| 아날로그 신호(Analog Signal) | 디지털 신호(Digital Signal) |
| 시간에 따라서 연속적으로 변화함 (자연계에서 일어나는 물리적인 양) ex) 온도, 습도, 소리, 빛 |
분명히 구별되는 두개의 신호를 가짐 (0과 1) |
디지털 시스템의 장점
- 잡음에 강함. 0과 1의 영역이 명확히 구분되므로 잡음 때문에 0에서 범위가 약간 벗어났다고 해서 그게 1로 인식되지는 않음.
- 따라서 설계하기 쉬움.
- 프로그래밍으로 전체 시스템을 제어할 수 있음.
- 0과 1로 명확히 구분된다는 특징이 있어 정보 저장 및 가공이 쉬움.
- 정보 처리의 정확성과 정밀도를 높일 수 있음.
- 시스템 구성을 소형화, 저가격화 할 수 있음.
아날로그를 어떻게 디지털화 하는가?
- 아날로그 신호 -> 디지털 신호로 변환해주는 Converter 사용.
- 디지털 신호 -> 아날로그 신호로 변환해주는 Converter 사용.
무엇으로 디지털 신호 0과 1을 표시하는가?
- 전압 레벨. 0과 1로 이루어진 digit을 사용함. ex) 0V~0.4V는 0으로 인식, 2.7V~5V는 1로 인식.
디지털 정보 표현 단위
- 1 nibble == 4 bit (사용 빈도수 적음)
- 1 byte == 8 bit (이진수를 데이터로 표현할 수 있는 가장 작은 단위)
- 1 byte == 1 character
- 영어는 1byte로 한 글자 표현, 한글은 2byte로 한 글자 표현.
- 1 word == CPU에서 취급하는 명령어나 데이터의 길이에 해당하는 비트 수.
word 단위는 정의하기 나름임. ex) 32 bit CPU == 32 bit 짜리 명령어를 처리함 == 1 word는 32 bit
※단위를 표현할 때 주의해야하는 점)
456이라는 숫자가 있을때, 400+50+6으로 맨 왼쪽에 위치한 4가 가장 큰 자릿수라는걸 알 수 있다.
하지만 컴퓨터에는 이러한 규칙이 없으므로 어느쪽이 큰 자릿수인지 표시해줘야한다.
가장 큰 자릿수에는 MSB(Most Siginificant Bit), 가장 작은 자릿수에는 LSB(Least Significant Bit)
SI 단위(10진 단위) VS IEC 단위(2진 단위)
디지털 정보의 표현
위와 같은 디지털 정보를 회로에서 어떻게 표현하는가?
-> 다이오드, 쌍극성 트랜지스터 등을 이용하여 0, 1을 표현. 전압이 일정한 방향일때 스위치 역할을 하는 다이오드, 쌍 극성 트랜지스터에 의해 전류가 흐르고 이를 1로 표현함.
펄스파형
- Low, High 상태를 반복하는 전압레벨로 구성.
- 주기펄스(periodic pulse)와 비주기 펄스(non-periodic pulse)로 분류
- 파형을 디지털 시스템의 입력으로 인가해줌.
- High=1, Low=0으로 두는 것을 양논리 또는 정논리(positive logic)이라고 부르며 High=0, Low=1으로 두는 것을 음논리 또는 부논리(negative logic)이라고 부름. 정논리가 더 많이 사용됨.
- 이상적인 펄스파형 vs 실제적인 펄스파형
| 이상적인 펄스파형 | 실제적인 펄스파형 |
상승에지(리딩 에지)와 하강에지(트레일링 에지)로 구성 |
상승시간: 원하는 레벨의 10%~90% 사이일때 하강시간: 원하는 레벨의 90%~10% 사이일때 펄스 폭: 원하는 레벨의 50%정도에 도달할때부터  |
출처: 수레닷컴
- 주파수(f): 주기적인 파형이 1초동안 진동한 횟수. 단위는 Hz(헤르츠) 사용. f=1/T
- 주기: 주기적인 파형이 1회 반복하는데 걸린 시간. 일반적으로 T로 표시. T=1/f
- 듀티사이클(duty cycle): 펄스파형에서 High인 구간의 비율. 높을수록 전력소비가 많아짐. 펄스폭/T * 100[%]
디지털 집적회로
디지털 회로란?
: 디지털 정보를 처리하는 시스템의 하드웨어.
집적 회로(IC)란?
: 실리콘 칩 위에 저항, 다이오드 등 회로 기본 소자를 상호 연결한것
칩이란?
: 실리콘 반도체. 웨이퍼를 조각낸 것을 다이라고 하고 이것을 input, output과 연결하면 칩이 됨. 이 과정을 패키징이라고 함.
IC 패키지란?
: 패키징 방법에 따라 삽입 장착형과 표현 실장형으로 나뉨. 삽입 장착형은 PCB 보드의 구멍에 핀을 끼우고 뒤에 납땜함.
표면 실장형은 PCB 위에 올리고 직접 납땜함.
아날로그 신호를 어떻게 디지털로 변환하는가?
- 아날로그 신호 -> 표본화 -> 양자화 -> 부호화 -> 디지털 신호
- 표본화) 연속적인 신호를 이산적인 신호로 바꿔줌.(대표값 뽑기)
- 양자화) 앞에서 추출한 대표값을 디지털 양으로 변환. 이 과정에서 어쩔 수 없이 오차가 발생함. ex) 13.7 -> 14
- 부호화) 양자화한 값을 2진 디지털 부호로 변환.