Sirkuit digital atau elektronik digital adalah elektronik yang menggunakan sinyal digital. Mereka berbeda dari sirkuit analog di mana sirkuit analog beroperasi pada sinyal analog yang operasinya jauh lebih tunduk pada redaman sinyal, toleransi manufaktur, dan kebisingan biasanya, desainer menggunakan rakitan besar gerbang logika pada sirkuit terintegrasi untuk membuat sirkuit digital.
Dalam panduan ramah ini, kami memberi tahu Anda segalanya tentang sirkuit digital. Baca terus untuk mempelajari lebih lanjut.
Pada tahun 1705, Gottfried Wilhelm Leibniz menyempurnakan sistem bilangan biner. Leibniz menetapkan bahwa dengan menggunakan sistem biner, dimungkinkan untuk menggabungkan prinsip-prinsip aritmatika dan logika. Pada pertengahan abad ke-19, George Boole menyusun filosofi digital seperti yang kita kenal sekarang. Kemudian, pada tahun 1886, Charles Sanders Peirce menjelaskan bagaimana para ilmuwan dapat melakukan operasi logis dengan mengganti rangkaian sakelar listrik. Kemudian, alih-alih relay untuk operasi logika, desainer mulai menggunakan tabung vakum.
Dengan perkembangan komputer digital setelah Perang Dunia II, perhitungan numerik menggantikan analog. Segera, elemen sirkuit elektronik murni mengambil alih dari rekan-rekan mekanik dan elektromekanis mereka.
Pada tahun 1959, Mohamed Atalla dan Dawon Kahng menemukan transistor MOSFET, yang secara dramatis merevolusi industri elektronik. Dari akhir abad ke-20, transistor MOSFET memainkan peran integral dalam pembangunan sirkuit digital. Saat ini, ini adalah perangkat semikonduktor paling populer secara global.
Awalnya, setiap chip sirkuit terintegrasi hanya memiliki beberapa transistor. Seiring kemajuan teknologi, menjadi mungkin untuk menempatkan jutaan transistor MOSFET dalam satu chip. Saat ini, desainer dapat menempatkan miliaran transistor MOSFET dalam satu chip. Ini adalah bukti seberapa jauh perkembangan sirkuit digital sejak awal.
Salah satu alasan terbesar sirkuit digital sangat mudah diakses, seperti yang kami sebutkan sebelumnya, adalah karena mudah untuk merepresentasikannya secara digital tanpa noise yang menurunkannya. Misalnya, selama suara yang diambil selama transmisi tidak cukup untuk mencegah rute diidentifikasi, sinyal audio yang berurutan dapat direkonstruksi dalam urutan 1 detik dan 0 detik tanpa kesalahan.
Untuk mendapatkan representasi yang lebih tepat dalam sistem digital, Anda dapat merepresentasikan sinyal menggunakan lebih banyak digit biner. Tentu saja, itu membutuhkan lebih banyak sirkuit digital, tetapi karena jenis perangkat keras yang sama menangani setiap nomor, sistem ini mudah diskalakan. Hal yang berbeda dengan sistem analog yang membutuhkan perbaikan mendasar dalam karakteristik kebisingan dan linearitas untuk menghasilkan resolusi baru.
Di mana Anda menggunakan sistem digital yang dikendalikan komputer, dimungkinkan untuk menambahkan lebih banyak fungsi menggunakan revisi perangkat lunak. Dengan kata lain, Anda tidak memerlukan perubahan perangkat keras apa pun. Selain itu, Anda dapat memperkenalkan peningkatan apa pun dalam sistem digital Anda di luar pabrik hanya dengan memperbarui perangkat lunak.
Properti lain dari sirkuit digital adalah mereka memungkinkan penyimpanan informasi yang lebih mudah diakses. Ini karena sistem digital kebal terhadap gangguan dan dapat menyimpan serta mengambil data tanpa menurunkan kinerja.
Banyak sistem digital terbaru biasanya menerjemahkan sistem analog kontinu ke sinyal digital. Ini dapat menyebabkan kesalahan kuantisasi. Untuk menjaga kesalahan ini seminimal mungkin, pastikan bahwa sistem digital dapat menyimpan data digital yang memadai untuk mewakili sinyal ke tingkat kesetiaan yang diinginkan.
Insinyur menggunakan berbagai cara untuk membangun gerbang logika. Kami akan menyelidiki beberapa di antaranya di bawah ini.
Produsen sirkuit digital biasanya menggunakan sirkuit elektronik kecil yang dikenal sebagai gerbang logika untuk membuat kursus digital. Dengan gerbang logika ini, dimungkinkan untuk membuat logika kombinasional. Setiap gerbang logika bekerja pada sinyal logika untuk melakukan fungsi logika Boolean. Umumnya, desainer menggunakan sakelar yang dikontrol secara elektronik untuk membuat gerbang logika. Biasanya, sakelar ini adalah transistor. Katup termionik juga dapat membantu melakukan pekerjaan yang sama. Keluaran dari satu gerbang logika dapat dimasukkan ke gerbang logika lain atau mengontrolnya.
