डिजिटल संकेत: वोल्टेज को 0 और 1 पढ़ने की शर्तें

इस पाठ्यक्रम के अंत तक आप क्या बना सकेंगे

यह पाठ्यक्रम विश्वविद्यालय के प्रारंभिक स्तर के डिजिटल लॉजिक डिज़ाइन को तेज़ी से समझाता है और सीधे परिपथों में उसकी जाँच कराता है। शुरुआत के लिए विद्यालय स्तर का बीजगणित पर्याप्त है; RTL अभ्यासों में प्रोग्रामिंग का बुनियादी अनुभव उपयोगी होगा। पहले हम गेट → संयोजन परिपथ → स्मृति अवयव → अवस्था मशीन को जोड़ेंगे। बाद के वैकल्पिक उन्नत पाठ डेटा-पथ और इंटरफ़ेस तक विस्तार करते हैं।

केवल “ऊँचा वोल्टेज अर्थात 1” याद करना पर्याप्त नहीं है; आपको यह भी समझा सकना चाहिए कि किस सीमा में और किस समय से सही तार्किक मान की गारंटी मिलती है।

तार्किक मान वोल्टेज की एक व्याख्या है

लॉजिक परिपथ $0$ और $1$ पर गणना करते हैं, लेकिन तारों पर वोल्टेज लगातार बदल सकता है। विनिर्देश के अनुसार $V_{IL}$ या उससे कम इनपुट को 0 और $V_{IH}$ या उससे अधिक को 1 पढ़ा जाता है। दोनों दहलीज़ों के बीच किसी भी मान की गारंटी नहीं होती। वास्तविक अनुमत वोल्टेज सीमा और दहलीज़ें अवयव की डेटा शीट निर्धारित करती है।

शिक्षण के लिए 3.3 V का एक उदाहरण लें। नीचे के मान किसी विशेष उत्पाद के विनिर्देश नहीं हैं।

1.4 V कोई “तीसरा तार्किक मान” नहीं है। इसका अर्थ है कि इनपुट डिजिटल मॉडल की गारंटी की शर्तों से बाहर है। 0 से 1 पर जाते समय इनपुट इस क्षेत्र से गुजरता है, इसलिए आउटपुट देखने का समय भी तय करना होगा।

आउटपुट और इनपुट सीमाओं के बीच का मार्जिन

प्रेषक का अधिकतम low आउटपुट $V_{OL}=0.2\,\mathrm V$ और न्यूनतम high आउटपुट $V_{OH}=2.8\,\mathrm V$ मानें। तब शोर मार्जिन^{iशोर मार्जिन प्रेषक के गारंटीकृत आउटपुट वोल्टेज और रिसीवर की इनपुट निर्णय सीमा के बीच का अंतर। इसकी गणना स्थिर वोल्टेज विनिर्देशों के अंतर से होती है।} यह होगा।

low आउटपुट में +0.4 V शोर जुड़ने पर भी 0.6 V मिलता है, जो low इनपुट सीमा में है। यह स्थिर मार्जिन वोल्टेज विनिर्देश और लोड की शर्तें पूरी होने पर लागू है। केवल इसी संख्या से छोटे पल्स या तारों पर परावर्तन का मूल्यांकन नहीं किया जा सकता।

कार्य और समय की शर्तें साथ देखें

AND के इनपुट 11 हों तो आउटपुट 1 है। लेकिन इनपुट बदलते ही उसी क्षण आउटपुट 1 होने की गारंटी नहीं है। प्रत्येक पथ के अधिकतम गेट विलंब जोड़ें और सबसे बड़ी राशि को पथ की ऊपरी सीमा लें। क्रम में जुड़े दो गेटों के अधिकतम विलंब 2 ns और 3 ns हों, तो मॉडल इनपुट स्थिर होने के बाद अधिकतम 5 ns प्रतीक्षा माँगता है।

इनपुट को असंबद्ध छोड़ना भी 0 लगाने के समान नहीं है। सिम्युलेटर में X अज्ञात मान और Z उच्च-प्रतिबाधा ड्राइव अवस्था है; इनमें से कोई भी एक निश्चित भौतिक वोल्टेज का सीधा प्रतिनिधि नहीं है। इस पाठ्यक्रम के बटन अभ्यास स्थिर 0/1 मॉडल का उपयोग करते हैं।

अतिरिक्त अध्ययन: MIT OpenCourseWare — The Digital Abstraction

अभ्यास · शोर मार्जिन की सीमा पार करें

1. प्रेषित मान 0 चुनें। आउटपुट को सबसे खराब low वोल्टेज 0.20 V पर स्थिर रखा गया है। शोर +0.60 V करने पर रिसीवर को 0.80 V मिलता है और 0 की गारंटी बनी रहती है।
2. दायाँ तीर दबाकर शोर 10 mV और बढ़ाएँ। प्राप्त वोल्टेज 0.81 V होने पर निर्णय “गारंटी नहीं” हो जाता है। इसका अर्थ तत्काल 1 हो जाना नहीं है।
3. प्रेषित मान 1 के लिए 2.80 V आउटपुट में ऋणात्मक शोर जोड़ें। −0.80 V तक प्राप्त मान 1 होने की गारंटी है; −0.81 V पर नहीं।
4. अधिक शोर से विपरीत वैध क्षेत्र में पहुँचने पर रिसीवर एक वैध तार्किक मान पहचान सकता है, फिर भी प्रेषित डेटा गलत हो सकता है। वैध वोल्टेज और सही डेटा अलग शर्तें हैं।

अभ्यास की 0–VDD सीमा से बाहर के इनपुट को जबरन वैध सीमा में नहीं काटा जाता। वास्तविक अवयव की अनुमत इनपुट सीमा, क्लैम्प धारा और क्षणिक पल्स की शर्तें उसकी डेटा शीट में अलग से जाँचें। यह मॉडल किसी विशेष अवयव की क्षति या गतिशील प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी नहीं करता।