Digitální čipy jsou důležitou součástí mnoha moderních elektronických zařízení. Plní řadu funkcí, od zpracování digitálních signálů až po správu elektronických systémů. Existuje mnoho různých typů digitálních čipů, z nichž každý je navržen tak, aby splnil určitý úkol.
Jedním z nejjednodušších digitálních čipů je čip NOT. Má pouze jeden vstup a jeden výstup a jeho hlavní funkcí je invertování vstupního signálu. Pokud je například do vstupu čipu přiváděna logická nula, na výstupu bude logická jednotka a naopak. Čip NOT je široce používán v různých digitálních obvodech, jako jsou měřiče a sčítače.
Dalším běžným jednoduchým digitálním čipem je čip AND. Má dva nebo více vstupů a jeden výstup a provádí logickou operaci "a" nad vstupními signály. Pokud jsou všechny vstupy čipu AND stejné jako logická jednotka, výstup bude logická jednotka, jinak logická nula. Čip AND se používá pro kombinační logiku a zapnutí různých zařízení.
Příkladem dalšího jednoduchého digitálního čipu je čip XOR (vylučující nebo). Má také dva nebo více vstupů a jeden výstup a provádí operaci logického vylučování nebo nad vstupními signály. Pokud je počet vstupů s hodnotou logické jednotky lichý, výstup bude logická jednotka, jinak logická nula. Čipy XOR jsou široce používány v přepínacích systémech a zařízeních s odolností proti chybám.
Uvedené příklady jsou jen malou částí celé rozmanitosti jednoduchých digitálních čipů, které se dnes používají. Každý z nich má svou vlastní jedinečnou funkci a lze jej použít k vytváření složitých digitálních systémů. Je důležité správně vybrat a použít potřebné čipy v závislosti na zadaném úkolu.
Různé jednoduché digitální čipy
- Měniče (NOT): převádějí signál s jednou úrovní napětí na signál s opačnou úrovní napětí.
- Nebo-gate (OR): kombinují více signálů do jednoho výstupního signálu, který bude aktivní, pokud je aktivní alespoň jeden ze vstupních signálů.
- I-Gety (AND): kombinují více signálů do jednoho výstupního signálu, který bude aktivní pouze v případě, že jsou všechny vstupní signály aktivní.
- Vyloučení nebo (XOR): vydává aktivní signál pouze tehdy, pokud je na jeho vstupech lichý počet aktivních signálů.
- Vylučující a (XNOR): vydává aktivní signál pouze tehdy, pokud má na svých vstupech sudý počet aktivních signálů.
- Ilustrační Gate (NAND): kombinuje více signálů do jednoho výstupního signálu, který bude aktivní, pokud je alespoň jeden ze vstupních signálů neaktivní.
- Ilustrační nebo-Gate (NOR): kombinuje více signálů do jednoho výstupního signálu, který bude aktivní, pokud je žádný ze vstupních signálů neaktivní.
To jsou jen některé z jednoduchých digitálních čipů, které jsou široce používány v elektronice. S nimi lze vytvářet složitá digitální zařízení, jako jsou procesory, paměť a další, která se skládají z kombinace různých jednoduchých čipů.
Logické čipy: příklady a názvy
Níže jsou uvedeny příklady některých běžných logických čipů:
- A-nebo (AND-OR) čipy: takové čipy provádějí operaci nebo pro více vstupů a poté provedou operaci nebo pro výsledky a spojí je pomocí I-prvků. Příklady: 74LS08, 74hc08.
- Ne (ne) čipy: tyto čipy provádějí inverzní operaci pro jediný vstup. Příklady: 74LS04, 74hc04.
- A (AND) čipy: tyto čipy provádějí operaci i pro více vstupů. Příklady: 74LS00, 74hc00.
- Nebo (OR) čipy: tyto čipy provádějí operaci nebo pro více vstupů. Příklady: 74LS32, 74hc32.
- Vylučovací nebo (XOR) čipy: takové čipy provádějí operaci vylučující nebo pro více vstupů. Příklady: 74LS86, 74hc86.
