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La branca di elettronica digitale studia tutti quei sistemi che hanno
una scansione discreta del tempo di funzionamento. Questo vuol
dire che in ogni sistema digitale è presente almeno un clock, un
segnale (di solito ad onda quadra) che realizza un timer: ogni
evento dell'intero sistema digitale è legato a questo timer ed
avviene solo negli istanti prefissati e scanditi dal clock digitale.
Dunque si parla di elettronica digitale non perché esistano dei
componenti digitali ma perché è il sistema che viene realizzato
secondo una logica differente da quella analogica dove il tempo non
era una variabile così importante. In effetti la componentistica con
cui realizzare i circuiti digitali deve per forza di cose essere
analogica: solo questa scienza rappresenta la realtà, mentre quella
del digitale è una astrazione dell'uomo.
Nella sezione di elettronica analogica abbiamo parlato di filtri.
Ebbene, filtri molto più complessi in grado di discriminare sia una
intera banda che anche una sola armonica possono essere realizzati in
elettronica digitale con circuiti molto più complessi di quelli RC
visti.
A questo punto è necessario introdurre l'algebra booleana e
l'alfabeto binario su cui si basa tutta l'elettronica digitale.
Tutti saprete, almeno per sentito dire, che la logica binaria è
composta da due soli valori, 0 e 1 che rappresentano i due stati
fondamentali (vero - falso o basso - alto). Le operazioni fondamentali
possibili su tale algebra sono quelle di NOT, OR, AND, mentre quelle
derivate NAND, NOR, XOR, XNOR. Tutti questi operatori agiscono su due
operandi tranne quello di negazione o NOT. Di seguito vi mostriamo le
cosiddette tabelle della verità per queste operazioni tramite le quali
è possibile leggere i risultati di ogni combinazione di due bit (il
bit è l'unità minima dell'algebra booleana: essa può assumere valore 0
oppure 1). Supponendo che A e B siano due variabili binarie:
|
|
| AND |
| A |
B |
A AND B |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
| 1 |
1 |
1 |
|
| OR |
| A |
B |
A OR B |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
1 |
|
A questi operatori sono associate delle porte logiche disponibili
integrate in chip che potete trovare presso qualunque negozio di
elettronica. Di seguito la simbologia usata per distinguerle:
Mostriamo anche quelli che sono alcuni degli operatori composti
(composti perché non sono altro che la composizione di due o più
operatori fondamentali)
| NOR |
| A |
B |
A NOR B |
| 0 |
0 |
1 |
| 0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
| 1 |
1 |
0 |
|
| NAND |
| A |
B |
A NAND B |
| 0 |
0 |
1 |
| 0 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
|
| XOR |
| A |
B |
A XOR B |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
|
Anche per questi operatori esistono delle porte logiche pronte con
i seguenti simboli:
Alcuni circuiti famosi disponibili in commercio, realizzati in
tecnologia TTL (alimentazione a +5V) o CMOS (alimentazione a +3.3V)
sono:
|
Alcuni circuiti digitali |
| Sigla |
Contenuto |
| 7404 |
4 porte NOT |
| 7408 |
4 porte AND |
| 7432 |
4 porte OR |
| 7400 |
4 porte NAND |
| 7402 |
4 porte NOR |
| 7486 |
4 porte XOR |
|
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