วงจรรวมดิจิทัลคืออะไรและประเภทใดบ้าง

วงจรรวมดิจิตอล-เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น แล็ปท็อป โทรศัพท์มือถือ ตู้เย็น โทรทัศน์ และคอมพิวเตอร์ ล้วนผลิตขึ้นด้วยวงจรที่ซับซ้อนหรือเรียบง่าย วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เราใช้ประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าหลายชิ้นที่มีการเชื่อมต่อระหว่างกัน การเชื่อมโยงดังกล่าวทำได้โดยการเชื่อมต่อสายไฟเพื่อทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปยังตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ ไดโอด ตัวเหนี่ยวนำ ไดโอด เป็นต้น วงจรสามารถจำแนกได้หลายประเภทตามเกณฑ์เฉพาะ เช่น การเชื่อมต่อ กระบวนการผลิต ขนาด และสัญญาณ ใช้. บทความนี้จะเน้นที่สัญญาณที่ใช้ในวงจรและขยายหัวข้อให้แคบลงถึงเรื่องที่เกี่ยวกับวงจรรวมดิจิทัลและประเภทของวงจร

วงจรรวมดิจิทัลคืออะไร?

แล้ววงจรรวมดิจิทัลคืออะไร? กล่าวโดยย่อ วงจรรวมดิจิทัลเป็นตัวแทนหรือยืนสำหรับด้านที่ใช้งานได้จริงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล วงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลถือ/จัดการสัญญาณเชิงกลยุทธ์หรือแบบไม่ต่อเนื่อง เช่น 0 และ 1 สถานะที่แตกต่างกันสองสถานะนี้ (ลอจิก 0 และลอจิก 1) ต่ำ (ลอจิก 0) และสูง (ลอจิก 1) วงจรรวมดิจิตอลใช้มัลติเพล็กเซอร์ดิจิตอล เคาน์เตอร์ ลอจิกเกท และฟลิปฟล็อป เป็นต้น 

ได้รับการออกแบบให้ยอมรับค่าแรงดันสัมบูรณ์เฉพาะ (เช่น การทำงานลอจิก “จริงหรือเท็จ”) ในลักษณะของการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล ตัวอย่างเช่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลใช้สองสถานะ เรียกว่าวงจรไบนารี วงจรไบนารีเหล่านี้มาพร้อมกับปริมาณไบนารีของ “ปิด” และ “เปิด” ซึ่งแทนค่า 1 (ขวา) และ 0 (เท็จ) วงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลต่างจากหลักสูตรอื่นๆ ตรงที่ประหยัดและง่ายต่อการผลิตหรือออกแบบ

วงจรรวมแบบดิจิตอลทำงานเพียงไม่กี่สถานะหรือระดับที่กำหนด ซึ่งต่างจากสัญญาณที่หลากหลาย

อุปกรณ์รวมดิจิทัลพบการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โมเด็ม เครือข่ายคอมพิวเตอร์ เครือข่ายความถี่ และคอมพิวเตอร์จำนวนมาก 

 กล่าวโดยย่อ บล็อกพื้นฐานมาตรฐานบางส่วนของวงจรรวมดิจิทัลคือลอจิกเกต วงจรรวมดิจิทัลต่างจากหลักสูตรหรือช่องประเภทอื่น ๆ ที่ระดับแอมพลิจูดของสัญญาณที่กำหนดไว้เพียงไม่กี่ระดับเท่านั้น 

ซีรี่ส์วงจรรวมดิจิตอล

มีวงจรรวม 7400-series และ 4000-series ตัวอย่าง Apt ของซีรี่ส์ 7 ได้แก่ :

7400

7402

7404

7408

7432

7488

ประเภท 4 ได้แก่

4001

4009

4011

4030

4071

4077

4081

ตัวอย่างของ Integrated Circuit Series 

วงจรรวมดิจิทัลมีหลายประเภท เมื่อพูดถึงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล ครอบครัวหมายถึงอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นโดยใช้ประตูอัตโนมัติหลายบานรวมกัน ครอบครัวประกอบด้วยระดับลอจิกส่วนบุคคลหรือแบบสแตนด์อะโลนและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือวงจรรวมดิจิทัลแบบต่างๆ มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ในทุกตระกูล แรงดันไฟฟ้าบางช่วงอาจต่ำหรือสูง ด้านล่างเป็นรายการชุด/ครอบครัววงจรรวมดิจิทัล:

•  ไดโอดลอจิก

เมื่อพูดถึง Diode Logic การนำตรรกะทั้งหมดไปใช้ทำได้โดยใช้ไดโอดและตัวต้านทาน ใน DL หรือลอจิกไดโอด ไดโอดหรือจุดประสงค์หลักคือเพื่อดำเนินการ “และ” ตัวดำเนินการ “หรือ” ของเรา

