Digitalna kola

Digitalna kola

Elektronska kola koja obrađuju binarne digitalne signale nazivaju se digitalna kola, koja su, kao i analogna, sastavljena od aktivnih elemenata (tranzistora) i pasivnih elemenata (otpornika i kondezatora). Za razliku od analognih kola, koja se vrlo često izrađuju i u diskretnoj tehnologiji, digitalna kola se danas isključivo prave u tehnologiji integrisanih kola. Digitalna kola su korišćena dosta pre integrisane, pa i tranzistorske tehnologije, ali glavni napredak u razvoju digitalnih kola nastao je posle pronalaska integrisanih kola, čime su smanjene dimenzije i cena, uz istovremeno povećanje brzine i kompleksnosti digitalnih kola.


2.1 Logički signali i funkcije

Digitalna logika skriva zamke analognog sveta tako što realne vrednosti za neku fizičku veličinu izjednačava sa samo dva broja – 0 i 1. Ovi brojevi, 0 i 1, se nazivaju binarni brojevi ili bitovi.Ako neka aplikacija zahteva više od dve nezavisne vrednosti, dodatni bitovi se mogu upotrbiti, gde se n bita predstavlja sa 2n različitih vrednosti.
Primeri neke stvarne pojave koja se upotrebljava da predstavi bitove u nekim modernim (i ne tako modernim) digitalnim tehnologijama dati su u tabeli 2-1. Kod većine pojava postoji neodređena oblast izmađu 0 i 1 stanja. Ova oblast se naziva margina šuma i ona je neophodna da bi stanje za 0 i 1 bilo nedvosmisleno određeno i pouzdano otkriveno. Šum može lakše uticati na rezultate ako se granice koje razdvajaju stnje 0 i 1 suviše blizu.

Tehnologija Stanje koje predstavlj bit
0 1
Relejna logika Otvoreno kolo Zatvoreno kolo
Tranzistorsko-tranzistorska logika 0 – 0.8 V 2.0 – 5.0 V
CMOS logika 0 – 2.0 V 3.0 – 5.0 V
Optička vlakna Noma svetla Ima svetla
Dinamička memorija Kondezator isražnjen Kondezator napunjen
Mehurasta memorija Nema magnet. mehura Ima mehura
Magnetska traka ili disk Nema promene protoka Protok promenjen
Molekularna memorija Molekul u stanju A Molekul u stanju B
Tabela 2-1

Pošto ulazi logičkog kola uzimaju samo diskretne vrednosti 0 i 1, operacija logičkog kola se mogu opisati tabelom koja sadrži samo diskretne logičke vrednosti. Logičko kolo čiji izlazi zavise samo od njegovih trenutnih ulaza naziva se kombinaciono kolo. Tabela 2-2 prdstavlja logičko kolo sa 3 ulaza X, Y i Z i jednim izlazom F.
X Y Z F
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1
Tabela 2-2

Kao što ćemo kasnije videti samo tri osnovna logička kola, I, ILI i NE, su dovoljna da se naptavi bilo koje logičko kolo. Simboli i tabele za ova tri kola su prikazani na slici 2-1. I i ILI kola mogu više ulaza, gde I kolo daje 1 ako su svi ulazi 1 a ILI kolo daje 1 ako je bilo koj ulaz 1. NE kolo se naziva i invertor jer na izlazu daje supretnu vrednost od one na ulazu.



Slika 2-1

Na slici 2-2 je prikazano logičko kolo napravljeno od I, ILI i NE kola koja rade prema tabeli 2-2.



Slika 2-2