டிஜிட்டல் கில்லாடி ஆகலாம் - 7: டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் - ஓர் அறிமுகம்

பாலாஜி

சென்ற வாரம், எலக்ட்ரானிக்ஸ் என்றால் என்ன, அதன் இரண்டு பெரும் பிரிவுகளான அனலாக் எலக்ட்ரானிக்ஸ், டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஆகியவை பற்றி பார்த்தோம். இப்போது டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிகஸை பயன்படுத்தி எவ்வாறு ப்ராஜெக்ட் செய்வது என்று பார்ப்போம். டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸின் அடிப்படையே சுவிட்சுதான்.
பொதுவக டிரான்ஸிஸ்டரை சுவிட்ச் ஆக பயன்படுத்துகிறோம்.

இதை படம்1-வுடன் பொருத்திப் பார்க்கலாம்.

இந்த படத்தில் இரண்டு நிலைகள் உள்ளன. முதல் நிலையில் உள்ளீடு ‘0v’ ஆகவும், அதனால் வெளியீடு ‘5v’ ஆகவும் இருக்கிறது.

இரண்டாம் நிலையில் உள்ளீடு ‘5v’ ஆகவும், வெளியீடு ‘0v’ ஆகவும் இருக்கிறது. இதுதான் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸின் அடிப்படை. இதை தெளிவாகப் புரிந்துக்கொண்டால் மட்டுமே மேற்கொண்டு செல்லலாம்.

கணிதத்தில் கூட்டல், கழித்தல், பெருக்கல், வகுத்தல் ஆகிய கணித செயல்பாடுகள் அடிப்படை. டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் AND, OR மற்றும் NOT ஆகிய மூன்று லாஜிக்கல் செயல்பாடுகள் (Logical Functions) அடிப்படை. இன்றைய கம்ப்யூட்டர் முதல் ஸ்மார்ட்போன் வரை எல்லாவற்றுக்கும் அடிப்படை இந்த லாஜிகல் செயல்பாடுகள்தான். இவற்றை லாஜிக் கேட்ஸ் (Logic Gates) என்று அழைப்பர். இவற்றை படம்2-ல் உள்ளது போல குறியீட்டில் குறிப்பிடுவர்.

பொதுவாக கூட்டல் கழித்தல் பெருக்கல் மற்றும் வகுத்தல் செய்யும்போது இரண்டு எண்களை பயன்படுத்துவோம். (2+5, 6-3, 7*8 , 9/3). ஆனால், பல எண்களையும் கூட்டலாம் (2+3+5+7+9). அதே போல கேட்களிலும் 2-க்கு மேல் எவ்வளவு உள்ளீடுகள் வேண்டுமானாலும் இருக்கலாம். இன்னும் தெளிவாக குறிப்பிட வேண்டும் என்றால் கம்ப்யூட்டர்களில் கூட்டல் கழித்தல் பெருக்கல் மற்றும் வகுத்தல் போன்ற செயல்பாடுகளும் இந்த லாஜிக் கேட்ஸ் (Logic Gates) கொண்டு உருவாக்கப்பட்டவையே.

படம்3-ல் A, B என்பவை உள்ளிடுகள். Y என்பது வெளியீடு. இதுதான் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக் சர்க்யூட். இதை வடிவமைப்பதுதான் பொறியாளர்களின் வேலை. A, B ஆகிய இரண்டு உள்ளீடுகளில் 0, 1 ஆகிய உள்ளீட்டினை கொடுத்து என்ன வெளியீடு வருகிறது என்று பார்க்கலாம் (படம்4).

இதே போல (0,0) (0,1), (1,0), (1,1) ஆகிய 4 சேர்மானங்கள் உள்ளன. இவை அனைத்துக்கும் ஒரு வெளியீடு உள்ளது. இந்த சர்க்யூட்டைப் பொருத்த வரை அது மாறாது. இதற்கு ‘சேர்மான லாஜிக்’ (காம்பினேஷல் லாஜிக்) என்று பெயர். அதேபோல டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் ‘தொடர்ச்சியான லாஜிக்’ அல்லது ‘சீகுவென்ஷியல் லாஜிக்’ என்று ஒரு வகை உண்டு.

‘D’ மற்றும் ‘C’ உள்ளீடு, ‘Q’ என்பது வெளியீடு. இந்த சர்க்யூட்டில் ‘C’ 0(0V)-

ஆக இருந்தால் ‘D’ உள்ளீடு, வெளியீட்டில் எந்த பாதிப்பையும் ஏற்படுத்தாது. ‘C’ 1(5V) -ஆக இருந்தால் ‘D’ உள்ளீடு அப்படியே ‘Q’ வெளியீட்ற்கு செல்லும். மீண்டும் ‘C’ உள்ளீடு” 0-ஆக இருந்தால் ‘Q’ வெளியீட்டில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படாது. பழைய நிலையே தொடரும். ஆகவே இதை மெமரி என்றும் அழைப்பர்.

நாம் இதுவரை ‘காம்பினேஷல் லாஜிக்’ மற்றும் ‘சீகுவென்ஷியல் லாஜிக்’ ஆகியவை பற்றி பார்த்தோம். இன்னும் ஒரே ஒரு முக்கியமான வகை உள்ளது. அதற்கு பெயர் ‘டிரை ஸ்டேட் லாஜிக்’ (TRISTATE LOGIC). TRI என்றால் மூன்று. ஸ்டேட் என்றால் நிலை. அதாவது மூன்று நிலை லாஜிக் என்று பெயர். இதுவரை நாம் படித்த டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக் வகைகளில் 0V மற்றும் 5V ஆகிய இரண்டு நிலைகள் உள்ளன. ஆனால் “டிரை ஸ்டேட் லாஜிகில்” மூன்று நிலைகள் உள்ளன படம்5.

'En' என்ற கட்டுப்படுத்தும் உள்ளீடு ஒன்றாக இருந்தால் சுவிட்ச் ஆன் ஆக இருக்கும். அப்போது உள்ளீடு 0V ஆக இருந்தால் வெளியீடும் 0V ஆக இருக்கும். உள்ளீடு 5V ஆக இருந்தால் வெளியீடும் 5V ஆக இருக்கும். ‘En’ என்ற கட்டுப்படுத்தும் உள்ளீடு ‘0V’ ஆக இருந்தால் சுவிட்ச் ஆன் ஆக இருக்கும்.

இப்போது சுவிட்ச் ஆஃப் ஆக இருப்பதால் வெளியீடு பின்னில் எந்த வோல்டேஜும் இருக்காது. இதனை ஓபன் நிலை என்று அழைப்பர். நன்றாக புரிந்துகொள்ளுங்கள் ‘0V’ -ற்கும், ‘No Voltage’-ற்கும் வித்தியாசம் உண்டு. இரண்டும் ஒன்றல்ல. இதுவரை டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் நாம் மூன்று வகையான செயல்களை பற்றி பார்த்தோம்.

1. சேர்மான லாஜிக் (காம்பினேஷனல் லாஜிக்)
2. தொடர்ச்சியான லாஜிக் (சீகுவென்ஷியல் லாஜிக்)
3. மூன்று நிலை லாஜிக் (டிரை ஸ்டேட் லாஜிக்)

இவை மூன்றின் உதவியாலேயே அனைத்து டிஜிட்டல் சாதனங்களும் வடிவமைக்கப்படுகின்றன. இவற்றின் பயன்பாட்டை அடுத்த பார்க்கலாம்.

(தொடரும்)
கட்டுரையாளர்: பொறியியல் வல்லுநர் மற்றும் பயிற்றுநர்.