1.1
Digitální (logický) obvod a signál
Definice
Digitální (logický nebo také číslicový) obvod můžeme definovat jako obvod, který pracuje s digitálními (logickými) signály [4].
Z definice tedy vyplývá, že digitální obvod je specifickým typem obecného obvodu, který je uzpůsoben pro operace s digitálními (logickými) signály.
Definice
Digitální signál je signál, který je diskrétní (nespojitý) v čase i v amplitudě [4].
Na rozdíl od analogového signálu tedy představuje digitální signál časovou sekvenci diskrétních hodnot. Tyto hodnoty mohou nabývat jen konečného počtu stavů a vyskytují se v periodických diskrétních okamžicích.
Poznámka
Pro převod z analogového signálu na signál digitální musíme provést následující trojici operací v tomto pořadí:
- Vzorkování – odebírání vzorků z analogového signálu v periodických časových okamžicích – provádíme tak diskretizaci v časové oblasti.
- Kvantování – kdy původně spojité hodnoty amplitudy převádíme na konečný soubor diskrétních hodnot pomocí tzv. kvantizačních hladin – jedná se tedy o tzv. diskretizaci v amplitudové oblasti.
- Kódování – jednotlivým kvantizačním hladinám (a tedy diskrétním hodnotám amplitudy) přiřazujeme jejich kódová vyjádřeni.
Definice
Logický signál je specifickým typem digitálního signálu, který nabývá jen dvojici hodnot [1]. Tyto hodnoty označujeme obvykle jako logická 1 a logická 0, nebo pravda a nepravda (angl. true a false), nebo také high (H) a low (L).
Zajímavost
Uvedená definice uvažuje tzv. dvouhodnotovou logiku, kdy logický signál nabývá dvojice navzájem opačných hodnot. Ta se v praxi vyskytuje zdaleka nejčastěji. Avšak kromě ní existují i další logiky vycházející z odlišného počtu logických hodnot (stavů), tzv. vícehodnotové logiky, logiky parciálních funkcí, fuzzy logiky atd. [4]
Logické obvody pracují s logickými signály v podobě napětí, respektive napěťových úrovní přiřazených k daným logickým hodnotám (stavům).
Definice
Pozitivní logika přiřazuje úroveň napětí stavu logická 1 vyšší než stavu logická 0. Jako negativní logiku označíme takovou, kdy naopak napěťová úroveň přiřazená stavu logická 0 je vyšší než stavu logická 1 [2].
pozitivní logika:
negativní logika:
Z definice vyplývá, že záleží na vzájemném vztahu napěťových úrovní pro oba stavy, klidně tedy mohou být oba záporné, kladné, jeden kladný a druhý záporný, jeden rovný nule apod. Konkrétní hodnoty napěťových úrovní rovněž záleží na dané technologii realizace logického obvodu a dalších vlastnostech [1].
Příklad jednoduchého binárního (dvojkového) logického signálu s pozitivní logikou představuje následující obrázek.
+
Obr. 1. Příklad jednoduchého logického dvouhodnotového signálu