Jenis sirkuit digital kedua menampilkan konstruksi dari tabel pencarian. Biasanya, tabel pencarian melakukan fungsi yang sama seperti sirkuit digital berdasarkan gerbang logika. Manfaat signifikan dari saluran digital berdasarkan tabel pencarian adalah bahwa desainer dapat dengan mudah memprogram ulang saluran tersebut tanpa membuat perubahan apa pun pada pengkabelan. Dengan kata lain, mudah untuk memperbaiki kesalahan desain tanpa perlu mengubah susunan kabel. Ketika berhadapan dengan produk volume kecil, desainer lebih memilih perangkat logika yang dapat diprogram untuk jenis lain dari sirkuit digital. Dalam merancang perangkat logika yang dapat diprogram ini, para insinyur biasanya menggunakan perangkat lunak otomatisasi desain.
Dalam membangun sirkuit terpadu, para insinyur menggunakan beberapa transistor pada satu chip silikon. Ini adalah cara yang paling terjangkau untuk membuat sejumlah besar gerbang logika yang saling berhubungan. Biasanya, desainer menghubungkan sirkuit terpadu pada papan sirkuit tercetak (PCB), yang merupakan papan yang menampung berbagai komponen listrik dan menghubungkannya dengan jejak tembaga.
Dalam merancang sirkuit digital, para insinyur menggunakan berbagai cara untuk mengurangi redundansi logika, sehingga menjaga kompleksitas sirkuit seminimal mungkin. Tetapi mengapa sangat penting untuk menjaga kompleksitas sirkuit tetap rendah? Kompleksitas minimal mengurangi jumlah komponen dan mencegah potensi kesalahan, yang pada gilirannya membuat biaya tetap rendah. Beberapa teknik yang paling umum untuk mengurangi redundansi logika termasuk aljabar Boolean, diagram keputusan biner, algoritma Quine-McCluskey, peta Karnaugh, dan metode komputer heuristik. Insinyur perangkat lunak biasanya menggunakan metode komputer heuristik untuk melakukan operasi ini.
Representasi adalah bagian penting dalam desain sirkuit digital. Para insinyur klasik mewakili sirkuit digital menggunakan satu set setara gerbang logika di mana desainer menggunakan bentuk yang berbeda untuk mewakili setiap simbol logika. Insinyur juga dapat membangun sistem sakelar elektronik yang setara untuk mewakili sirkuit digital. Representasi biasanya memiliki format file numerik untuk analisis otomatis.
Dalam memilih gambar, desainer biasanya mempertimbangkan berbagai jenis sistem digital. Dua kelompok umum sistem digital adalah sistem kombinasional dan sistem sekuensial. Sistem kombinasional menyajikan output yang sama untuk input yang sama. Sistem sekuensial, di sisi lain, adalah sistem kombinasional yang memberi umpan balik beberapa output sebagai input.
Ada dua subkategori lebih lanjut dari sistem sekuensial:sistem sekuensial sinkron yang mengubah status sekaligus dan sistem sekuensial asinkron yang berubah setiap kali input berubah.
Komputer adalah peralatan logika transfer register tujuan umum yang paling umum. Mesinnya adalah sempoa biner otomatis. Mikro-sequencer menjalankan unit kontrol jaringan, yang merupakan program mikro. Sebagian besar komputer sinkron, meskipun ada juga komputer asinkron di pasar.
Sebagai insinyur menggunakan komponen analog dalam sirkuit elektronik digital, sifat analog dari komponen tersebut dapat mengganggu perilaku digital yang diinginkan. Desain saluran digital dengan demikian perlu mengelola topik seperti margin waktu, kebisingan, kapasitansi, dan induktansi parasit.
Selama bertahun-tahun, para insinyur telah merancang mesin logika yang cukup besar yang bertujuan meminimalkan upaya rekayasa yang mahal. Saat ini, ada program komputer yang dikenal sebagai alat otomatisasi desain elektronik (EDA) yang ada untuk tujuan ini. Misalnya, ada perangkat lunak manufakturabilitas yang memberikan bantuan luar biasa kepada perancang sirkuit digital.
Alasan utama para insinyur menguji rangkaian logika jika untuk memverifikasi apakah desain memenuhi waktu dan spesifikasi fungsional. Sangat penting untuk memeriksa setiap salinan saluran digital untuk memastikan bahwa proses pembuatannya tidak menimbulkan cacat.
Perkembangan desain sirkuit digital lambat tapi stabil. Kami menelusuri perjalanan ini dengan melihat berbagai keluarga logika di bawah ini.
