فیلم آموزش مدارهای منطقی از پایه تا پیشرفته

در این قسمت از فروشگاه برنا اندیشان تصمیم داریم تا یکی دیگر از پکیج های آموزشی با عنوان فیلم آموزش مدارهای منطقی از سطح پایه تا پیشرفته را برای دانلود در اختیار شما کاربران محترم وب سایت برنا اندیشان و تمامی علاقه مندان به یادگیری مدارهای منطقی قرار دهیم.

فیلم آموزش مدارهای منطقی از سطح پایه تا پیشرفته

در فیلم آموزش مدارهای منطقی از سطح پایه تا پیشرفته شما علاقه مندان به صورت تخصصی با مدارهای منطقی آشنا خواهید شد. همچنین منطق دیجیتال و پیاده سازی تصمیمات پیچیده را نیز فراخواهید گرفت.

مدار منطقی چیست؟

در الکترونیک دیجیتال، دروازهٔ منطقی یا گِیت منطقی (به انگلیسی: Logic gate)، روی یک یا دو ورودیِ منطقی، عملیات منطقی انجام می‌دهد و یک خروجی منطقی تولید می‌کند. اساس عملکرد آن بر منطق بولی استوار است، که بر تمام مدارهای دیجیتال حاکم است. گیت‌های منطقی عمدتاً از ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورها تشکیل می‌شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله‌ها، قطعات اپتیکال یا حتی مکانیکی ساخته شوند. عملیات گیت‌های منطقی از مبنای دودویی با اعداد باینری پیروی می‌کنند.

سطوح منطقی

یک ورودی یا خروجی منطقی بولی فقط یکی از دو حالت منطقی را قبول می‌کند. این دو حالت در هر مبحث نام خاص خود را دارند از جمله: خاموش/روشن، بالا/پایین، یک/صفر، درست/غلط، مثبت/منفی، مثبت/زمین، مدار باز/مدار بسته، و YES/NO.

پیشنهاد ویژه : آموزش تعمیرات تخصصی الکترونیک

گیت‌های منطقی

یک گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و یک خروجی منطقی تولید می‌کند. به دلیل اینکه خروجی هر گیت یکی از سطوح منطقی است پس می‌توان آن خروجی را به ورودی گیت(های) دیگر متصل نمود. نمی‌توان دو خروجی را با هم به یک ورودی متصل نمود زیرا در این صورت سطوح ولتاژی به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقی خواهد بود.

در الکترونیک دیجیتال، هر سطح ولتاژ نماینده یک حالت منطقی معین است. هر گیتی برای تولید ولتاژ مناسب به منبع تغذیه نیاز دارد. در بلوک دیاگرام مدارهای منطقی، منبع تغذیه نمایش داده نمی‌شود، ولی در شماتیک کامل اتصالات منبع ضروری است.

منطق دیجیتال یا منطق بولی (Boolean logic)،یکی از اساسی‌ترین مفاهیم در ساخت سیستم‌های کامپیوتری مدرن است. منطق دیجیتال مجموعه قواعدی است که گرفتن تصمیمات پیچیده را بر اساس سوال‌های «بله/خیر» ممکن می‌کند.

مدار منطقی

مدارهای منطقی دیجیتال به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• مدار منطقی ترکیبی (Combinational Circuits)
• مدار منطقی ترتیبی (Sequential Circuits)

در مدار منطقی ترکیبی، با تغییر ورودی، خروجی نیز تغییر می‌کنند. البته به دلیل تأخیر انتشار سیگنال از طریق عناصر مدار، این عمل مقداری زمان می‌برد. مدارهای منطقی ترتیبی یک سیگنال کلاک دارند و وضعیت مدار، با لبه‌های کلاک تغییر می‌کند.

عموماً مدارات ترتیبی به وسیله‌ی بلوک‌هایی از مدارات ترکیبی ساخته می‌شوند. این بلوک‌ها توسط عناصر حافظه‌ای که به وسیله‌ی سیگنال کلاک فعال می‌شوند از هم جدا شده‌اند.

مدار منطقی و برنامه‌ نویسی

منطق دیجیتال اهمیت زیادی در برنامه‌نویسی دارد. آشنایی با مدار منطقی گرفتن تصمیم‌های پیچیده در برنامه‌نویسی را ممکن می‌کند. برنامه‌نویسی نکات ریزی دارد که فهم آنها بسیار مهم است.

