디지털 신호

Digital signal
이 기사는 전자제품의 디지털 신호에 관한 것이다.디지털 데이터 및 시스템은 디지털 데이터를 참조하십시오.아날로그 파형을 구체적으로 나타내는 디지털 신호는 디지털 신호(신호 처리)를 참조하십시오.다른 용도는 디지털 신호(동음이의)를 참조하십시오.
이 항목에 대한 자세한 내용은 신호를 참조하십시오.
논리 신호라고도 하는 이진 신호는 구별 가능한 두 가지 레벨을 가진 디지털 신호입니다.

디지털 신호는 데이터를 이산값의 시퀀스로 나타내는 신호입니다.항상 한정된 수의 값 [1][2][3]중 하나만 취할 수 있습니다.이는 연속값을 나타내는 아날로그 신호와 대조됩니다.항상 연속값 범위 내의 실수를 나타냅니다.

단순한 디지털 신호는 아날로그 수준의 이산 대역으로 정보를 나타냅니다.값의 대역 내의 모든 레벨은 동일한 정보 상태를 나타냅니다.대부분의 디지털 회로에서는 신호에는 2개의 유효한 값(이진수 신호 또는 논리 신호)[4]이 있습니다.이러한 전압 대역은 기준값(일반적으로 접지 또는 0V) 근처와 전원 전압 근처 값 등 두 가지 전압 대역으로 표시됩니다.이 값은 부울 도메인의 두 값 "0"과 "1"(또는 "거짓"과 "참")에 해당하므로 항상 이진 신호가 하나의 이진수(비트)를 나타냅니다.이 이산화에 의해 아날로그 신호레벨의 비교적 작은 변경은 이산 엔벨로프를 떠나지 않고 그 결과 신호 상태 검출 회로에 의해 무시됩니다.그 결과 디지털 신호는 노이즈 내성(noise intermit)이 있습니다. 전자 노이즈는 너무 크지 않으면 디지털 회로에 영향을 주지 않지만 노이즈는 항상 아날로그 신호의 작동을 어느 정도 [5]저하시킵니다.

3개 이상의 상태를 가지는 디지털 신호가 사용되는 경우가 있습니다.이러한 신호를 사용하는 회로를 다치 로직이라고 합니다.예를 들어, 3가지 상태를 가정할 수 있는 신호는 3가지 값 논리라고 불립니다.

디지털 신호에서 정보를 나타내는 물리량은 가변전류 또는 전압, 광학 또는 다른 전자장의 강도, 위상 또는 편파, 음압, 자기기억매체의 자화 등이어도 된다.디지털 신호는 모든 디지털 전자 제품, 특히 컴퓨팅 장비와 데이터 전송에 사용됩니다.

수신된 디지털 신호는 반드시 자릿수에 영향을 주지 않고 노이즈 및 왜곡에 의해 손상될 수 있습니다.

정의들

디지털 신호라는 용어는 다양한 맥락에서 관련된 정의를 가지고 있습니다.

디지털 일렉트로닉스에서

5레벨 PAM 디지털 신호

디지털 전자제품에서 디지털 신호는 펄스열(펄스 진폭 변조 신호), 즉 고정폭 사각파 전기 펄스 또는 광 펄스의 시퀀스로, 각각 별개의 [6][7]진폭 레벨 중 하나를 차지한다.로직 신호 또는 바이너리 신호가 특별한 경우로 로우 신호 레벨과 하이 신호 레벨 사이에 차이가 있습니다.

디지털 회로의 펄스열은 일반적으로 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 소자에 의해 생성됩니다.이는 고속 온오프 전자 스위칭 속도와 대규모 집적([8][9]LSI) 기능 때문입니다.반면 BJT 트랜지스터는 사인파와 [8]유사한 아날로그 신호를 더 느리게 생성합니다.

