สัญญาณดิจิทัล

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

สัญญาณดิจิทัล (อังกฤษ: digital signal) เป็นสัญญาณทางกายภาพที่เป็นตัวแทดับของค่าที่แยกจากกัน (สัญญาณที่มีปริมาณไม่ต่อเนื่องในแกนเวลา) เช่น กระแสบิตที่ไม่มีหลักเกณฑ์หรือสัญญาณแอนะล็อกที่ถูกทำเป็นบิตสตรีม (อังกฤษ: digitized) (ถูกสุ่มเลือกและแปลงจากแอนะล็อกให้เป็นดิจิทัล ) สัญญาณดิจิทัลสามารถอ้างถึงอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้

  1. รูปคลื่นสัญญาณตามแกนเวลาที่ต่อเนื่องใด ๆ ที่ใช้ในการสื่อสารแบบดิจิทัลโดยเป็นตัวแทนของกระแสบิตหรือลำดับอื่น ๆ ของค่าไม่ต่อเนื่อง
  2. ขบวนสัญญาณกระตุกที่สลับไปมาระหว่างจำนวนไม่ต่อเนื่องของระดับแรงดันไฟฟ้า หรือ ระดับของความเข้มของแสง ที่รู้กันว่าเป็นสัญญาณที่เข้ารหัส(อังกฤษ: line coded signal)หรือการส่งสัญญาณเบสแบนด์ ตัวอย่างเช่น สัญญาณที่พบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลหรือในการสื่อสารแบบอนุกรม หรือ pulse code modulation (PCM) ที่เป็นตัวแทนของสัญญาณแอนะล็อกที่ถูก digitized

สัญญาณที่ถูกสร้างขึ้นโดยวิธีการกล้ำสัญญาณ (อังกฤษ: modulation) แบบดิจิทัลแบบหนึ่ง (การส่งผ่านแบบ passband ดิจิทัล) ที่จะถูกโอนย้ายระหว่างโมเด็มจะอยู่ในกรณีแรกและจะถือได้ว่าเป็นสัญญาณดิจิทัล ส่วนในกรณีที่สองเป็นการแปลงสัญญาณจากแอนะล็อกให้เป็นดิจิทัล

รูปคลื่นในระบบดิจิทัล[แก้]

รูปคลื่นสัญญาณดิจิทัล: (1) ระดับต่ำ, (2) ระดับสูง, (3) ขอบกำลังขึ้น, และ (4) ขอบกำลังลง

ในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และระบบดิจิทัลอื่น ๆ รูปคลื่นที่สลับระหว่างสองระดับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นตัวแทนของทั้งสองสถานะของค่าบูลีน (0 และ 1) จะถูกเรียกว่าเป็นสัญญาณดิจิทัล ถึงแม้ว่ามันจะเป็นรูปคลื่นแรงดันแอนะล็อก เพราะมันจะถูกแปลในรูปของสองระดับเท่านั้น

สัญญาณนาฬิกาเป็นสัญญาณดิจิทัลพิเศษที่ใช้ในการซิงโครไนส์กับวงจรดิจิทัลต่าง ๆ ภาพประกอบจะแสดงรูปคลื่นของสัญญาณนาฬิกา การเปลี่ยนแปลงแบบลอจิกจะถูกกระตุ้นโดยขอบที่กำลังขึ้นหรือขอบที่กำลังลงอย่างใดอย่างหนึ่ง

แผนภาพประกอบเป็นตัวอย่างของชีพจรในทางปฏิบัติและดังนั้นเราจึงได้แนะนำศัพท์ใหม่สองคำดังนี้:

  • ขอบกำลังขึ้น หมายถึงการเปลี่ยนผ่านจากแรงดันต่ำ (ระดับที่ 1 ในแผนภาพ) ไปแรงดันสูง (ระดับ 2)
  • ขอบกำลังลง หมายถึงการเปลี่ยนผ่านจากแรงดันสูงไปแรงดันต่ำ