تمامی مدارهای ترکیبی از پنج گیت (Gate) منطقی اساسی تشکیل شده‌اند:

• گیت AND – خروجی وقتی ۱ است که هر دو ورودی ۱ باشند.
• گیت OR – اگر حداقل یکی از ورودی‌ها ۱ باشد، خروجی ۱ خواهد بود.
• گیت XOR – خروجی ۱ است، اگر فقط یکی از ورودی‌ها ۱ باشد.
• گیت NAND – اگر حداقل یکی از ورودی‌ها ۰ باشد، خروجی ۱ خواهد بود.
• گیت NOR – خروجی وقتی ۱ است که هر دو ورودی ۰ باشند.
• گیت دیگری نیز وجود دارد که گیت نات (NOT) یا وارونگر می‌باشد.

وارونگرها در واقع گیت منطقی محسوب نمی‌شوند، زیرا تصمیم خاصی نمی‌گیرند. سایر گیت‌ها با توجه به مقادیر ورودی، به نوعی درباره خروجی تصمیم می‌گیرند ولی گیت نات تنها یک ورودی را دریافت می‌کند و نقیض آن را در خروجی قرار می‌دهد. اگر ورودی یک وارونگر ۱ باشد، خروجی ۰ خواهد بود و اگر ورودی ۰ باشد، خروجی ۱ خواهد بود.

به نکات زیر توجه کنید:

معمولاً اسم گیت روی آن نوشته نمی‌شود و برای شناسایی تنها شکل آن کافی خواهد بود.

نشانه‌گذاری استاندارد برای پایه‌های ورودی و خروجی به صورت A-B-Q می‌باشد.

گیت‌های استاندارد دارای دو ورودی هستند، اما گیت‌هایی نیز وجود دارند که بیشتر از دو ورودی دارند. اما تمامی گیت‌ها فقط و فقط یک خروجی دارند.

معمولاً مدارهای منطقی با استفاده از همین شش نماد نشان داده می‌شوند. ورودی‌ها در سمت چپ قرار گرفته و خروجی‌ها نیز در سمت راست قرار می‌گیرند. با وجود اینکه ورودی‌ها ‌می‌توانند به یکدیگر وصل شوند؛ اما خروجی گیت‌ها هرگز نباید مستقیماً به هم متصل شوند. اگرچه یک خروجی می‌تواند به یک یا چندین ورودی وصل شود.

عناصر مدارهای منطقی ترتیبی

همانند منطق ترکیبی، تعدادی عنصر مداری اصلی وجود دارند که بلوک‌های سازنده‌ی مدارهای ترتیبی را شکل می‌دهند. این عناصر در واقع از همان گیت‌های منطقی ساخته شده‌اند. با این تفاوت که برای تثبیت ورودی، از خروجی فیدبک (بازخورد) گرفته شده است. این عناصر به دو دسته‌ی «لچ‌ها» (latch) و «فلیپ‌فلاپ‌ها» (flip-flop)  تقسیم می‌شوند. اگرچه گاهی اوقات این اصطلاحات به جای یکدیگر نیز به کار می‌روند، اما لچ‌ها به دلیل نداشتن کلاک، کاربرد کمتری دارند.

زمان‌های راه‌اندازی ، توقف و انتشار در مدار های منطقی

مدارهای ترتیبی علاوه بر «تأخیر انتشار» (Propagation Delay)، دارای پارامترهای «زمان راه‌اندازی» (Setup Time) و «زمان توقف» (Hold Time) نیز می‌باشند. آشنایی با این سه موضوع برای طراحی صحیح مدارهای ترتیبی بسیار ضروری است.

زمان راه‌اندازی، حداقل فاصله‌ی زمانی است که سیگنال ورودی فلیپ‌فلاپ باید زودتر از لبه‌ی بالارونده‌ی کلاک برسد تا مقدار آن به درستی دریافت و نگه داشته شود. به همین ترتیب، زمان توقف حداقل فاصله‌ی زمانی پس از لبه‌ی بالارونده‌ی کلاک است که سیگنال باید ثابت و بدون تغییر بماند.

در حالی که زمان راه‌اندازی و توقف به صورت مقادیر کمینه بیان شدند، مقدار تأخیر انتشار به عنوان یک مقدار بیشینه بیان می‌شود. به بیان ساده‌تر، تأخیر انتشار حداکثر فاصله‌ی زمانی است که پس از یک لبه‌ی پایین‌رونده‌ی کلاک انتظار دارید تا سیگنال جدید را در خروجی مشاهده کنید.