خانه > الکترونیک ، برق > ساخت مدارات دیجیتال – مفاهیم آنالوگ ودیجیتال

ساخت مدارات دیجیتال – مفاهیم آنالوگ ودیجیتال


در بسیاری از موارد به این دو مفهوم مفاهیم گسسته و پیوسته نیز می گویند .به عنوان مثال یک وسیله آنالوگ خروجی پیوسته دارد . مثلاً یک سنسور آنالوگ خروجی های بین صفر تا 5 ولت را می تواند تولید کند .اگر این سنسور یک سنسور نوری باشد . بسته به شرایطی که در مدار قرار گرفته در نور شدید و زیاد خروجی 5 ولت می دهد اما در نور متوسط خروجی بین 3تا 2 ولت خواهد داشت و چنانچه در تاریکی قرار بگیرد خروجی آن صفر ولت خواهد بود. اکثر سنسورهی موجود در بازار سنسورهای آنالوگ با خروجی های پیوسته هستند. از معایب سنسورهای آنالوگ دشوار بودن تجزیه و تحلیل آنهاست . همچنین از معایب دیگر وسیله های آنالوگ دشواری در ذخیره سازی و باز یابی اطلاعات بدست آمده از آنهاست . در ادامه با یک مثال این معایب را توضیح می دهیم . در سیستم های دیجیتال همواره مرزهای بین خروجی ها وجود دارد معمولاً وسیله های دیجیتال با دو خروجی (یا ورودی ) کار می کنند . یعنی خروجی یک وسیله دیجیتال یا صفر ولت است یا پنج ولت . اگر شما یک سنسور نوری دیجیتال داشته باشید . چنانچه نور از حدی بیشتر باشد این خروجی پنج ولت است و اگر کمتر باشد صفر ولت خواهد بود .

فرض کنید قصد دارید یک ربات تعقیب نور بسازید و از چند سنسور نوری استفاده می کنید . وسیله تصمیم گیری شما یک پردازنده است که به صورت دیجیتال کار می کند بسیار راحتر است که برای پردازنده این گون برنامه ریزی کنیم اگر سنسوری نور دید به سمت نور برو . اما اگر سنسورهای ما آنالوگ بودند مشخص نبود آیا این نوری که به سنسور تابیده است به اندازه کافی قوی هست که به عنوان مقصد ربات در نظر گرفته شود یا نه . در واقع ب ا کوچکترین نوری که به سنسور می تابید سنسور ولتاژی تولید می کرد و ربات تصور می کرد که نوراز سمت این سنسور در حال تابیدن است . در حالت برعکس در نظر بگیرید که نوری که از سمت منبع می آید به دلایلی کمی از شدتش کاسته شود در این حال ولتاژ خروجی سنسور نوری کم خواهد شد و اگر ربات را تنها برای ولتاژ کاملاً بالا تنظیم کرده باشیم دچار مشکل خواهیم شد.در شکل زیر در حالت آنالوگ هر سه سنسور نوری دریافت می کنند و متناسب با آن ولتاژی تولید می شود. تصمیم گیری بر اساس ولتاژهای مختلف مثل 1ولت54/2 ولت و 3/4 ولت خیلی سخت تر از تصمیم گیری در شرایطی است که در حالت دیجیتال خروجی های صفر و صفرو پنج ولت داریم.

