¿Qué hace que un circuito digital?

Question

He estado tratando de entender cómo un circuito se convierte en digital. Entiendo la diferencia entre una señal analógica y una digital de la señal, pero no veo donde los circuitos digitales provienen de si todos los componentes son analógicas.

Por ejemplo, esta cita de un artículo:

La mayoría de los fundamentales de los componentes electrónicos, resistencias, condensadores, inductores, diodos, transistores y amplificadores operacionales – son inherentemente todos analógica.

Seguido de esta cita del mismo artículo:

Los circuitos digitales funcionan con la tecnología digital, las señales discretas. Estos circuitos son generalmente hechas de una combinación de los transistores y las puertas de la lógica y, en los niveles superiores, microcontroladores u otros chips de computación.

Pero las puertas de la lógica y de la de los microcontroladores están hechos de combinaciones de los componentes nombrados anteriormente-- analógico componentes.

¿Puedes ver mi confusión?

Answer 1

Primero de todo, me gusta el título de la pregunta, "¿Qué hace que un circuito Digital" ;).

El mundo que nos rodea es analógica, por lo que la electrónica comenzó con la exploración de los componentes analógicos, como los mencionados por usted resistencias, condensadores, etc. La necesidad de los circuitos digitales se dio cuenta cuando empezamos a construir dispositivos como computadoras, comenzaron a almacenar información en forma digital y muchas otras cosas.

Si se mira de cerca, el mundo digital se basa en los voltajes similares para el mundo analógico. La única diferencia, y la más ventajosa característica de lo digital es que hemos reducido el número de variables a sólo 0 y 1.

Considere la posibilidad de un rango de voltaje 0V a 5V.Supongamos que, 0V-2.5V es X y 2.5V to 5V es Y. Aquí hemos agrupado los voltajes en dos bloques, pero el fondo sigue siendo el mismo. Sam se hizo con 0 y 1. Para hacerlo más conveniente para nosotros mismos pensamos (sólo por diversión!) sea X 0 e Y 1 , y todo comenzó a partir de ahí. Si se obtiene un voltaje de 1.1V o 2.4V vamos a interpretar es como un 0. Del mismo modo,consigue 3.5V o 4.9V es 1 para nosotros. Esta es la mayor ventaja de los circuitos digitales se llama Margen de Ruido.

Ya que tu pregunta fue acerca de cómo un circuito se convierte en digital, no quiero entrar en el tecnicismo mucho. pero si realmente se quieren culpar a alguien por esto. hacerse con este hombre Claude Shannon. Se cree que fue su artículo que llevó al nacimiento de la Revolución Digital.

Answer 2

"Digital" y "analógico" son un conjunto de técnicas de diseño de circuitos y las interpretaciones. Ambos son simplificaciones del mundo real centrado en determinados conjuntos de propiedades.

Te has preguntado como una aclaración comentario:

¿Cómo se toma un circuito analógico y hacer que sea digital? ¿Cómo conseguir que se deje de tratar a una señal analógica y empezar a tratarla como digital, la interpretación de los valores de tensión como por debajo de un umbral o por encima de un umbral, un.k.una. 0 o 1?

Hay dos partes de este. La primera es reconocer que los transistores tienen tres regiones: de corte, lineal y de saturación ("on"). Analógico diseñadores de organizar los transistores de manera que estén funcionando en la región lineal. Diseñadores digitales organizarlos para que la frecuencia de corte y la saturación de los modos se utilizan tanto como sea posible.

La segunda es considerar la forma de retroalimentación se utiliza. En un amplificador de retroalimentación generalmente será negativo. Esto se traduce en una tensión de salida que es lineal múltiple de la tensión de entrada. Una fluctuación en la salida se compensan y el de salida reducida. En la puerta de la lógica de estructuras tales como el flip-flop, positiva retroalimentación se utiliza: estar en va a la unidad más, y el no va a la unidad más apagado. Estar en un estado ambiguo va a conducir a una o la otra.

La tercera es darse cuenta de que estos son simplificaciones ("mentiras a los niños"), y que a veces el análogo de las propiedades de la materia, después de todo. Flip-flops no como las entradas en el punto medio de su rango de tensión, y puede convertirse en osciladores ("metaestable"). CMOS de entradas que consta de dos transistores no como ambigua entradas, y tratar de ser dentro y fuera, con lo que se desperdicia actual y posiblemente daño. Señales descritas como "on" u "off" no tiene un borde limpio de transición entre los dos, que tienen una pendiente. Si la unidad es lo suficientemente rápido, puede convertirse en una onda sinusoidal. Visto en un diagrama del ojo. Las señales digitales pueden "anillo" , como pequeñas campanas.

Answer 3

Digital significa tener o usar discretos o discontinuos de los estados.

Los modernos sistemas electrónicos digitales son generalmente binario (que emplean una lógica de dos estados), pero ternario (3 estado) los sistemas se han construido (como tener un par de sistemas con más niveles digitales por dígito.

En un sistema binario 2-estado del sistema de los dos niveles pueden ser considerados:

• alta/baja 1/0
  on off
  verdadero/falso
  etc

Un circuito que depende para su funcionamiento en circuitos que hacer y el uso digital de los estados es un circuito digital. Puede utilizar los componentes que utilizan la tecnología analógica para generar los estados digitales, pero si así lo hace por un menor nivel conceptual, el cual es invisible para el digital de abstracción.

por ejemplo, una fila de puertas, cada uno puede ser capaz de ser considerado para ser abiertos o cerrados.
Sabemos que hay un continuo lineal en la variable 'analógico' camino entre abrir y cerrar, pero ignoramos que al considerarlos como un sistema digital . Podemos decidir que hasta un 20 % open = cerrada.
Y que el 80%+ open = abrir.
Y que de 20% a 80% abierto es indefinido
Y que las puertas deben estar siempre giró rápidamente entre abrir y cerrar
Y que los estados transitorios de 20% a 80% ignorado.

