إلكترونيات رقمية
تهتم الإلكترونيات الرقمية (إنجليزي: Digital electronics) بتحويل الإشارات التناظرية (قيم متصلة) إلى رقمية (قيم متقطعة) والعكس (محول رقمي تناظري\محول تناظري رقمي)، كما تهتم بمعالجة الإشارات الرقمية.
على عكس التقنية التناظرية تشتغل التقنية الرقمية بإشارات متقطعة بدلا من إشارات متصلة. بالإضافة إلى ذلك تتوفر الإشارات غالبا على رصيد قليل فقط من القيم وفي التقانة الرقمية الثنائية على قيمتين. هذه القيم هي في الغالب 1 و 0 أو H (مرتفع) وL (منخفض والتي تمثل الثوابت المنطقية صحيح وخطأ. إذا كان المستوى المرتفع ممثلا ب 1 والمستوى المنخفض ممثلا ب 0 فإننا نتكلم عندها عن منطق موجب، أما في الوضع المعاكس فإننا نتكلم عن منطق سالب. زيادة على ذلك يجب الأخذ بعين الاعتبار حالات أخرى للدوائر على أرض الواقع. نأخذ على سبيل المثال الحالة المجهولة والحالة ذات المقاومة العالية. تتكون الدارات الرقمية أساسا من عناصر المنطق، مثل بوبات ليس، و، ليس و، أو، ليس أو، أو استثنائية، ليس أو استثنائية وأخرىات، والتي يتم بواسطتها ربط المعلومات الرقمية المتكونة من نعم/لا، مثلا في إطار العدادات والقلابات، وتأتي المعالجات كمثال للاستعمالات المعقدة. نظريا يكفي نوع واحد من البوبات ("ليس و" أو "ليس أو")، التي تأخذ في هذه الحالة اسم "أساس"، لبناء كل الوظائف المنطقية الأخرى. في التقنية الرقمية يؤخذ النظام الثنائي غالبا كأساس حين استخدام جبر الربط (حسب التمييز فوقه لنعم/لا). وهكذا فإنه يمكن إنشاء دالة ربط لكل عنصر منطقي تصف طريقة عمله. في المجال التطبقي يستخدم عادة فقط بوابات "ليس و" نظرا لتمكينها تقليد وظائف البوابات الأخرى.
يمكن أن تتضمن الدارات الرقمية إضافة إلى الوظائف المنطقية أيضا عناصر متعلقة بالوقت، فضلا عن ذلك يمكن أن تشتغل تبعا لساعة أو لأحوال (متزامن\غير متزامن). إذا تضمنت الدائرة الرقمية فقط عناصر منطقية دون إقران انحداري للمخارج على المداخل فإننا نتكلم عن دائرة توافقية.
أما إذا تم استعمال الذاكرة أو إقران مخرج على الأقل بمدخل فإن الأمر يتعلق حينها بدائرة تتابعية أو أيضا آلة مجردة. يتكون المتحكم الدقيق أو المعالج أساسا من هذه العناصر المنطقية والذي يطور عبر ناقل للبيانات بالذاكرة والأنواع الأخرى من المكونات الرقمية. يكون تنفيذ الترابطات المنطقية بشكل متصاعد زمنيا ممكنا. ويمكن أن تكون هذه ملتصقة بأسلاك أو مبرمجه.
ě
كما أشرنا إلى ذلك سابقا فإن البوابات المنطقية تشكل عناصر البناء الأساسية للدوائر الرقمية. فيما يلى سيتم الحديث بعجالة عن أهم البوابات المنطقية. للمزيد من التفاصيل عن طريقة عمل مختلف البوابات يمكنك زيارة المقالات تحت الرابط. ولشرح وظيفة مختلف البوابات المنطقية سنستخدم دالة ربطها وجدول الحقيقة.
بوابة النفي (أيضا بوابة ليس) هي أبسط وظيفة منطقية رقمية. وتتوفر على مدخل واحد فقط. المخرج يقلب الحال المنطقي للمدخل.
جدول الحقيقة
بهذا فالمخرج هو تكملة المدخل.
بوابة و (الربط بين الأسلاك يتم عن طريق "بوابة و" ويطلق على ذلك اسم العطف) هي أيضا من العناصر الهامة في منطق الدوائر. خلافا لبوابة ليس تتوفر بوابة العطف على الأقل على مدخلين تقوم بمقارنتهما. وهكذا فإن دالة الربط تختلف عن دالة ربط بوابة ليس:
جدول الحقيقة
للحصول على القيمة المنطقية 1 في المخرج y يجب أن يكون المدخلين كلاهما تحت القيمة المنطقية 1.
تتوفر بوابة أو أيضا على الأقل على مدخلين تقوم بمقارنتهما (ربط الأسلاك عن طريق بوابة أو يطلق عليه اسم الفصل). وعلى خلاف بوابة "و" تعقب القيمة المنطقية 1 في المدخل تلقائيا القيمة المنطقية 1 في المخرج.
جدول الحقيقة
للحصول على القيمة المنطقية 1 في المخرج y يجب أن يكون أحد المدخلين أو كلاهما تحت القيمة المنطقية 1.
على عكس بوابة أو يجب أن تتوفر بوابة "أو الاستثنائية" على مدخل واحد فقط تحت القيمة المنطقية 1 لكي يشير المخرج إلى القيمة المنطقية 1.
جدول الحقيقة
هي عبارة عن بوابة XOR وعليها بوابة ليس (NOT) فيقوم بعكس عمل بوابة أو الاستثنائية
جدول الحقيقة
للحصول على القيمة المنطقية في الخرج يتم عمل العملية formula_5
بوابة ليس و تتكون من "بوابة و" تليها "بوابة ليس". بموجب ذلك فإن بوابة ليس أو هي بوابة أو وتليها بوابة ليس، وبوابة ليس أو استثنائية هي بوابة أو استثنائية وتليها بوابة ليس. بواسطة بوابة ليس و وبوابة ليس أو وبالربط المناسب فإنه يمكننا تقليد كل البوابات المنطقية الأخرى.
تتجلى مزايا معالجة الإشارة الرقمية مقارنة بالتكنولوجيا التناظرية، إلى جانب التكاليف المنخفضة لعناصر البناء بفضل مستوى التجميع المرتفع والتطوير المبسط، خصوصا في المرونة العالية. بمساعدة معالجات خاصة للإشارة أو حواسيب فإن تحقيق الدوائر على البرامج يصبح ممكنا، هذا ما يمكن تغيير الوظائف بسرعة حسب الاحتياجات. إضافة إلى ذلك فإن استعمال خوارزميات معقدة يكون بسيطا، الشيء الذي لا يمكن تحقيقه تناظريا إلا بجهد كبير وذلك إن أمكن.
هناك أدوات تطوير خاصة (CAE) ولغات وصف مثل VHDL أو Verilog تسهل مأمورية المهندسين في التطوير السريع للتطبيقات والدوائر.