ వాక్యూమ్ ట్యూబ్‌లు మొదలైనవి.
• నిష్క్రియాత్మక భాగాలకు ఉదాహరణలు రెసిస్టర్, కెపాసిటర్, ఇండక్టర్, ట్రాన్స్ఫార్మర్ మొదలైనవి.

6). సర్క్యూట్లలో మనం రెసిస్టర్‌ను ఎందుకు ఉపయోగిస్తాము?

ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి మేము సర్క్యూట్లో ఒక రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగిస్తాము.

ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ అనేక నిష్క్రియాత్మక మరియు క్రియాశీల భాగాలతో రూపొందించబడింది, ఇవి వైర్లను నిర్వహించడం ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. అవి రెండు సర్క్యూట్ల రకాలు అవి అనలాగ్ సర్క్యూట్ మరియు డిజిటల్ సర్క్యూట్. అనలాగ్ సర్క్యూట్‌కు ఇన్‌పుట్ అనేది నిరంతర వేరియబుల్ సిగ్నల్, ఇది ప్రస్తుత, వోల్టేజ్ వంటి సిగ్నల్ సమాచారాన్ని అందిస్తుంది. డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ వివిక్త సమయ-డొమైన్ ఆకృతిలో ఉంది, ఇది “0’లు మరియు“ 1’లలో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది. ఇది డిజిటల్ సిగ్నల్ యొక్క సిగ్నల్స్ బలం, శబ్ద నిష్పత్తి, అటెన్యుయేషన్ మొదలైన లక్షణాలను అందిస్తుంది. డిజిటల్ సర్క్యూట్లను ఉపయోగించడం యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే అవి అమలు చేయడం మరియు అర్థం చేసుకోవడం సులభం.