Circuitos digitais ou eletrônica digital é um ramo da eletrônica que lida com sinais digitais para realizar as várias tarefas para atender a vários requisitos. O sinal de entrada aplicado a esses circuitos é de forma digital, que é representado no formato de linguagem binária de 0 e 1. Esses circuitos são projetados usando portas lógicas como portas AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR que realizam operações lógicas. Esta representação ajuda o circuito a mudar de um estado para outro para fornecer uma saída precisa. Os sistemas de circuitos digitais são projetados principalmente para superar a desvantagem dos sistemas analógicos, que são mais lentos e os dados de saída obtidos podem conter um erro.
O que é um circuito digital?
Definição : Um circuito digital é projetado usando uma série de portas lógicas em um único circuito integrado - IC. A entrada para qualquer circuito digital está na forma binária '0's' e '1's'. A saída obtida no processamento de dados digitais brutos tem um valor preciso. Esses circuitos podem ser representados de 2 maneiras, tanto de forma combinatória quanto sequencial.
Noções básicas de circuito digital
O projeto do circuito digital foi iniciado pela primeira vez com um projeto de relés, tubos de vácuo posteriores, Lógica do transistor-transistor TTL , Lógica acoplada do emissor e Lógica CMOS. Esses projetos usam um grande número de portas lógicas como AND, OR, NOT, etc. integradas em um único IC. A entrada e a saída de dados digitais são representadas no tabela de verdade lógica e diagrama de tempo.
Nível Lógico
Os dados digitais são representados em um formato lógico, ou seja, no formato “0” e “1”. Onde a lógica 0 representa que o sinal está baixo ou “GND” e a lógica 1 representa que o sinal está alto ou conectado à alimentação “VCC” conforme mostrado abaixo
Nível Lógico
Tabela de verdade lógica
Uma tabela de verdade lógica é uma representação matemática do desempenho do sinal digital quando passado pelo circuito digital. A tabela consiste em 3 colunas: a coluna do relógio, a coluna de entrada e a coluna de saída. Por exemplo, a tabela de lógica NOT gate é representada da seguinte forma
| Sinal de Relógio | Lógica de entrada | Saída Lógica |
Alto | 0 | 1 |
| Alto | 1 | 0 |
Diagrama de tempo
O comportamento do sinal digital é representado no formato de domínio do tempo, por exemplo, se considerarmos NÃO a tabela verdade da porta lógica, o diagrama de tempo é representado como segue quando o clock está alto, a entrada é baixa e a saída aumenta. Da mesma forma, quando a entrada é alta, a saída é baixa.
Diagrama de tempo
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Gates
Uma porta lógica é um componente eletrônico que é implementado usando uma função booleana. As portas são geralmente implementadas usando diodos, transistores e relés. Existem diferentes tipos de portas lógicas: AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR. Entre os quais AND, OR, NOT são portas básicas e NAND e NOR são as portas universais. Vamos considerar a representação da porta AND como abaixo, que tem 2 entradas e uma saída.
AND Gate
| Sinal de Relógio | Lógica de entrada 1 | Lógica de entrada 2 | Saída Lógica |
| Alto | 0 | 0 | 0 |
| Alto | 0 | 1 | 0 |
| Alto | 1 | 0 | 0 |
| Alto | 1 | 1 | 1 |
A tabela verdade da porta AND
Diagrama de tempo de AND Gate
Existem muitas maneiras de construir um circuito digital que está usando portas lógicas criando lógica combinacional, um circuito lógico sequencial ou por um dispositivo lógico programável que usa tabelas de pesquisa, ou usando uma combinação de muitos IC, etc. Normalmente, eles são projetados usando formato de circuito combinacional e sequencial, conforme mostrado abaixo
Circuito Lógico Combinacional
É uma combinação de várias portas lógicas como AND, OR, NOT. O projeto da lógica combinatória é feito de forma que a saída dependa da entrada presente e a lógica seja independente do tempo. Circuitos lógicos combinacionais são classificados em 3 tipos, eles são
Circuito Lógico Combinacional
- Funções aritméticas e lógicas: Adicionadores, Subtratores , Comparadores , PLD's
- Transmissões de dados: Multiplexadores, Demultiplexadores , Codificadores, decodificadores
- Conversores de código: Binário , BCD , 7 segmentos.
