Digitální obvody
Hlavním rysem analogových veličin je spojitost v čase i hodnotě. To znamená, že každá analogová veličina může v libovolném intervalu nabývat nekonečného množství hodnot. Při zpracování analogového signálu dochází vlivem nedokonalosti materiálů a vnějšího prostředí ke zkreslení či jiné degradaci signálu.
Narozdíl od toho digitální veličiny mohou nabývat pouze konečného množství hodnot z tzv. abecedy. Abecedou se rozumí konečná množina vzájemně rozlišitelných symbolů. Digitální veličiny jsou diskrétní v čase i hodnotě.
Příklad abeced:
- decimální číslice – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
- semafor – červené, oranžová, zelená
- Morseova abeceda – tečka, čárka, krátká mezera, dlouhá mezera
- bit – 0, 1
Dnešní digitální obvody používají abecedu dvou symbolů (0, 1). Je to ten nejmenší možný počet, kterým je možné reprezentovat smysluplnou informaci. Čím menší počet symbolů abeceda má, tím větší rozdíly mezi nimi mohou být a lze tedy lépe jednotlivé hodnoty rozlišovat.
V konečném důsledku jsou i digitální obvody realizované analogovými součástkami. Díky zvolenému způsobu reprezentace informace jsou však odolné vůči šumu a zkreslení, ke kterému nevyhnutelně v reálném světě dochází.
Šumové tolerance je dosaženo vhodně zvoleným kódováním abecedy. Lze například definovat, že logická 0 je napětí v rozsaho 0.0–0.4 V a logická 1 v rozsahu 1.8–5.0 V. Šířka pásma zvýší toleranci vůči šumu a zkreslení signálu, zatímco vzdálenost pásem zlepší rozlišitelnost symbolů.
Vnitřní struktura obvodů
Digitální obvody jsou sestaveny z kombinace těchto základních prvků:
- kombinační obvody, které se dále skládají z logických hradel
- sekvenční obvody, které se dále skládají z klopných obvodů
- AD/DA převodníky, které realizují rozhraní mezi analogovým a digitálním světem
Časové průběhy
analogová (spojová) veličina
digitální (diskrétní) veličina
digitální (diskrétní) veličina realizovaná analogovými obvody
Reference
- Alan Clements: The Principles of Computer Hardware, Second Edition
- +Hardware
- +Digitální obvody