•  ตัวต้านทาน-ทรานซิสเตอร์ลอจิก

เกี่ยวกับวิทยานิพนธ์ตัวต้านทานทรานซิสเตอร์ (RTL) การนำตรรกะทั้งหมดไปใช้ทำได้โดยใช้ตัวต้านทานและทรานซิสเตอร์ อิเล็กทรอนิคส์ของตัวต้านทานไม่แพงเหมือนที่เหลือ และออกแบบง่ายเกินไป ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือ RTLs ดึงพลังงานจำนวนมาก 

•  วงจรรวมดิจิตอล-ลอจิกทรานซิสเตอร์ไดโอด

เมื่อพูดถึงลอจิกทรานซิสเตอร์ไดโอด (DTL) การใช้งานลอจิกทั้งหมดจะต้องผ่านทรานซิสเตอร์และไดโอด DTL มีข้อได้เปรียบเหนือลอจิกตัวต้านทานทรานซิสเตอร์และไดโอดลอจิกอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ไดโอดสามารถทำงาน OR และ AND ได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างง่ายดาย ประโยชน์อีกประการที่เกี่ยวข้องกับ DTL คือความจริงที่ว่าการดำเนินการ OR สามารถทำได้โดยใช้ไดโอดซึ่งต่างจากตัวต้านทาน 

•  ลอจิกทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์

TTL หรือลอจิกทรานซิสเตอร์ – ทรานซิสเตอร์มีลอจิกเกตที่สร้างขึ้นรอบ ๆ ทรานซิสเตอร์ วิทยานิพนธ์ของทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์และมาพร้อมกับเวอร์ชันต่างๆ เวอร์ชันต่างๆ ได้แก่ Schottky TTL, TTL ความเร็วสูง, TTL พลังงานต่ำ และ Standard TTL ลอจิกทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์เป็นหนึ่งในวงจรไบโพลาร์ที่เร็วที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบัน 

•  วงจรรวมดิจิตอล-อีซีแอลลอจิกคู่

ที่นี่ ทรานซิสเตอร์ไม่มีความอิ่มตัวลึก หมายความว่าไม่มีความล่าช้าในการจัดเก็บ ลอจิกทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์พบการใช้งานในแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง 

•  ลอจิกเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริม

Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic (CMOS) เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการใช้พลังงานต่ำควบคู่ไปกับการกระจายลมออกสูง CMOS พบการใช้งานในแอพพลิเคชั่นและเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์หลายตัว CMOS ยังเป็นหนึ่งในตระกูลลอจิกที่น่าเชื่อถือที่สุดอีกด้วย 

วงจรรวมดิจิตอล-วิธีการทำงานของวงจรรวมดิจิทัล

วงจรรวมดิจิทัลเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่นำมาซึ่งเทคโนโลยีที่น่าทึ่งหรือน่าจดจำในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ หรือที่เรียกว่าชิปเซมิคอนดักเตอร์ วงจรรวมดิจิทัลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการปฏิวัติอุตสาหกรรม แต่วงจรรวมดิจิทัลทำงานอย่างไร? วงจรรวมดิจิทัลประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ ไมโครโปรเซสเซอร์ และไดโอดรวมกัน พวกเขาทั้งหมดมีบทบาทที่แตกต่างกัน เช่น การจัดเก็บแรงดันไฟฟ้า การควบคุมการไหลของกระแส และการจัดหาหน่วยความจำให้กับทั้งระบบ ส่วนประกอบ/อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานร่วมกันในวงจรรวมดิจิทัลเพื่อดำเนินการต่างๆ เพื่อการทำงานหรือการทำงานที่มีประสิทธิภาพ

วงจรรวมดิจิตอล-คุณสร้างวงจรรวมดิจิตอลของคุณอย่างง่ายดายได้อย่างไร?