신호 처리 중

신호 처리에서 디지털 신호는 시간과 진폭에서 분리된 추상화입니다. 즉, 특정 시간에만 존재합니다.
주요 기사:디지털 신호(신호 처리)

디지털 신호 처리에서 디지털 신호는 샘플링되어 양자화되는 물리적 신호의 표현입니다.디지털 신호는 시간과 진폭에서 분리된 추상화입니다.신호의 값은 샘플링된 모멘트에서 대응하는 물리 신호의 값만 디지털 처리에 중요하기 때문에 정기적인 시간 간격으로만 존재합니다.디지털 신호는 유한한 [10]값 집합에서 추출된 일련의 코드입니다.디지털 신호는 펄스 코드 변조(PCM) 신호로 물리적으로 저장, 처리 또는 전송할 수 있습니다.

통신 중

FSK(Frequency-Shift Keying) 신호가 두 파형 사이를 번갈아 이동하며 통과 대역 전송을 허용합니다.그것은 디지털 데이터 전송 수단으로 여겨진다.
베이스밴드 전송에 사용되는 AMI 부호화 디지털 신호(라인 부호화)

디지털 통신에서 디지털 신호는 비트스트림을 나타내는 이산 [3]개수의 파형을 번갈아 사용하는 연속 시간 물리적 신호입니다.파형의 모양은 전송 방식에 따라 달라집니다. 전송 방식은 베이스밴드 전송을 허용하는 라인 코딩 방식일 수도 있고 긴 와이어 또는 제한된 무선 주파수 대역을 통해 통과 대역 전송을 허용하는 디지털 변조 방식일 수도 있습니다.이러한 반송파 변조 사인파는 디지털 통신 및 데이터 [11]전송에 관한 문헌에서는 디지털 신호로 간주되지만 전자 및 [12]컴퓨터 네트워킹에서는 아날로그 신호로 변환되는 비트 스트림으로 간주됩니다.

통신에서는 일반적으로 간섭원이 존재하며, 노이즈는 종종 심각한 문제가 됩니다.간섭의 영향은 일반적으로 간섭 신호를 가능한 한 필터링하여 데이터 용장성을 사용함으로써 최소화됩니다.통신용 디지털 신호의 주된 장점은 노이즈 내성이며, 오디오 및 비디오 데이터 등 많은 경우 데이터 압축을 사용하여 통신 매체에 필요한 대역폭을 크게 줄일 수 있다는 것입니다.

로직 전압 레벨

로직 신호 파형은 (1) 로우 레벨, (2) 하이 레벨, (3) 상승 에지 및 (4) 하강 에지입니다.
주요 기사:로직 레벨

부울 값의 두 상태(0과 1, 낮음과 높음 또는 거짓과 참)를 나타내는 파형을 가능한 두 자리 숫자로만 해석할 경우 디지털 신호 또는 논리 신호 또는 이진 신호라고 합니다.

일반적으로 두 가지 상태는 전기적 특성 측정으로 나타납니다. 전압이 가장 일반적이지만 일부 로직 제품군에서는 전류가 사용됩니다.일반적으로 각 로직 패밀리에 대해 두 가지 전압 범위가 정의되며, 이들 전압은 대부분 직접 인접하지 않습니다.신호는 로우 레인지일 때는 로우, 하이 레인지일 때는 하이이며, 두 레인지 사이에서는 동작이 다른 유형의 게이트 간에 다를 수 있습니다.

클럭 신호는 많은 디지털 회로를 동기화하는 데 사용되는 특수 디지털 신호입니다.표시된 이미지는 클럭 신호의 파형으로 간주할 수 있습니다.로직 변경은 상승 에지 또는 하강 에지에 의해 트리거됩니다.상승 에지는 저전압(그림에서 레벨 1)에서 고전압(레벨 2)으로의 전환입니다.하강 에지는 고전압에서 저전압으로의 전환입니다.

디지털 회로의 매우 단순하고 이상적인 모델에서는 이러한 전환이 즉각적으로 일어나기를 바랄 수 있지만, 실제 회로는 순수하게 저항성이 없기 때문에 전압 레벨을 즉시 변경할 수 없습니다.즉, 짧은 유한 전환 시간 동안 출력이 입력을 제대로 반영하지 못하고 논리적으로 높은 전압 또는 낮은 전압에 해당되지 않을 수 있습니다.