Desain pertama saluran digital menampilkan logika relai. Desain ini dapat diandalkan dan murah. Namun, itu lambat, dan terkadang ada kegagalan mekanis. Biasanya ada sepuluh fanout yang melengkung pada kontak.
Logika vakum segera mengikuti logika relai. Manfaat utama dari penyedot debu adalah bahwa mereka cepat. Namun, vakum menghasilkan banyak panas, dan filamen akan sering terbakar. Pengembangan tabung komputer pada 1950-an merupakan peningkatan signifikan dalam kekosongan karena tabung komputer ini dapat berjalan selama ratusan ribu jam.
Ini adalah keluarga logika semikonduktor pertama. Logika transistor resistor ribuan kali lebih andal daripada tabung. Itu menggunakan lebih sedikit daya dan bekerja lebih dingin. Namun, penyebarannya sangat rendah:total 3 orang. Kemudian logika transistor dioda meningkatkan fan-out ke 7 dan selanjutnya mengurangi daya.
Peningkatan dramatis dari logika sebelumnya, logika transistor-transistor memiliki fan-out 10. Kemudian, fan-out meningkat menjadi 20. Logika ini juga sangat cepat. Logikanya masih digunakan sampai sekarang dalam desain sirkuit digital tertentu.
Model berpasangan emitor sangat cepat. Namun, logika ini menggunakan banyak kekuatan. Komputer berperforma tinggi dengan komponen skala menengah banyak menggunakan logika ini.
Logika CMOS sejauh ini merupakan logika paling populer untuk sirkuit terintegrasi saat ini. Logikanya cepat, memberikan kepadatan sirkuit tinggi dan daya rendah per gerbang logika. Bahkan komputer besar yang cepat menggunakan logika ini.
Para peneliti di bidang sirkuit digital baru-baru ini membuat kemajuan yang signifikan. Berikut adalah beberapa contohnya:
Pada tahun 2009, misalnya, para peneliti menemukan bahwa memristor dapat membantu mengimplementasikan penyimpanan status Boolean. Ini menyediakan keluarga logika lengkap yang menampilkan sejumlah kecil daya dan ruang dengan penggunaan proses CMOS sederhana.
Para peneliti juga telah menemukan superkonduktivitas. Penemuan ini memungkinkan para insinyur untuk mengembangkan teknologi sirkuit rapid single flux quantum (RSFQ) yang menggunakan sambungan Josephson daripada transistor. Insinyur baru-baru ini mencoba membangun sistem komputasi optik murni yang dapat memproses informasi digital menggunakan elemen visual nonlinier.
Sirkuit digital berada di pusat elektronik digital dan pemrosesan komputer saat ini. Dengan kerentanan rendah terhadap kebisingan dan penurunan kualitas, sirkuit ini jauh lebih disukai daripada sirkuit analog. Dan dengan para insinyur dan peneliti yang mendedikasikan diri mereka untuk kemajuan bidang saluran digital, desain dan kinerja perangkat ini hanya akan menjadi lebih baik.
Apakah Anda mencari sirkuit digital yang akan memenuhi kebutuhan unik Anda dengan sempurna? Di WellPCB, kami mendedikasikan diri untuk memberikan solusi sirkuit digital berkualitas tinggi kepada pelanggan kami di seluruh dunia. Kunjungi situs web kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang layanan kami.
Teknologi Industri
Umumnya, filter adalah proses atau perangkat yang menghilangkan fitur/komponen yang tidak perlu dari sinyal frekuensi selama pemrosesan sinyal. Mereka umum dalam grafik komputer, pemrosesan gambar, sistem kontrol, radar, telekomunikasi, dll. Terlebih lagi, ada berbagai jenis filter yang akan kita pe
Antenna analyzer mengukur impedansi input dari berbagai sistem antena di sebagian besar aplikasi elektronik radio. Ini memecahkan masalah lebih lanjut, menawarkan kinerja feedline, dan menyempurnakan analisis antena apa pun. Diskusi kita hari ini membahas Sark 110, sejenis penganalisis antena.
Membuat sirkuit pada platform perangkat keras sumber terbuka Arduino membutuhkan penggunaan perisai Arduino. Mereka membantu mengurangi kompleksitas perangkat keras dan kabel sirkuit pada proyek. Pada artikel ini, kita akan mempelajari apa itu Arduino Sheild, jenis-jenisnya, dan proses instalasinya.
Tidak diragukan lagi, sebagian besar proyek teknik biasa menggunakan desain PCB standar. Juga, PCB tradisional tidak dapat bekerja untuk semuanya. Jadi, jika Anda berurusan dengan aplikasi tingkat lanjut, Anda memerlukan PCB berkecepatan tinggi. Namun, merancang PCB berkecepatan tinggi bisa jadi ru