To je jen malá část logických čipů, které se používají v digitální elektronice. V závislosti na potřebách a cílech projektu mohou být použity i jiné typy a modely logických čipů.
Multiplexery a dekodéry: hlavní typy čipů
Multiplexery neboli mouka jsou multifunkční zařízení a slouží k přepínání signálů. Mají jeden nebo více datových vstupů, jeden řídicí vstup a jeden výstup. V závislosti na hodnotě vstupu řízení si multiplexer může vybrat a přenést data na svůj výstup.
Příkladem multiplexeru je 2-vstupový multiplexor označený jako 2x1 mouka. Má dva datové vstupy, jeden ovládací vstup a jeden výstup. V závislosti na hodnotě vstupu řízení si multiplexer může vybrat a přenést data z jednoho z datových vstupů do svého výstupu.
Dekodéry neboli DDC se používají k dekódování a přeměně signálů. Mají více vstupů pro kódování a jeden nebo více výstupů. Každá kombinace vstupních signálů odpovídá jedinečnému kódu, který lze odvodit na výstup dekodéru.
Příkladem dekodéru je 2-vchodový dekodér označený jako 2x4 DDC. Má dva vstupy pro kódování a čtyři výstupy. Každá ze čtyř kombinací vstupních signálů odpovídá jedinečnému kódu, který lze odvodit na výstup dekodéru.
| Typ čipu | Označení | Popis | Příklad |
|---|---|---|---|
| Multiplexery | MOUKY | Multifunkční zařízení pro přepínání signálů | 2x1 mouky, 4x1 mouky, 8x1 mouky |
| Dekodér | DDKI | Zařízení pro dekódování a konverzi signálů | 2x4 DDKY, 3x8 DDKY, 4x16 DDKY |
Měřiče a registry: způsoby použití v elektronice
Měřiče se obvykle používají k počítání a správě různých událostí nebo procesů. Mohou to být jednoduché binární pulty, které se zvyšují o jednu jednotku při každém hodinovém pulsu, nebo složité multiresortní pulty s možností nastavení počáteční hodnoty a různých operací účtu.
Registry se zase používají k ukládání a zpracování informací. Mohou být jednorázové (flip flopy), které ukládají jeden bit dat, nebo víceúčelové, schopné ukládat celá čísla nebo sekvence bitů určité délky. Registry umožňují operace posunu, sčítání, logických operací a dalších operací nad daty.
Příklady jednoduchých digitálních čipů čítačů mohou být 74hc163 (4bitový čítač), 74hc191 (4bitový čítač a registr s konverzí kódu), CD40110 (up/down Counter) a softwarové čítače, které lze implementovat pomocí programovatelné logické matice (plis) nebo mikrokontroléru.
Příkladem jednoduchého digitálního čipu registru může být 74HC595 (posuvný registr), který umožňuje ukládat a přenášet 8bitová data v sériovém režimu.
Aritmetické čipy: procesory a sčítače
Aritmetické čipy, také známé jako aritmeticko-logická zařízení (Alu), jsou široce používány v digitální elektronice k provádění operací s čísly. Mezi aritmetickými čipy jsou nejběžnější procesory a sčítače.
Procesor - jedná se o centrální části počítačů a dalších zařízení, která zajišťují provádění různých operací a správu provozu zařízení. Procesory se skládají z velkého množství aritmetických a logických čipů, které zpracovávají data a provádějí matematické operace. Příklady procesorů jsou známé čipy, jako je Intel Pentium, AMD Ryzen a ARM Cortex.
Sčítačka - jsou to čipy, které provádějí operaci sčítání čísel. Používají se v mnoha digitálních systémech, jako jsou měřiče, aritmetická zařízení a počítače. Sčítače mohou sčítat dvě nebo více binárních čísel a poskytovat výsledek na výstupu. V závislosti na počtu vstupů a výstupů mohou být sčítači semi-sčítači, úplnými sčítači nebo sčítači s libovolným počtem vstupů. Příklady sčítacích čipů jsou 74ls283 a 74ls381.