[IT/ 디지털 공학] 1주차

 

1. 디지털과 아날로그 

2. 디지털 정보의 표현 

3. 논리레벨과 펄스 파형 

4. 디지털 집적회로

5. ADC와 DAC

 

 

1. 디지털과 아날로그 

□ 아날로그 신호 : 연속적으로 변화, 연속적인 값

□ 디지털 신호 : 분명히 구분되는 레벨의 신호 값

 

디지털 신호 장단점

- 내, 외부 잡음에 강함 

- 설계하기가 용이, 정보를 저장하거나 가공하기가 용이ㅣ 

- 소형화, 저가격화 가능 

- 대용량 설계 처리 가능 

- 동기화 필요, 구조 다소 복잡 

 

아날로그 신호 장단점 

- 원래 신호 그대로 재생, 복원 가능 

- 잡음에 약함

- 대용량 설계 어려움 

 

□ 디지털 시스템 : 이산적인 정보를 가공하고 처리해서 최종 목적으로 하는 정보를 출력하는 모든 형태의 장치 

□ 아날로그 시스템 : 연속적인 정보를 입력받아 처리해서 연속적인 형태의 정보를 출력하는 시스템 

 

□ 아날로그 회로와 디지털 회로의 상호 연결

 

2. 디지털 정보의 표현 

2.1 디지털 정보의 전압레벨 

- 2진수 체계사용 

- 0과 1만의 2종류 디지트 사용 

2.2 디지털 정보의 표현단

- 1 nibble = 4 bit
- 1 byte = 8 bit
- 1 byte = 1 character
- 영어는 1 byte로 1 문자 표현, 한글은 2 byte가 필요
- 1 word : 특정 CPU에서 취급하는 명령어나 데이터의 길이에 해당하는 비트 수

2.3 전자 소자를 이용한 논리표현 

□ 다이오드에 의한 스위칭 

□ 쌍극성 트랜지스터에 의한 스위칭 

3. 논리 레벨과 펄스 파형

3.1 정논리와 부논리 

- 양논리 또는 정논리(positive logic)
-  음논리 또는 부논리(negative logic)
- 정논리와 부논리는 모두 디지털 논리 시스템에서 이용되고 있으며, 정논리가 일반적으로 많이 사용

3.2 펄스 파형 

- 펄스파형은 LOW 상태와 HIGH 상태를 반복하는 전압레벨로 구성
- 주기 펄스(periodic pulse) & 비주기 펄스(non-periodic pulse)로 분류

□  이상적인 펄스파형
- 이상적인 주기 펄스는 두개의 에지로 구성
- 리딩 에지(leading edge) = 상승에지(rising edge)
- 트레일링 에지(trailing edge) = 하강에지(falling edge)

3.3 주기, 주파수, 듀티 사이클 

□ 주파수 

- 1초동안 진동한 횟수를 의미

-  Hz(헤르츠) 사용

□ 주기

- 주기 적인 파형이 1회 반복하는데 걸리는 시간 

□ 주파수와 주기의 관계

□ 듀티사이클 

 

4. 디지털 집적회로

□ 논리 회로의 종류 

- 조합 논리회로 : 입력값에 의해 바로 출력되는 회로

- 순서 논리 회로 : clock에 의해 순서되로 구동

4.1 IC 패키지 

- PCB에 장착하는 방법에 따라 삽입장착형과 표면 실장형으로 구분 

- 삽입 장착형은 PCB보드에 구멍을 끼우는 핀을 가지고 있어 뒷면의 도체에 납땜으로 연결, DIP형태 

- 표면 실장형은 PCB표면의 금속 처리된 곳에 직접 납땜

- SMD는 DIP형태의 논리회로의 크기를 70%가량 줄이고, 무게를 90%만큼 감소, 제조가격 크게 하락시킴 

4.2 집적회로의 분류 

□ 트랜지스터의 집적도에 따른 분류 

- SSI : 100개 이하 

- MSI : 100~1000개 

- LSI : 1000~10000개 

- VLSI : 10000~1000000개

- ULSI : 1000000개 이상 

□ 디지털 LSI의 분류 

- 표준화 된 칩의 사용은 급격히 감소 

- PLD의 가장 대표적인것으로 CPLD, FPGA가 있음 

5. ADC와 DAC

❖ ADC : Analog-to-Digital Converter
❖ DAC : Digital-to-Analog Converter

□ 아날로그 - 디지털 변환과정 

5.1 표본화 

- 아날로그 신호를 일정 간격으로 채집하는 과정 

- 샤논의 표본화 정리 : 신호의 최고 주파수의 2배이상의 빈도로 샘플링 하면 샘플링된 데이터로 부터 본래의 데이터 재현가능 

5.2 양자화 

- 채집한 데이터를 2진화의 레벨값으로 맞추어 주는 과정 

- 펄스의 진폭의 크기를 디지털 양으로 변환 

- 이과정에서 양자화 잡음 발생 

- 양자화의 잡음은 미리 정한 신호레벨의 수를 늘리거나 줄일 수 있으나, 데이터의 양이 많아지는 단점 

5.3 부호화 

- 양자화한 값을 2진 디지털 부호로 변환하는 과정 

□ 아날로그 - 디지털 변환 과정 

□ ADC와 DAC 과정