변조

주요 기사:변조 digital 디지털 변조 방법

디지털 신호를 생성하려면 아날로그 신호를 제어 신호로 변조하여 생성해야 합니다.단극 부호화의 한 종류인 가장 간단한 변조는 DC 신호를 켜고 끄는 것만으로 고전압이 '1'을 나타내고 저전압이 '0'을 나타냅니다.

디지털 무선 스킴에서 하나 이상의 반송파가 제어신호에 의해 진폭, 주파수 또는 위상변조되어 전송에 적합한 디지털 신호를 생성한다.

전화선을 통한 Asymmetric Digital Subscriber Line(ADSL; 비대칭 디지털 가입자선)은 주로 바이너리 로직을 사용하지 않습니다.개개의 통신 사업자의 디지털 신호는 개개의 채널의 섀넌 용량에 따라 다른 값 로직으로 변조됩니다.

크로킹

클럭된 플립 플랍을 통한 디지털 신호 클로킹

디지털 신호는 플립플랍을 통해 신호를 통과시킴으로써 일정한 간격으로 클럭 신호에 의해 샘플링될 수 있다.이 작업이 완료되면 클럭 에지에서 입력이 측정되고 그 시간으로부터의 신호가 측정됩니다.그런 다음 신호는 다음 클럭까지 안정적으로 유지됩니다.이 프로세스는 동기 로직의 기초입니다.

비동기 로직도 존재하는데, 이는 단일 클럭을 사용하지 않고 일반적으로 더 빠르게 동작하며 전력 소비량이 적을 수 있지만 설계하기가 상당히 어렵습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Robert K. Dueck (2005). Digital Design with CPLD Applications and VHDL. ISBN 1401840302. Archived from the original on 2017-12-17. Retrieved 2017-08-30. A digital representation can have only specific discrete values
  2. ^ Proakis, John G.; Manolakis, Dimitris G. (2007-01-01). Digital Signal Processing. Pearson Prentice Hall. ISBN 9780131873742. Archived from the original on 2016-05-20. Retrieved 2015-09-22.
  3. ^ a b 2017-12-17년 웨이백 머신에 보관된 아날로그 및 디지털 통신 기술: "디지털 신호는 복잡한 파형이며 유한 레벨 세트를 가진 이산 파형으로 정의할 수 있습니다."
  4. ^ "Digital Signal". Archived from the original on 2016-03-04. Retrieved 2016-08-13.
  5. ^ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art Of Electronics, 2nd Ed. Cambridge University Press. pp. 471–473. ISBN 0521370957.
  6. ^ B. SOMANATHAN NAIR (2002). Digital electronics and logic design. PHI Learning Pvt. Ltd. p. 289. ISBN 9788120319561. Digital signals are fixed-width pulses, which occupy only one of two levels of amplitude.
  7. ^ Joseph Migga Kizza (2005). Computer Network Security. Springer Science & Business Media. ISBN 9780387204734.
  8. ^ a b "Applying MOSFETs to Today's Power-Switching Designs". Electronic Design. 23 May 2016. Archived from the original on 10 August 2019. Retrieved 10 August 2019.
  9. ^ 2000 Solved Problems in Digital Electronics. Tata McGraw-Hill Education. 2005. p. 151. ISBN 978-0-07-058831-8.
  10. ^ Vinod Kumar Khanna (2009). Digital Signal Processing. p. 3. ISBN 9788121930956. A digital signal is a special form of discrete-time signal which is discrete in both time and amplitude, obtained by permitting each value (sample) of a discrete-time signal to acquire a finite set of values (quantization), assigning it a numerical symbol according to a code ... A digital signal is a sequence or list of numbers drawn from a finite set.
  11. ^ J.S. Chitode, Communication Systems, 2008: "디지털 신호가 장거리 전송될 때는 CW 변조가 필요합니다."
  12. ^ Fred Halsall, 컴퓨터 네트워크 및 인터넷: "아날로그 가입자 회선을 통해 디지털 신호를 전송하려면 변조된 전송을 사용해야 합니다. 이는 소스(디지털) 출력의 바이너리 비트 스트림을 나타내는 전기 신호입니다.먼저 (전화) 음성 si와 호환되는 아날로그 신호로 변환되어야 합니다.gnal.

외부 링크