[디지털 공학개론] 디지털 정보

INO·2022년 3월 14일
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디지털 공학개론

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디지털 신호와 아날로그 신호

아날로그 신호
시간에 따라 연속적으로 변화

  • 온도, 습도, 소리, 빛 등

디지털 신호
분명히 구별되는 두 레벨의 신호 값(정확하게 수치화, 이산적인 수치)
디지털 자료는 복제, 삭제, 편집이 간편하며 복사물과 원본의 차이가 없다.

  • 2진수 체계 사용

샘플링

아날로그 자료를 일정한 주기로 채집하여 디지털로 변환하는 과정

  • 음악, 화상

디지털 시스템

이산적인 정보를 가공하고 처리해서 정보를 출력하는 것
쉽게 말하면 입출력이 디지털로 된 시스템

디지털 시스템의 장점

  1. 내, 외부 잡음에 강함
  2. 설계에 용이
  3. 프로그래밍으로 전체 시스템을 제어할 수 있어 규격이나 사양의 변경이 용이하고 기능 구현의 유연성을 높일 수 있고, 개발 기간을 단축시킬 수 있음
  4. 정보를 저장하거나 가공하기 용이
  5. 정보처리의 정확성과 정밀도를 높일 수 있고, 아날로그 시스템으로 다루기 어려운 처리도 가능
  6. 전체 시스템 구성을 소형화하거나 저가격화할 수 있다.

아날로그 시스템

연속적인 정보를 입력받아 출력하는 것
쉽게 말하면 입출력이 아날로그인 시스템

디지털 시스템과 아날로그 시스템

아날로그 회로와 디지털 회로의 상호 연결

디지털 정보의 표현 단위

1nibble = 4bit
1byte = 8bit
1byte = 1character

  • 영어는 1byte가 한 글자, 한글은 2byte

word : 특정 CPU에서 취급하는 명령어나 데이터 길이에 해당하는 비트 수

  • 64비트 컴퓨터는 word가 64

워드, WORD

하나의 기계어 명령어나 연산을 통해 저장된 장치로부터 레지스터에 옮겨 놓을 수 있는 데이터 단위

쉽게 말하면 한 번에 읽고 쓸 수 있는 양

SI 단위와 IEC 단위 비교(e)

  • SI단위(10진)는 많이 사용함

ADC와 DAC

정논리와 부논리

정논리(양논리, Positive Logic)
부논리(음논리, Negative Logic)

펄스파형

낮은 상태와 높은 상태를 반복하는 전압레벨

주기펄스 : 같은 주기를 갖는
비주기 펄스 : 비주기적인 형태를 갖는


주파수, Frequency

주기적인 파형이 1초 동안에 진동한 횟수, 단위는 Hz(헤르츠)

주기, Period

주기적인 파형이 1회 반복하는데 걸리는 시간

주파수와 주기의 관계

듀티 사이클

조합논리회로와 순서논리회로

조합논리회로 : 기본 게이트의 조합으로 구성되는 논리회로

  • 현재 입력에 따라 출력이 항상 똑같이 결정되는 논리회로
  • 현재 논리로만으로 결정되기 때문에 저장장치 불필요

순서논리회로(순차논리) : 조합논리회로에 플립플롭(Flip-Flop) 또는 메모리를 부가한 논리회로

  • 출력이 입력에 의해서만 결정되지 않고 기존의 입력들의 영향 또한 받는 논리 회로
  • 컴퓨터의 메모리와 같은 기억요소

순서논리회로로 만들 수 있는 것

디지털 시스템의 장점

  1. 디지털 시스템의 소형화 및 경량화
  2. 생산가격의 저렴화
  3. 소비전력의 감소
  4. 동작속도의 가속화
  5. 디지털 시스템의 신뢰도 향상

소자 수에 따른 집적회로의 분류(e)

IC, Integrated Circuit

집적회로, 반도체에 만든 전자회로의 집합

여러 독립된 요소를 집적해서 하나의 칩으로 만든 것

이산회로에 비해 비용이 적게 들고, 크기가 작고 조밀하게 설계되어 동작 속도가 빨라지고 전력 소모가 줄어듬
즉, 이산회로에 비해 비용과 성능이 향상됨

  • 오늘날 거의 모든 전자장비에 사용됨

아날로그 -디지털 변환과정의 블록도

표본화 : 신호의 최고 주파수의 2배 이상의 빈도로 샘플링하면 샘플링된 데이터로부터 본래 데이터를 재현할 수 있음

양자화 : 펄스의 진폭의 크기를 디지털 양으로 변환, 양자화 잡음이 많아져 데이터의 양이 많아지는 단점이 있음

부호화 : 양자화한 값을 2진 디지털 부호로 변환

  • 일반적으로 전화 음성은 8비트로 부호화

ADC, Analog-to-Digital Converter

A/D 컨버터라고도 함
아날로그 전기 신호를 디지털 전기 신호로 변환하는 전자 회로

DAC, Digital-to-Analog Converter

D/A 컨버터라고도 함
부호화된 디지털 전기 신호를 아날로그 전기 신호(전압, 전류 등)로 변환하는 전자 회로

  • ADC의 역순

CD 오디오 시스템의 신호 처리 과정

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