數碼電路
數碼電路(粵拼:sou3 maa5 din6 lou6,英文:Digital circuit),又或者叫數碼集成電路,係指用數碼方式嚟傳達訊號嘅電子電路;相對於用模擬方式傳訊嘅模擬電路[1][2]。研究「點樣設計數碼電路」嘅電子學子領域,就係所謂嘅數碼電子學(Digital electronics)。
數碼電路係廿一世紀初電腦同電訊嘅重要根基:喺概念上,一吓數碼訊號由一個離散(discrete)物理量集建構成,表示一連串離散嘅數值-吓數碼訊號嘅一個可能數值(例如 0)同下一個可能數值(例如 1)之間實會有個最細嘅可能差距,冇話斬件到幾細都得,例如數值冇得係 0.5;呢種訊號喺廿一世紀初嘅數碼電腦同各種電子架生當中好常用-呢啲機械會傳一串串由有電(1)同冇電(0)組成嘅訊號,並且用呢一串串嘅數值表示一啲資訊,用唔同嘅 1-0 組合代表唔同嘅符號,例如 0000 表示英文字母 A,0001 表示字母 B... 呀噉,達致「用連串電流傳達信息」噉嘅效果[3][4]。
喺實際應用上,數碼電路可以搵邏輯門(logic gate)等嘅電子元件砌出嚟。响廿一世紀初,數碼電路可以話無處不在咁滯,電腦、智能電話[5]以至遊戲機[6]等嘅科技產品都會用到數碼電路,而數碼電子學亦自然成為咗電子工程等領域上嘅必備知識之一。
基礎
[編輯]數碼訊號(digital signal)係訊號嘅一種。一個數碼訊號由一個離散(discrete)嘅物理量集建構成,表示一連串離散嘅數值-一個數碼訊號嘅一個可能數值(例如 0)同下一個可能數值(例如 1)之間實會有個最細嘅可能差距,冇話斬件到幾細都得(例如數值冇得係 0.5)[7][8]。數碼訊號喺廿一世紀嘅數碼電腦同各種電子架生當中好常用:呢啲機械會傳一串串由有電(1)同冇電(0)組成嘅訊號(好似下圖噉),並且用呢一串串嘅數值表示一啲資訊,簡單講就係唔同嘅 1-0 組成代表唔同嘅符號,當中「符號」包括咗羅馬字母同數字呀噉(詳情可以睇吓 ASCII 同 Unicode);另一方面,亦都有啲數碼訊號做法係有三個或者以上嘅可能數值嘅[9][10]。
數碼訊號之所咁常見,係因為呢種訊號有好多好處。數碼訊號其中一個最大嘅好處就係相對冇咁易受雜音影響-喺現實世界,一個訊號喺傳送嘅中途梗會或多或少噉受到干擾,跟住會走少少樣:
- 如果個訊號係模擬訊號(睇下面),個訊號嘅準確性實會(機率 = 100%)受影響;
- 相比之下,如果嗰個訊號係數碼訊號嘅話,個系統嘅設計者可以(例如)事先設定好部收訊號用嘅機械,叫部機跟「如果電壓值細過 ,就當個訊號係 0」同「如果電壓值大過 ,就當個訊號係 1」噉嘅規律行事;假想傳訊號嗰一刻,個訊號嘅可能數值分別係 同 ;理論上,如果 同 呢個數值夠大,就算接收到嗰個訊號受干擾走咗樣,最後得到嘅資訊都唔受影響[11][12]。
好似係下圖噉,下圖 Y 軸表示收到嗰吓訊號嘅電壓值。喺現實世界,訊號實會受到干擾,所以實際收到個訊號近乎冇可能會完全等如一個特定數值。
數碼訊號可以由模擬訊號轉化而成:舉個例,家陣有部機,佢喺每個時間點會收一個數值係連續(可以係小數點後 n 個位)嘅電壓作為輸入,而輸出就係一串二元(binary)嘅數碼訊號(數值一係 1 一係 0),每 16 個訊號係一個二進制數字,代表一個時間點嘅輸入電壓值,例如如果輸出係 0000 0001 0010 0010,就代表輸入電壓值係 290 V-290 喺二進制入面係「1 0010 0010」。事實上,呢種做法喺現代電子工程當中極之常見,例如遊戲機嘅遊戲搖桿都用咗呢種做法,數碼電路就係呢啲噉嘅架生入面、傳數碼訊號嘅電子電路[13]。
理論概念
[編輯]建構部件
[編輯]設計
[編輯]睇埋
[編輯]攷
[編輯]- ↑ Jain, R. P. (2003). Modern digital electronics. Tata McGraw-Hill Education.
- ↑ Maini, A. K. (2007). Digital electronics: principles, devices and applications. John Wiley & Sons.
- ↑ Robert K. Dueck. Digital Design with CPLD Applications and VHDL. "A digital representation can have only specific discrete values."
- ↑ Analogue and Digital Communication Techniques. Archived from the original on 2017-12-17. "A digital signal is a complex waveform and can be defined as a discrete waveform having a finite set of levels."
- ↑ Lee, J. I., Chang, I., Pradhan, A. S., Kim, J. L., Kim, B. H., & Chung, K. S. (2015). On the use of new generation mobile phone (smart phone) for retrospective accident dosimetry. Radiation Physics and Chemistry, 116, 151-154.
- ↑ It's a-Me, Mario! Here to Teach You The Difference Between Analog and Digital 互聯網檔案館嘅歸檔,歸檔日期2022年1月17號,.. Autodesk.
- ↑ Robert K. Dueck. Digital Design with CPLD Applications and VHDL. "A digital representation can have only specific discrete values."
- ↑ Analogue and Digital Communication Techniques. Archived from the original on 2017-12-17. "A digital signal is a complex waveform and can be defined as a discrete waveform having a finite set of levels."
- ↑ Paul Horowitz; Winfield Hill (2015). The Art of Electronics. Cambridge University Press.
- ↑ Proakis, John G.; Manolakis, Dimitris G. (2007-01-01). Digital Signal Processing. Pearson Prentice Hall.
- ↑ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art Of Electronics, 2nd Ed. Cambridge University Press. pp. 471-473.
- ↑ Robert K. Dueck. Digital Design with CPLD Applications and VHDL. "A digital representation can have only specific discrete values."
- ↑ Hoeschele, D. F. (1994). Analog-to-digital and digital-to-analog conversion techniques (Vol. 968). New York: Wiley.