A digitális áramkörök alapelemei

Az előadások a következő témára: "A digitális áramkörök alapelemei"— Előadás másolata:

1 A digitális áramkörök alapelemei
Takács Béla 2009

2 Mit jelent a digitális szó?
A szó eredete a latin digitus, ujj, ujjon való számolásból ered. Számunkra az angol digit, azaz számjegy jelentése az érdekes, mert digitális áramkörök minden adatot számjegyek formájában tárolnak. A digitális technika fontos jellemzője, hogy szinte mindig a bináris, azaz a kettes számrendszert használja!

3 Miért digitális a mai számítógép?
A kérdés megvála-szolásához vissza kell mennünk az 1850-es évekig, amikor George Boole egy nagyon fontos megállapítást tett!

4 Mit mondott ki Boole? George Boole, angol matematikus még a XIX. század közepén kimondta, hogy minden programvezérelt automata (így a számítógép is) felépíthető nagyszámú, (vezérelt) kapcsolóelemből.

5 Miért nagy jelentőségű Boole felfedezése?
Amikor Boole a felfedezését tette, jószerivel elektronika még nem létezett. Az elektromosságot akkoriban a dörzsgépek, a dinamók, a volta-oszlopok, a villámhárító és a különféle távírók alkották. A technika ilyen színvonalán kimondani az említett tételt, nagy tudásra, és nagy előrelátásra vallott!

6 A digitális áramkörök alapeleme
A digitális technika alapeleme a kapcsoló, pontosabban a vezérelt kapcsoló. A vezérelt szó arra utal, hogy pl. feszültséggel lehet be-, illetve kikapcsolni, azaz vezérelni. Tehát a vezérelt kapcsolót ne úgy képzeljük el, mint a falon levő villanykapcsolót, amit kézzel kapcsolunk, hanem mint egy apró eszközt, ami feszültséggel kapcsolható.

7 Mi lehet kapcsoló? Jelfogó (relé) tranzisztorok Elektroncsövek

8 Kapcsolók a mai digitális áramkörökben
Elektroncső, már nincs a digitális áramkörökben. Relével speciális esetben még találkozhatunk. A bemutatott (diszkrét, azaz egyesével tokoz- ott) tranzisztor is ritka. A mai digitális áramkörök- ben a tranzisztorok integrált kivitelben fordulnak elő.

9 Relékkel működő számítógép a múlt század negyvenes éveiből
A MARK-I számítógép a Harvard Egyetemen

10 Mi az a tranzisztor, hogy működik?
Még egy kis türelmet kérek! Azt elmondhatom róla, hogy egy nagyon tiszta félvezető lapkán (általában szilíciumon) kialakított, kis méretű áramköri elem. A következő diákon áttekintjük a tranzisztorfajtákat, s csak a számunkra fontosakról beszélek!

11 MOS tranz. Metal-Oxide-Semicond.
Tranzisztorok Térvezérléses tranzisztorok FET (Field Effect Transistor) (unipoláris tranzisztorok) Bipoláris tranz. PNP NPN JFET MOS tranz. Metal-Oxide-Semicond. N-csatornás P-csatornás növekményes növekményes kiürítéses kiürítéses CMOS

12 Néhány kép és magyarázat 1.
A bipoláris tranzisztor Alapanyaga Si Azért bipoláris, mert működésében mindkét fajta töltéshordozó részt vesz. Az integrált ák. Kisebb hányadában van jelen. E P N P C B E N P N C B A bipoláris tranzisztorok stilizált szerkezeti képe

13 Néhány kép és magyarázat 2.
A bipoláris tranzisztor Ezek csak illusztrációk!

14 Néhány kép és magyarázat 3.
A MOS tranzisztor Alapanyaga Si Azért unipoláris, mert működésében csak a többségi töltéshordozók vesznek részt. Az integrált ák. nagyobb része ilyen! Neve a szerkezetére utal Metal-Oxide-Semiconductor

15 A MOS tranzisztorok jelei

16 Kérdések a témával kapcsolatban 1.
Mit jelent a digitális szó? Milyen számrendszert használ a digitális technika? (Miért) Hogy szól Boole felfedezése? Miért nagy jelentőségű Boole felfedezése? Mi a digitális áramkörök alapeleme?

17 Kérdések a témával kapcsolatban 2.
Mi lehet kapcsoló? Hogy néznek ki ezek a kapcsolók, kb. mekkorák? Mi az a tranzisztor? Milyen fajta tranzisztorokról hallott? Rajzolja fel 3 tanult tranzisztorfajta rajzjelét!