517212: Digital Logic Design บทที่ 1 - พื้นฐานระบบดิจิทัล 5 พฤศจิกายน 2555

Digital

Digital

คือวิถีการทำงานโดยใช

“ตัวเลข”

มันอยูทุกที่ ทุกเวลา

มันมีอิทธิพลตอการดำรงชีวิต

วงจรอิเล็คทรอนิกส

วงจรอิเล็คทรอนิกส

วงจรอิเล็คทรอนิกส

วงจรอิเล็คทรอนิกส

ชนิดของวงจรอิเล็คทรอนิกส

แอนะล็อก

ชนิดของวงจรอิเล็คทรอนิกส

แอนะล็อก ดิจิทัล

ชนิดของวงจรอิเล็คทรอนิกส

แอนะล็อก ดิจิทัล

ชนิดของวงจรอิเล็คทรอนิกส

คา (quantity) ที่ใชในการทำงานของวงจร

คาแบบอะนาลอก

ค่าที่วัด

เวลา

คาแบบดิจิทัล

ค่าที่วัด

เวลา

ขอไดเปรียบของระบบดิจิทัล

ประมวลผล(process)

การจัดเก็บ(storage)

การสื่อขอมูล(transmission)

สองระบบนี้มักทำงานอยูรวมกัน

เลขไบนารี, คาระดับลอจิก, และรูปคลื่นดิจิทัล

เลขไบนารีระบบเลขไบนารี (ใชสัญลักษณ 0 หรือ 1)

มีหนวยเปน”บิต (bit)” (มาจาก binary digit)

ในวงจรดิจิทัล

1 เปนตัวแทน ไฟฟาศักยสูง (HIGH voltage)

0 เปนตัวแทน ไฟฟาศักยต่ำ (LOW voltage)

เราเรียกกลุมของบิตซึ่งประกอบขึ้นดวย 0 กับ 1 วารหัส (codes)

ใชสำหรับเปนตัวแทนของคาตัวเลข, ตัวอักขระ, สัญลักษณตางๆ, (ยกตัวอยางเชน รหัส ASCII), ชุดคำสั่ง, และอื่นๆ

คาระดับลอจิกคาศักยไฟฟาที่ใชแทน 0 และ 1 เรียกกันวาคาระดับลอจิก (logic levels)

โดยอุดมคติแลวเราจะใชเพียงคา ลอจิกสูง (1) กับ ลอจิกต่ำ (0) เทานั้น

ในทางปฏิบัตินั้นจะมีชวงในการตัดสินวาศักยไฟฟาระดับใดจะเปน ลอจิกสูงหรือต่ำ หรือไมเปนคาลอจิกใดเลย

ยกตัวอยางวงจรที่ใชเทคโนโลยีแบบ CMOS

ศักยไฟฟา 2V - 3.3V จะเปนลอจิกสูง

ศักยไฟฟา 0V - 0.8V จะเปนลอจิกต่ำ

HIGH(binary 1)

Not allowed

LOW(binary 0)

VH(max)

VH(min)

VL(max)

VL(min)

รูปคลื่นดิจิทัลเปนรูปคลื่นระดับศักยไฟฟาที่เปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมาระหวางศักยสูงและศักยต่ำ

พัลส (pulse) ในอุดมคติ

ที่เวลา t0 เรียกวา leading edge,

ที่เวลา t1 เรียกวา trailing edge

HIGH HIGH

LOW LOW

Positive-going pulse Negative-going pulset0 t1 t0 t1

พัลส (ในความเปนจริง)

Rise time Fall time

tr tf

twPulse width

90%

50%

10%

Amplitude

คุณลักษณะของรูปคลื่นดิจิทัลรูปคลื่นดิจิทัลจะมีลักษณะเปนขบวนของพัลส (pulse train) ซึ่งอาจมีลักษณะดังตอไปนี้

แบบคาบเวลาแนนอน (periodic)

คาบ (T) = T1 = T2 = T3 = … = Tn

ความถี่ (f) = 1/T

แบบไมมีคาบเวลา (non-periodic)

T1 T2 T3

รูปคลื่นกับขอมูลดิจิทัล

Bit time

1

0clock

1

0A

1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1Bit sequence represented by waveform

A

การสงถายขอมูล

ขอมูลดิจิทัลสามารถสงถายกันไดสองรูปแบบไดแก :

อนุกรม (serial) – แตละบิตจะถูกสงทีละบิต

ขนาน (parallel) – ทุกๆบิตของกลุมขอมูลจะถูกสงไปพรอมๆกันผานทางสายสื่อสารหลายๆเสน (1 เสนสำหรับ 1 บิต)

การสงถายขอมูล

ขอมูลดิจิทัลสามารถสงถายกันไดสองรูปแบบไดแก :

อนุกรม (serial) – แตละบิตจะถูกสงทีละบิต

ขนาน (parallel) – ทุกๆบิตของกลุมขอมูลจะถูกสงไปพรอมๆกันผานทางสายสื่อสารหลายๆเสน (1 เสนสำหรับ 1 บิต)

ขอเปรียบเทียบระหวางแบบอนุกรมกับแบบขนาน

ขอไดเปรียบ: ใชสายสื่อสารนอยกวา

ขอเสียเปรียบ: ใชเวลาในการสงถายมากกวา

รูป title page http://images.bit-tech.net/content_images/2010/09/arduino-projects-getting-started/arduino-side-large.jpgรูปฉากหลัง (โลก) http://www.hdwallpapers.in/walls/digital_world-wide.jpgรูปคนใช้คอม http://www.cyber-medicine.org/FeaturesNews/images/kid_300.jpgรูปหลอดฯ http://wccftech.com/images/articles/History-of-RAM/Vacuum-Tube.jpgรูปเครื่องใช้หลอดฯ http://1ststagespringhill.org/blog/uploaded_images/eniac-706368.jpgรูปชิพ http://www.birnstihl.com/photos/productreal/Silicon%20chip%20on%20finger.jpgรูปสมาร์ทโฟน http://www.allshadow.com/wp-content/uploads/smartphone-line-up.jpgรูปสมอง http://reginanuzzo.com/wp-content/digitalbrain_01.jpgรูปเมมโมรี ่http://www.photoschool.org.uk/wp-content/uploads/2009/01/memory-card.jpgรูปไฟเบอร์ออพติกส์ http://www.protelcommunications.com/e107_images/custom/j0403732.jpg