Rellotge digital.
Un
Sistema Digital
es qualsevol
dispositiu
destinat a la generacio, transmissio, processament o emmagatzemament de senyals
digitals
. Tambe un sistema digital es una combinacio de dispositius dissenyats per manipular quantitats fisiques o informacio que estiguin representades en forma digital; es a dir, que nomes puguin prendre valors discrets.
Per l'analisi i la sintesi de sistemes digitals
binaris
s'utilitza com a eina l'
Algebra de Boole
.
Els sistemes digitals poden ser de dos tipus:
- Sistemes digitals
combinacionals
: Aquells en que les seves sortides nomes depenen de l'estat de les seves entrades en un moment donat. Per tant, no necessita moduls de memoria, ja que les sortides no depenen d'estats previs de les entrades.
- Sistemes digitals
sequencials
: Aquells en que les seves sortides depenen a mes de l'estat de les seves entrades en un moment donat, d'estats previs. Aquesta classe de sistemes necessiten elements de
memoria
que recullin la 'historia passada' del sistema.
Per a la implementacio dels circuits s'utilitzen
portes logiques
(AND, OR i NOT), construides generalment amb
transistors
. Aquestes portes segueixen el comportament d'algunes funcions de l'
Algebra de Boole
.
Segons el proposit dels sistemes generals es classifiquen en;
- Sistemes de proposits especials
- Sistemes de proposits generals
: Permeten el canvi del seu comportament mitjancant la programacio d'algoritmes de solucions de problemes especifics.
Model general
[
modifica
]
Sistemes digitals combinacionals:
Z = F(X)
Z= valor senyals de les sortides;
X= valor senyals de les entrades;
F= circuit transformador de senyals (comportes electroniques)
Sistemes digitals sequencials:
Z = F(X,Q)
Z= valor senyals de les sortides;
X= valor senyals de les entrades;
Q= elements de memoria (Flip Flops);
F= circuit transformador de senyals (comportes electroniques)
Tipus de circuits combinacionals
[
modifica
]
Convertidors de codis: Descodificadors i codificadors.
Selectors de flux: Multiplexors i demultiplexors.
Sumadors: Sumadors mitjans i sumadors complets.
Comparadors.
Memoria de nomes lectura.
Circuits especials.
Disseny de circuits combinacionals
[
modifica
]
Per al disseny de circuits combinacionals hem de distingir entre 8 passos diferents:
1r pas: Enunciat del problema; 2n pas: Analisi--> Especificacio de les variables d'entrada i de sortida; 3r pas: Modelat-->Definicio de les funcions de Boole que especifiquen el comportament del sistema; 4at pas: Simplificacio de les funcions de Boole (opcional); 5e pas: Diagrama logic; 6e pas: Seleccio de circuits integrats; 7e pas: Acoblament del sistema digital (taulell de proves o circuit preimpres); 8e pas: Proves
Exemples de sistemes analogics que han esdevingut digitals
[
modifica
]
Fotografies. L'increment en la densitat dels microcircuits o "xips" de memoria digital ha permes el desenvolupament de cameres digitals que graven una imatge com una matriu de 640 x 480 pixels o inclus mes grans, on cada pixel emmagatzema les intensitats dels seus components de color vermell, verd i blau amb una quantificacio de 8 bits o mes.
Exemples d'aquells sistemes analogics que ara son digitals:
Fotografies, gravacions de video, gravacions de veu, carburadors d'autos, sistema telefonic, semafors, efectes cinematografics...
Ara ja sabem que un sistema digital es aquell que treballa amb nombres. Un sistema digital seria per exemple el format pel
senyal acustic
que es transforma en un senyal electric, i a traves d'un
conversor analogic-digital
es transforma en nombres, que son processats per un
circuit digital
i finalment convertits de nou en un
senyal electronic
a traves d'un
conversor digital-analogic
, que a l'altaveu es converteix en un
senyal acustic
.
Avantatges dels circuits digitals
[
modifica
]
Un dels avantatges dels circuits digitals, en comparacio amb els circuits analogics es que els senyals representats digitalment es poden transmetre sense degradacio a causa del soroll. Per exemple, un senyal continu d'audio, transmes com una sequencia d'1s i 0s, es pot reconstruir sense errors sempre que el soroll recollit en la transmissio no sigui tan alt com per evitar la identificacio dels 1s i 0s. Una hora de musica es pot emmagatzemar en un disc compacte en uns 6 mil milions de digits binaris.
Com a avantatges principals te:
Reproduir els resultats, facilitat de disseny, funcionalitat, programabilitat, velocitat, economia, avanc tecnologic constant...
Desavantatges
[
modifica
]
En alguns casos, els circuits digitals utilitzen mes energia de circuits analogics per dur a terme les mateixes tasques, el que produeix mes calor. En els sistemes portatils o de bateries que pot limitar l'us dels sistemes digitals.
Per exemple, els telefons mobils amb piles solen utilitzar un analeg de baixa potencia front-end per amplificar i sintonitzar els senyals de radio des de l'estacio base. No obstant aixo, una estacio base te el poder de la xarxa i pot utilitzar famolenc de poder, pero les radios de programari molt flexible. Aquestes estacions base poden ser facilment reprogramat per a processar els senyals utilitzats en els nous estandards mobils.
Els circuits digitals son de vegades mes cars, sobretot en petites quantitats.
La majoria dels sistemes digitals utils han de traduir els senyals analogics continus que es parli de senyals digitals. Aixo fa que els errors de quantificacio. error de quantificacio es pot reduir si les dades el sistema emmagatzema suficient digitals per a representar el senyal fins al grau desitjat de la fidelitat. El teorema de mostreig de Nyquist-Shannon proporciona una guia important pel que fa a la quantitat de dades digitals que es necessita per retratar amb precisio un senyal analogic donat.
En alguns sistemes, en cas d'una sola peca d'informacio digital es perd o es mal interpretat, el significat de grans blocs de dades relacionades pot canviar completament. Causa de l'efecte de penya-segat, pot ser dificil per als usuaris saber si un sistema en particular es just a la vora del fracas, o si es pot tolerar el soroll molt mes abans de fallar.
fragilitat digital es pot reduir mitjancant el disseny d'un sistema digital per a la robustesa. Per exemple, un bit de paritat o un altre metode d'error de gestio es poden inserir en la ruta de senyal. Aquests sistemes ajuden al sistema detectar errors, i despres corregeixi els errors, o almenys demanar una nova copia de les dades. En un estat-maquina, la logica de la transicio de l'estat pot ser dissenyat per detectar estats sense usar i desencadenar una sequencia de restabliment o l'altra rutina de recuperacio d'errors.
La memoria digital i sistemes de transmissio poden utilitzar tecniques com la deteccio i correccio d'errors a utilitzar les dades addicionals per corregir els errors en la transmissio i emmagatzematge.
D'altra banda, algunes tecniques utilitzades en els sistemes digitals que aquests sistemes siguin mes vulnerables als errors d'un bit. Aquestes tecniques son acceptables quan els bits subjacents son prou fiables que aquest tipus d'errors es molt poc probable. Un error d'un bit de dades d'audio emmagatzemats directament com la modulacio lineal de codi de pols (com en un CD-ROM) fa que, en el pitjor dels casos, un sol clic. En el seu lloc, molta gent utilitza la compressio d'audio per a estalviar espai d'emmagatzematge i temps de descarrega, tot d'un error d'un bit pot danyar tota la canco.