در اکثر سیستمها راحتر هستیم که با عبارت «درست یا غلط» و یا » خاموش وروشن » ویا هست ونیست» کار کنیم تا جملاتی مثل » کمی بیشتر از …» ویا «مقدار نزدیک به صفر » ویا «در حد قابل قبول «در این گونه موارد هیچ قطعیتی وجود ندارد و همه چیز نسبی است اما در سیستمهای دیجیتال همه چیز کاملاً مشخص است . «درست یا غلط » ویا «خاموش یا روشن «منطق دیجیتال در بسیاری از سیستمهای امروزی از سیستمهای دیجیتال استفاده می کنند . و بر اساس چند شرط که جواب آنها درست یا غلط است تصمیماتی گرفته می شود . مثلاً در یک سیستم پخش فیلم مانند VCD شرطی مانند این وجود دارداگر درون دستگاه cd قرار دارد و اگر کابر شاسی play را زد آنگاه فیلم را پخش کن هر گاه جواب هر دو گزینه بله باشد فیلم پخش خواهد شد ویا مثال دیگر اگر شاسی کم کردن صدا در روی دستگاه زده شده باشد یا اگر بااستفاده از کنترل از راه دور شاسی کم کردن صدا زده شد آنگاه صدا را کم کن در این شرایطی چنانچه جواب هر یک از دو گزینه بله باشد صدا کم خواهد شد البته درست این بود که بگوییم1)اگر فیلم در حال پخش است و2) اگر شاسی کم کردن صدا در روی دستگاه زده شده باشد یا 3) اگر بااستفاده از کنترل از راه دور شاسی کم کردن صدا زده شد آنگاه صدا را کم کن در این شرایط اگر هر یک از گزینه های 2و3 درست بود و گزینه 1 هم درست باشد در آنصورت صدا کم خواهد شد ساخت مدارات تصمیم گیر یکی از مسائل در مهندسی برق محسوب می شود .مداراتی که با توجه به چند ورودی و بررسی درست یا غلط بودن آنها به طور همزمان و بررسی «یا» ها و » و» ها تصمیمات درست و مورد انتظار ما را بگیرند. به این مجموعه مدارات» مدار منطقی » گویند. در واقع CPU چیزی نیست جز تعداد زیادی مدار تصمیم گیر که از پایه های ورودی اطلاعات را می گیرد و تصمیمات مناسب را به پایه های مناسب ارسال می کند . در مدار منطقی درست بودن را با ولتاژ 5 ولت و غلط بودن را با ولتاژ صفر ولت نشان می دهند می توان نشان داد که کلیه مدارات تصمیم گیر را می توان تنها با 3 یا 2 مدار ساده ساخت 1) مدار معکوس کننده : مداری که اگرگزینه ای درست بود ( پنج ولت بود ) آنرا غلط کند ( صفر ولت) و اگر غلط بود ( صفر ولت) آنرادرست ( پنج ولت) کند به عنوان مثال فرض کنید یک سنسور نوری برای لامپ معابر نصب شده است در شرایطی که نور وجود دارد خروجی این مدار 5ولت است . می توان با استفاده از این خروجی و یک ترانزیستور و یک رله ( درس جلسه سوم) یک لامپ 220 ولتی را روشن کنیم . اما مشکل اینجاست که هدف ما برعکس است. یعنی می خواهیم هنگامی که نور نیست لامپ روشن شود . یعنی باید خروجی سنسور نوری را به یک مدار معکوس کننده بدهیم تا هر گاه خروجی 5 ولت (درست )است آنرا غلط ( صفر کند) این شرایط در روز اتفاق می افتد. خروجی سنسور درست است و خروجی معکوس کننده غلط است و ترانزیستور و رله روشن نمی شود. پس لامپ خاموش است . اما در شب سنسور نوری خروجی صفر ولت می دهد پس خروجی معکوس کننده 5 ولت است و ترانزیستور و رله روشن می شود و لامپ روشن خواهد شد .2) مدار» یا» : در این مدار هرگاه هر یک از ورودی ها ( معمولاً دو ورودی ) درست باشد خروجی درست خواهد بود .یک سیتم امنیت را در نظر بگیرید که در تمامی اتاقها سنسور نوری نصب شده است وهیچ نوری وارد محیط حتی در روز نمی شود ( مانند خزانه یک بانک یا موزه که معمولاً بسته است) اگر نوری به هر یک از سنسورهای نوری برخورد کند به مفهوم خطر است و باید آژیر به صدا در بیاید . یعنی اگر هر یک از سنسورها فعال شود سییتم فعال می شود. به عبارت دیگر اگر سنسور 1 فعال شد یا اگر سنسور 2 فعال شد یا اگر سنسور 3 فعال شد آنگاه آژیر فعال شود 3) مدار» و «مانند مثالهای که در اول به آن اشاره کردیم تنها زمانی خروجی مدار درست یا پنج ولت خواهد بود که همه شرط ها درست باشد . به عنوان مثال یک ربات تعقیب خط مانند آنچه در ترم اول داشتیم را در نظر بگیرید عبارت شرطی زیر برای این ربات صادق است اگر سنسور سمت چپ مشکی می بیند ( درست) واگر سنسور سمت راست مشکی می بیند ( درست) آنگاه موتورها را روشن و رو به جلو قرار بده.ساخت مدارات منطقی با استفاده از ترانزیستور 1) مدار معکوس کننده :این مدار را به راحتی می توان توسط یک ترانزیستور ساخت . شکل کلی این مدار مانند شکل زیر است.