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Circuito Sequencial
O design do circuito sequencial é diferente do circuito combinacional. Em um circuito sequencial, a lógica de saída depende dos valores de entrada atuais e anteriores. Também consiste em um elemento de memória que armazena os dados processados e processados. Os circuitos sequenciais são classificados em 2 tipos,
- Circuito Síncrono
- Circuito Assíncrono
Alguns dos exemplos de circuitos sequenciais são flip-flops, relógios , contadores etc.
Diagrama de Circuito Sequencial
Design de Circuito Digital
Os circuitos digitais podem ser projetados das seguintes maneiras:
- Usando representação de sistema sequencial e representação de sistema combinacional
- Usando os métodos matemáticos, reduzindo algoritmos de redundância lógica como K-Map , Álgebra booleana , Algoritmo QM, diagramas de decisão binários, etc.
- Usando máquinas de fluxo de dados que consistem em registros e ônibus ou fio. Os dados são comunicados entre vários componentes por meio de barramentos e registros. Essas máquinas são projetadas usando linguagens de descrição de hardware como VHDL ou Verilog .
- Um computador é uma máquina de lógica de transferência de registro de propósito geral projetada usando um microprograma e processador microsequencer.
Problemas de design de circuito digital
Uma vez que os circuitos digitais são construídos com componentes analógicos como resistores, relés, transistores, diodos, flip-flops, etc. É necessário observar que esses componentes não afetam o comportamento do sinal ou dos dados durante a operação do circuito digital. A seguir estão os problemas de design que geralmente são observados,
- Problemas como falhas podem ocorrer devido ao design inadequado do sistema
- A sincronização inadequada de um sinal de relógio diferente leva à metaestabilidade no circuito
- Os circuitos digitais calculam mais repetidamente devido à alta imunidade a ruído.
Exemplos de circuitos digitais
A seguir estão os exemplos de circuitos digitais
- Celulares
- Rádios
- Calculadoras, etc.
Vantagens
A seguir estão as vantagens
- Precisão e programação são altas
- Fácil de salvar dados digitais
- Imune ao ruído
- Muitos circuitos digitais podem ser integrados em um único IC
- Altamente flexível
- Alta fiabilidade
- Uma alta taxa de transmissão
- Altamente seguro.
Desvantagens
A seguir estão as desvantagens
- Eles operam apenas em sinais digitais
- Consome mais energia do que circuitos analógicos
- Dissipação de calor é mais
- Alto custo.
Formulários
A seguir estão os aplicativos
- ADC - conversor analógico para digital
- DAC - Conversor digital para analógico
- Gerador de sinal
- CRO
- PARA cartão inteligente etc.
FAQs
1). Para que são usados os circuitos digitais?
Os circuitos digitais são usados para realizar operações de lógica booleana.
2). Como funciona o circuito digital?
O circuito digital funciona com sinais discretos, que são representados na forma binária de 0 e 1.
3). Quais são os componentes básicos do circuito digital?
Os componentes básicos dos circuitos digitais são flip-flops, diodos, transistores, portas, etc.
4). Do que é feito um circuito?
Um circuito eletrônico é formado por vários componentes passivos e ativos, que são conectados por meio de fios condutores.
5). Cite alguns exemplos de componentes ativos e passivos?
- Exemplos de componentes ativos são diodos, IC, tubos de vácuo triodo, etc.
- Exemplos de componentes passivos são resistor, capacitor, indutor, transformador, etc.
6). Por que usamos um resistor em circuitos?
Usamos um resistor no circuito para controlar o fluxo de corrente.
Um circuito eletrônico é formado por vários componentes passivos e ativos, que são conectados por meio de fios condutores. São dois tipos de circuitos eles são circuito analógico e circuito digital. A entrada para um circuito analógico é um sinal variável contínuo, que fornece informações de sinal como corrente, tensão, etc. O sinal de entrada do circuito digital está em um formato de domínio de tempo discreto, que é representado em '0's' e '1's'. Ele fornece força de sinais, proporção de ruído, atenuação, propriedades etc. de um sinal digital. A principal vantagem de usar circuitos digitais é que eles são fáceis de implementar e entender.