ถึงแม้ว่าในรูปแบบของวงจรดิจิทัลที่ง่ายและในอุดมคติมาก ๆ ที่เราอาจจะต้องการให้การเปลี่ยนผ่านในระดับแรงดันให้เกิดขึ้นในทันทีทันใดเพื่อให้ได้รูปคลื่นที่ขึ้นลงทันทีทันใด โลกแห่งความจริงไม่มีวงจรที่สามารถเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วอย่างนั้น ซึ่งหมายความว่าในช่วงเวลาการเปลี่ยนผ่านระยะสั้น เอาต์พุตอาจจะไม่สะท้อนอย่างเหมาะสมกับอินพุท และ แน่นอนอาจไม่สอดคล้องกับระดับแรงดันไฟฟ้าลอจิกไม่ว่าที่ระดับสูงหรือระดับต่ำ pop

ระดับแรงดันลอจิก[แก้]

บทความหลัก: Logic Level ในวงจรหนึ่ง ๆ มีการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นสองสถานะโดยใช้: แรงดันไฟฟ้า ซึ่งพบมากที่สุด หรือใช้กระแส ที่ถูกนำมาใช้ในบางครอบครัวของลอจิก เกณฑ์อันหนึ่งจะถูกออกแบบมาสำหรับแต่ละครอบครัวลอจิกนั้น ถ้าต่ำกว่าเกณฑ์นั้นถือว่า"ต่ำ" ถ้าสูงกว่าถือว่า"สูง" วงจร ดิจิทัลสร้าง"พื้นที่ว่างเปล่า"หรือ"เขตยกเว้น" ที่กว้างกว่าความอดทนของชิ้นส่วน วงจรต่าง ๆ จะหลีกเลี่ยงพื้นที่นั้นเพื่อที่จะหลีกเลี่ยงผลที่ไม่แน่นอน

มันเป็นเรื่องปกติที่จะยอมให้มีความอดทนบางอย่างในระดับแรงดันไฟฟ้าที่ถูกใช้ ตัวอย่างเช่น 0-2 โวลต์อาจเป็นตัวแทนของลอจิก 0 และ 3 ถึง 5 โวลต์เป็นลอจิก 1 แรงดันไฟฟ้าของ 2 ถึง 3 โวลต์จะไม่ถูกต้องและจะเกิดขึ้นเฉพาะในสภาพผิดปรกติหรือในระหว่างการเปลี่ยนผ่าน ระดับลอจิกเท่านั้น อย่างไรก็ตาม วงจรลอจิกไม่กี่วงจรสามารถตรวจสอบเงื่อนไขดังกล่าวและอุปกรณ์ส่วนใหญ่จะตีความสัญญาณเพียงเป็นสูงหรือต่ำในลักษณะที่ไม่ได้กำหนดไว้หรือลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์นั้น ๆ บางอุปกรณ์ลอจิกประกอบด้วยอินพุทแบบชมิตต์ทริกเกอร์ที่มีพฤติกรรมที่กำหนดเกณฑ์การอดทนได้ดีกว่าและได้เพิ่มความยืดหยุ่นให้กับอินพุตที่มีแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก

หลายระดับแรงดันเป็นตัวแทนของจำนวนเต็มเลขฐานสอง(อังกฤษ: binary)หรือระดับลอจิกของ 0 และ 1. ในลอจิกที่จะทำงานเมื่อสูง(อังกฤษ: active-high) ระดับ"ต่ำ" หมายถึงไบนารี 0 และระดับ"สูง"หมายถึงไบนารี 1 ลอจิกที่ active-low จะเป็นตรงกันข้าม

ตัวอย่างของระดับลอจิกไบนารี:
เทคโนโลยี โวล์ทต่ำ โวล์ทสูง หมายเหตุ
CMOS 0 V ถึง VDD/2 VDD/2 ถึง VDD VDD = แหล่งจ่ายไฟ
TTL 0 V ถึง 0.8 V 2 V ถึง VCC VCC เป็น 4.75 V ถึง 5.25 V
ECL -1.175 V ถึง VEE 0.75 V ถึง 0 V VEE ประมาณ -5.2 V. VCC=Ground

ดูเพิ่ม[แก้]