( ตัวต้านทาน ) ( ตัวเก็บประจุ ) ( ไดโอด ) ( ทรานซิสเตอร์ ) ( เฟต ) ( สารกึ่งตัวนำทางแสง ) ( อุปกรณ์อื่นๆ ) ( เกท ) ( Flip-flop ) ( IC ) |
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Input | Output |
0 | 0 |
1 | 1 |
Input | Output |
0 | 1 |
1 | 0 |
การทำงานของเกทเหล่านี้จะเป็นไปตามตารางความจริง(Truthtable)
ตารางความจริงคือ ตารางการทำงานของอุปกรณ์ทางดิจิตอล โดยจะแบ่งเป็นอินพุตและเอาต์พุตซึ่งในการออกแบบวงจรทางดิจิตอลจำเป็นต้องสร้างตารางความจริงนี้ขึ้นมาก่อนแล้วนำมามา
สมการการทำงานหลังจากนั้นจึงค่อยนำมาออกแบบวงจรในที่สุด
Flip-Flops
S | R | Q | Q' | สถานะ |
0 | 0 | Q | -Q | ไม่เปลี่ยน |
0 | 1 | 0 | 1 | Reset |
1 | 0 | 1 | 0 | Set |
1 | 1 | 1 | 1 | ไม่ใช้ |
J | K | Q | Q' | สถานะ |
0 | 0 | Q | -Q | ไม่เปลี่ยน |
0 | 1 | 0 | 1 | Reset |
1 | 0 | 1 | 0 | Set |
1 | 1 | Toggle | เปลี่ยนเป็นตรงกันข้าม |
Input | Output |
D | Qn+1 |
0 | 0 |
1 | 1 |
Input | Output | |
T | Qn+1 | Q'n+1 |
0 | Qn | Q'n |
1 | Q'n | Qn |
สมการ Characteristic | Qn+1= | S+R'Qn | JQ'n+K'Qn | TลQn | D | PS | NS | S R | J K | T | D |
0 | 0 | 0 X | 0 X | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 0 | 1 X | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 1 | X 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | X 0 | X 0 | 0 | 1 |
วงจรโลจิค(Logic Circuit)วงจรโลจิคมี 2 แบบ คือ
1 แบบผสม(Combination) จะประกอบด้วย โลจิคเกทอย่างเดียว ได้แก่ วงจรเปรียบเทียบ(2-bit Comparator), วงจรบวกและลบ(Adder/Subtractor), วงจรเข้ารหัสและถอดรหัส(Encoder/Decoder), Multiplexer/Demultiplexer เช่น Binary Full Adder
2 แบบเรียงลำดับ(Sequential) คือวงจรที่สัญญาณออกของวงจรขึ้นอยู่กับสัญญาณเข้าตัวเดิม และสัญญาณเข้าตัวใหม่ ที่ป้อนให้แก่วงจร
จะประกอบด้วยโลจิคเกทและฟลิบฟลอบ ได้แก่
ไอซี(Integrated Circuit,IC )
คือ วงจรรวมของอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ต่างๆ ที่วางอยู่บนชิ้นส่วนเล็กๆ(Chip)ของแผ่นซิลิกอน
แต่ละอุปกรณ์จะเชื่อมต่อวงจรด้วย อลูมิเนียมหรือทองแดง เพื่อใช้งานงานเฉพาะอย่างที่โรงงานผลิตได้กำหนดไว้แล้ว
ข้อได้เปรียบของ IC คือ
เพื่อลดขนาดของอุปกรณ์ จากแผงวงจรขนาดหลายเมตร ลงเหลือเพียงไม่กี่เซ็นติเมตร และลดภาระในการออกแบบวงจรทั้งหมด ไอซี มี 2 ประเภทคือ
Op-amp(Operational Amplifier) เดิมได้ออกแบบมาเพื่อทำงานด้านคณิตศาสตร์ จะทำหน้าที่ขยายความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่ป้อนเข้ามาที่ Input ทั้งสองขั้ว คือ กลับทาง(Inverting)แทนด้วย - และ ไม่กลับทาง(Non-inverting) แทนด้วย +
Op-ampจะมีอัตราขยาย(gain)สูงมาก(อนันต์) ไม่สามารถควบคุมอัตราขยายได้ จึงต้องใช้วิธีการป้อนกลับ เข้ามาควบคุมอัตราขยาย สัญลักษณ์ของ Op-amp Op-amp รุ่นที่ใช้กันมากคือ 741
การป้อนกลับ คือ การนำสัญญาณออกบางส่วนของ op-amp มาป้อนให้ทางอินพุท มี 2 แบบ คือ
1. การป้อนกลับแบบบวก(Positive Feedback)การนำสัญญาณออกบางส่วนของ op-amp มาป้อนให้ทาง Input แล้วทำให้ขนาดของ Output มีค่ามากกว่าเดิม เช่น วงจรออสซิลเลเตอร์(Oscillator Circuit)
2. การป้อนกลับแบบลบ(Negative Feedback)การนำสัญญาณออกบางส่วนของ op-amp มาป้อนให้ทาง Input แล้วทำให้ขนาดของ Output มีค่าลดลงกว่าเดิม เช่น วงจรขยายทั่วๆไป
1 Bipolar Digital IC
1.1 TTL( Transister-Transister Logic) ใช้งานได้หลายอย่าง ใช้กันแพร่หลาย มีราคาถูก เปลี่ยนสถานะได้มากกว่า 20,000,000 ครั้ง/วินาที แต่ ต้องใช้แรงดัน 5 Volt เท่านั้น กินกระแสมาก มีความเร็วปานกลาง ใช้ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาได้ถึง 30 MHz. ความเร็วสวิทช์ได้ในย่าน 7-11 นาโนวินาที ภายใต้โหลดที่มีค่าความจุไฟฟ้าปานกลาง มีความทนทานต่อสัญญาณรบกวนไฟสลับ รุ่นที่ใช้มากคือ 7400 หรือ 7404
1.2 Low Power Schottky TTL เป็น TTL ชนิดใหม่ กินกำลังไฟฟ้าเพียง 20 % ของ TTL รุ่นเก่า แต่มีราคาแพง รุ่นที่ใช้กันมากคือ 74LS00
2. MOSFET Digital IC(Metal Oxide Semiconductor FET)
2.1 Pและ N-Channel MOS(PMOS และ NMOS) สามารถบรรจุเกทต่อชิพได้มากกว่า TTL เป็นชิพที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์พิเศษ เช่น CPU, หน่วยความจำ ฯลฯ ข้อเสียคือ ความเร็วต่ำกว่า TTL ต้องการแรงดันมากกว่า 2 ระดับ เสียง่ายเมื่อถูกไฟฟ้าสถิตย์
2.2 CMOS(Complementary MOS) เป็นไอซี ที่ใช้งานได้หลายอย่าง บางแบบใช้หมายเลขเดียวกับTTL มีความเร็วสูง ขีดความสามารถ เท่ากับ TTL มีย่านการใช้แรงดันจาก +3 ถึง +18 Volt กินไฟน้อย มีข้อเสียคือ ชำรุดได้ง่าย เมื่อถูกไฟฟ้าสถิตย์ รุ่นที่ใช้กันมากคือ 74C00 และ 4000