การทำให้วงจรดิจิทัลของคุณไม่ใช่กระบวนการที่ยากหรือค่อนข้างยุ่งยาก คุณอาจจินตนาการได้ กระบวนการ/ขั้นตอนในการผลิตวงจรรวมดิจิทัลเริ่มต้นด้วยผลึกซิลิคอนเดี่ยวที่มีรูปทรงเป็นท่อที่เชื่อถือได้ ท่อเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าเวเฟอร์ คุณจะต้องทำเครื่องหมายบิสกิตเป็นสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมที่เหมือนกันหลายพื้นที่

หลังจากนั้น คุณจะต้องสร้างส่วนประกอบบนชิปทุกตัวผ่านการเติมบางพื้นที่ของพื้นผิว การเติมทำได้โดยใช้กระบวนการที่หลากหลาย วิธีการทั่วไปวิธีหนึ่งเรียกว่าการสปัตเตอร์ กระบวนการสปัตเตอร์เกี่ยวข้องกับการยิงไอออนของวัสดุ/เนื้อหายาสลบไปยังแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน

มีกระบวนการอื่นที่เรียกว่าการสะสมไอ การสะสมไอประกอบด้วยการแนะนำของสารเติมแต่งในรูปของก๊าซ และหลังจากนั้น ปล่อยให้อะตอมของสิ่งเจือปนกลายเป็นฟิล์มบาง การสร้างฟิล์มเกิดขึ้นที่พื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน

วงจรรวมดิจิทัลที่เชื่อมโยงโดยตรงกับPCBA

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นบอร์ดที่เชื่อมต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้แผ่นอิเล็กโทรด ตัวนำไฟฟ้า และคุณสมบัติอื่นๆ พวกเขาสามารถเป็นสองด้าน ด้านเดียว หรือหลายชั้น ในทางกลับกัน PCBA (Printed Circuit Board Assembly) จะถูกนำเสนอหลังจากที่ชิ้นส่วนและส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีและติดตั้งอย่างถูกต้อง PCBA ที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนและส่วนประกอบทำให้ฟังก์ชันอัตโนมัติที่ออกแบบมาให้บรรลุผลสำเร็จได้อย่างง่ายดาย 

กล่าวโดยย่อคือ การประกอบแผงวงจรพิมพ์) เป็นบอร์ดที่นำเสนอหลังจากที่ชิ้นส่วนและส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีและติดตั้งอย่างถูกต้อง PCBA หรือ Printed Circuit Board Assembly เป็นบอร์ดที่ออกมาหลังจากการพิมพ์และติดตั้งส่วนประกอบต่างๆ ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึงตัวเก็บประจุ หม้อแปลง และตัวต้านทาน ในระหว่างกระบวนการประกอบ บอร์ด PCB เปล่าจะถูกบรรจุหรืออัดแน่นด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์โดยมีวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียวในการสร้างชุดแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้งานได้/ใช้งานได้) จะถูกนำเสนอหลังจากที่ชิ้นส่วนและส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีและติดตั้งอย่างถูกต้อง พีซีบีเอ 

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) พบการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม PCB ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการประกอบวงจรรวมดิจิทัล อุปกรณ์/ส่วนประกอบวงจรรวมดิจิทัลเชื่อมต่อระหว่างกัน เช่น ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุ 

วงจรรวมดิจิตอล-ปัญหาทั่วไป ข้อควรระวัง 

มีปัญหา/ปัญหาทั่วไปที่ล้อมรอบวงจรรวมดิจิทัล ประการแรก วิธีที่ใช้ในการออกแบบคือลอจิกตัวต้านทานทรานซิสเตอร์ (RTL) ซึ่งมีขึ้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีนี้ผ่านช่วงไพร์มแล้ว ประการที่สอง เรื่องที่เกี่ยวข้องกับอำนาจเป็นอีกประเด็นหนึ่ง หลายคนไม่เข้าใจคำถามเกี่ยวกับอำนาจเป็นอย่างดี 

วงจรรวมดิจิตอลมีการเชื่อมต่อมากมาย หากการเชื่อมต่อเหล่านี้มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน ความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นจะไม่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ลิงก์ใดลิงก์หนึ่งมีแรงดันไฟฟ้า/พลังงานแตกต่างจากลิงก์อื่น อาจเกิดความเสียหายได้ ขอแนะนำให้ใช้ความระมัดระวังอย่างมากเกี่ยวกับคำถามเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม คุณสามารถป้องกัน/ป้องกันได้โดยการพันหมุดเข้าด้วยกันในฟอยล์อลูมิเนียมหรือเชื่อมต่อให้เป็นชิ้นเดียว 

สรุป

วงจรรวมดิจิตอลเป็นความก้าวหน้าในความยากลำบากในชีวิตประจำวันของเรา สิ่งเหล่านี้บ่งบอกถึงการกำเนิดของปัจจัยสำคัญ เช่น ความน่าเชื่อถือและความเร็ว อุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ เช่น โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องมีวงจรจึงจะใช้งานได้ วงจรเหล่านี้ต้องการส่วนประกอบนับล้านหรือหลายพันชิ้น และนั่นคือที่มาของวงจรรวมดิจิทัล

ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง วงจรรวมดิจิทัลก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจำนวนมากจึงดีขึ้นและถูกลงในแต่ละวัน