top of page

Układy cyfrowe logiczne – Podstawy i Najpopularniejsze Rodzaje


Układy cyfrowe logiczne to podstawowe elementy nowoczesnej elektroniki. Stosuje się je w komputerach, urządzeniach przenośnych, systemach automatyki czy telekomunikacji.


Układy te wykonują operacje logiczne, takie jak porównywanie, przetwarzanie danych czy sterowanie urządzeniami, przy wykorzystaniu dwóch stanów logicznych: 0 (niskie napięcie) i 1 (wysokie napięcie).


W artykule przyjrzymy się najważniejszym rodzajom układów cyfrowych logicznych i omówimy ich zastosowania.


W tym artykule:


Sponsorowane


Sprzedawane przez MB&SP.com



Co to są układy cyfrowe logiczne?

Układy cyfrowe logiczne składają się z bramek logicznych (AND, OR, NOT i innych) realizujących różnorodne operacje logiczne. Mogą być projektowane jako:


  1. Układy kombinacyjne – ich wyjście zależy tylko od aktualnego wejścia.

  2. Układy sekwencyjne – ich wyjście zależy od wejścia oraz wcześniejszego stanu (np. rejestry, przerzutniki).


Dzięki tej różnorodności można je wykorzystać w wielu zastosowaniach, od prostych kalkulatorów po zaawansowane procesory komputerowe.


Rodzaje układów cyfrowych logicznych

1. Bramki logiczne

Podstawowy element każdego układu cyfrowego. Bramki logiczne wykonują operacje:

  • AND (iloczyn logiczny)

  • OR (suma logiczna)

  • NOT (negacja)

  • NAND, NOR, XOR, XNOR


Bramki te są fundamentem bardziej złożonych układów, takich jak sumatory, rejestry czy procesory.


2. Multipleksery i Demultipleksery

  • Multiplekser (MUX) – wybiera jedno z wielu wejść i przekazuje je na wyjście.

  • Demultiplekser (DEMUX) – kieruje sygnał wejściowy na jedno z wielu wyjść.

    Stosowane są w transmisji danych i przełącznikach cyfrowych.


3. Sumatory i układy arytmetyczne

Sumatory to układy logiczne zdolne do wykonywania operacji dodawania.

  • Półsumator – wykonuje dodawanie dwóch bitów.

  • Pełny sumator – uwzględnia dodatkowo bit przeniesienia.


    W bardziej zaawansowanych systemach tworzą podstawę układów arytmetycznych (ALU).


4. Rejestry i przerzutniki

  • Rejestry – przechowują dane w postaci binarnej. Są zbudowane z przerzutników.

  • Przerzutniki – układy sekwencyjne przechowujące jeden bit danych.

    • Przerzutnik D (Data)

    • Przerzutnik T (Toggle)

    • Przerzutnik JK


Stosowane są w pamięciach, licznikach i procesorach.


5. Liczniki i zegary

  • Liczniki – liczą impulsy zegarowe. Mogą być jednokierunkowe (do przodu) lub dwukierunkowe (do przodu i do tyłu).

  • Zegary – generują sygnały o określonym cyklu, co jest kluczowe w synchronizacji procesów.


6. Układy pamięci

  • RAM (Random Access Memory) – pamięć o swobodnym dostępie, stosowana jako pamięć operacyjna.

  • ROM (Read-Only Memory) – pamięć tylko do odczytu, przechowująca dane na stałe.

Układy pamięci są nieodzowną częścią każdego systemu cyfrowego.


7. Procesory i mikrokontrolery

  • Procesory – jednostki centralne (CPU), które przetwarzają dane w komputerach.

  • Mikrokontrolery – procesory zintegrowane z pamięcią i układami wejścia/wyjścia, stosowane w systemach wbudowanych (np. Arduino).


Najpopularniejsze układy cyfrowe logiczne TTL i CMOS

Jeżeli nie wiesz co to TTL i CMOS to koniecznie zapoznaj się z artykułem CMOS vs TTL

Rodzaj układu

Przykłady

Bramki logiczne

7400 (NAND), 7402 (NOR), 7408 (AND), 7432 (OR), 7404 (NOT)

Multipleksery

74151 (8-wejściowy MUX), 74153 (4-wejściowy podwójny MUX)

Sumatory

7483 (4-bitowy sumator)

Przerzutniki

7474 (D-przerzutnik), 7476 (JK-przerzutnik)

Liczniki

7490 (dziesiętny licznik), 74193 (modulo-16 licznik)

Pamięci

6264 (8KB RAM), 2716 (2KB EPROM)

Procesory i kontrolery

8086 (Intel CPU), 8051 (mikrokontroler), ATmega328 (Arduino Uno)

Nazwa układu

Opis funkcji

CD4011

Czterokrotna bramka NAND

CD4001

Czterokrotna bramka NOR

CD4071

Czterokrotna bramka OR

CD4069

Sześciokrotna bramka NOT (inwertery)

CD4020

Licznik binarny z 14-stopniowym dzielnikiem

CD4013

Podwójny przerzutnik typu D

CD4017

Licznik dziesiętny z dekoderem wyjścia (idealny do sekwencerów)

CD4051

Multiplekser/demultiplekser analogowy 8:1

CD4030

Czterokrotna bramka XOR

CD4093

Czterokrotna bramka NAND z funkcją Schmitta (odporność na zakłócenia sygnału)


Podsumowanie

Układy cyfrowe logiczne są podstawą współczesnej elektroniki, a ich różnorodność pozwala na budowanie systemów od prostych sterowników po zaawansowane procesory. Rozumienie tych układów i ich zastosowań otwiera drogę do projektowania nowoczesnych urządzeń.


Jeśli szukasz komponentów do swoich projektów, sprawdź naszą ofertę w kategorii układów cyfrowych logicznych na mbsp.com.pl!


Comments


bottom of page