Esto es EXACTAMENTE lo que está haciendo con el dispositivo analógico " que se usan en los sistemas digitales. Los estados son de baja o alta y eg <20% de alta y baja. > 80% alto = alto. 20-80% de los niveles son ilegales y el sistema siempre cambia rápidamente entre ellos.

Los sistemas digitales de cualquier complejidad tienden a ser el "reloj" con el sistema de cambio de estado cuando el reloj cambia de estado y, a continuación, se lee 1/2 un ciclo más tarde.
como las "sillas musicales", donde la gente cambie de asientos cuando la música suena y deben estar en un asiento cuando la música se detiene.

En el caso de las puertas, una puerta puede tener dos estados ( 0 o 1, abierto o cerrado)
Dos puertas se pueden tener 4 miembros 00 01 10 11
(open, abierto cerrado cerrado abierto cerrado cerrado)
3 puertas tiene 8 estados
8 puertas puede tener 256 estados
16 puertas puede tener 65656 8 estados
Todos los que están representados con 1/0 cerrado/abierto estado digital analógico puertas.

Answer 4

Soy un Ingeniero Eléctrico y esta pregunta no tiene sentido para mí. Permítanme empezar con lo básico. Circuitos análogos uso de componentes discretos como Resistencias, Condensadores, Inductores, condensadores, Transistores, Diodos, etc. Primero que todo, todo a través de la escuela oí, "Analógica se va, analógico está muerto". Cualquier persona que dice que es un completo idiota. Los transistores son inherentemente dispositivos analógicos que operan en un conveniente digital de abstracción que nos dé la funcionalidad digital necesitamos.

Los tradicionales RCL (resistor, capacitor inductor) los circuitos que están regidos por ecuaciones diferenciales son analógicas. TODO mundo real circuitos deben utilizar componentes digitales y analógicos. Los dos dominios co-existen y que no han digital sin algunos componentes analógicos.

Tu pregunta debe ser contestada en diferentes contextos. (Lo siento si ya sabes algo de esto!)

A partir de un procesamiento de la señal contexto, una señal en el dominio digital una vez que una señal analógica ha sido muestreada (como la voz) en el dominio digital a través de un convertidor Analógico a Digital. Buscar un típico DSP (procesamiento de señal digital) sistema de diagrama de flujo. La señal empieza a analógico, se muestrean en el dominio digital, se procesa allí y, finalmente, se transformó de nuevo a analógica para que los humanos puedan entender. Un excelente ejemplo de esto es su teléfono.

A partir de una lógica pura y punto de vista computacional: Decir que quería para el diseño de una máquina expendedora que usted le da a su bebe y prescinde de cambio. Un semi-máquina de pensar puede ser manejado enteramente en el dominio digital utilizando el concepto de máquinas de estado, que es simplemente un mapeo de todos los eventos posibles a los estados que pueden ser codificados y almacenados en la memoria. Por ejemplo, una de níquel es poner en el, ahora que la máquina espera hasta que una moneda de diez centavos es poner en... y luego, cuando el total de dinero que se ha puesto en iguala el costo de la bebida, la máquina dispensa de la bebida. Sin embargo, incluso para realizar un circuito en un circuito de producción de la junta de usted todavía tendrá componentes analógicos para proveer de energía o condensadores para limpiar el poder o tal vez las resistencias a la instalación (sesgo) específicos de los voltajes de los transistores.

Línea de fondo es cuando el circuito es realmente realizado en una placa de circuito tendrá algunos componentes analógicos, incluso si la mayoría de los circuitos se 'considera' digital. Yo en realidad iba a decir que todos los circuitos están totalmente analógico, pero algunos de los componentes para realizar funciones analógicas, mientras que otras proporcionan funcionalidad digital. El dominio digital es un simple binario computacional de abstracción realizado más componentes analógicos tales como transistores y circuitos integrados. Recuerde, nuestro mundo es completamente analógico: sólo se puede ver, oír y procesar en analógica, no digital. Siempre habrá una necesidad para la muestra y proceso de señales analógicas desde el mundo real y, finalmente, presentar de nuevo a nosotros en analógico.

Answer 5

Todos los circuitos son fundamentalmente analógico. Digital es sólo una aproximación de la subyacente analógico comportamiento, similar al modelo de pequeña señal.

Con los circuitos digitales, es común para ejecutar los componentes de circuito abierto con una alta ganancia, de modo que se saturan en el carril de energía de tensión, algo que en realidad sólo hacer en analógico con los comparadores.

Cuando se considera un circuito en el dominio digital, todos los analógica comportamiento se presenta en caja de seguridad en el retardo de propagación, el tiempo de subida, tiempo de bajada, de entrada y de salida de la lógica de niveles, etc. El retardo de propagación depende de la tensión, por ejemplo. Usted puede analizar el circuito como un circuito analógico y averiguar lo que la relación es exactamente, si quieres. Generalmente sólo es medida bajo condiciones diferentes, para obtener como el mejor de los casos y en el peor caso el valor.

Esto hace posible el análisis de sistemas complejos de averiguar, decir, el peor de los casos retardo de propagación entre todas las entradas y las salidas. Sería posible hacerlo con un completo analógico de simulación, pero que podría tomar muchas horas, mientras que la digital aproximación se puede hacer casi de manera instantánea mediante la adición de hasta el peor de los casos los retrasos de la adición de cada ruta. Estas técnicas se utilizan en el software para el diseño del circuito integrado para asegurarse de que el diseño se ejecutará correctamente en una determinada frecuencia de reloj.