در این مدار ترانزیستور مانند کلید عمل می کند هنگامی که وردی مدار صفر ولت است ترانزیستور خاموش است و هیچ جریانی از کلکتور عبور نمی کند و ولتاژ خروجی همان ولتاژ 5 ولت است . اما هنگامی که ورودی پنج ولت است ترانزیستور روشن شده و کلکتور به زمین متصل می شود . شکل های زیر نحوه کار ترانزیستور در حالت کلید را نشان می دهد. به مدار معکوس کننده مدار NOT هم می گویند.

2) مدار یا در این مدار هر گاه هر یک از خروجی ها صحیح باشد جواب پنج خواهد بود . می توان این مدار را این گونه ساخت

در این مدار در شرایطی که هریک از دو ورودی صفر ولت باشند (غلط) خروجی همانند استدلالی که برای مدار معکوس کننده کردیم. خروجی پنج ولت(درست )خواهد بود و در حالیکه تنها یکی از خروجی ها درست شود خروجی صفر خواهد شد . این رفتار مدار دقیقاً عکس انتظار ما است یعنی قرار بود در شرایطی که هر دو ورودی صفر است خروجی صفر باشد و با پنج شدن یکی از ورودی ها خروجی نیر پنج شود. لذا برای اینکه به جواب مطلوب برسیم یک مدار معکوس کننده در خروجی قرار می دهیم. شکل یک مدار یا که به آن مدار OR نیز می گویند رادر شکل می بینید.

مدار فوق را تحلیل کنید و بررسی کنید که آیا یک مدار «یا » هست یا نه3) مدار وشکل زیر یک مدار» و » است .قسمت معکوس کننده نیز دقیقاً به همان دلایلی که در مدار» یا» اضافه شد به این مدار اضافه شده است

در این مدار هر گاه هر دو ورودی Vin1,Vin2 پنج ولت شوند هر دو ترانزیستور روشن شده و کلکتور ترانزیستور Q1 صفر خواهد شد . این پایه ترانزیستور به عنوان مدار ورودی معکوس کننده به کار می رود ودرنتیجه خروجی معکوس کننده پنج ولت خواهد شد. به مدار » و » مدارAND نیز می گویند.در اکثر مدارات از ترکیب این مدار ها می توان مدارهای جالبی را بوجود آورد . به عنوان مثال ماشین حساب از مجموع همین مدارها ساخته شده است در جلسه بعدی ضمن معرفی IC های دیجیتال چند مدار ساده که می تواند کارهای بزرگی انجام دهد را نیز معرفی خواهیم کرد. در بسیاری موارد IC های که به عنوان AND ویاORساخته می شوند طبقه مهکوس کننده را ندارند. و جوابهای معکوس می دهند به این مدارها به ترتیب NANDو NOR می گویند
تمرینمدار زیر یک مدارNAND است که هر دو ورودی آن به هم متصل شده است این مدار مانند مدار NOT عمل خواهد کرد با بررسی هر رد وودی پنج وصفر صحت این گفته را بررسی کنید

Armin sanghari

pw by Ehsir soft

Ehsaan Ehsaanpour

  1. الهه
    ژانویه 30, 2009 در 7:25 ق.ظ.

    سلام ممنون اززحمتی که کشیدین امامن به خودنقشه ی مدارمنطقی نیازدارم واسه انجام یه پروژه نه به توضیحات.

  1. No trackbacks yet.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: