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디지털공학개론 (1)

I22I 2024. 11. 22. 15:50

디지털 논리회로와 컴퓨터

- 반도체

지구상의 모든 물체를 전기공학적 관점에서 도체, 부도체, 반도체로 분류할 수 있다.

1. 도체 : 전류를 잘 흐르게 하는 물질

2. 부도체 : 전류를 잘 흐르게 하지 않는 물질

3. 반도체 : 조건에 따라 전류가 흐르거나 흐르지 않는 물질

 

반도체의 종류

1. 진성 반도체 : 게르마늄, 규소로 만든 반도체

2. P형 반도체 : 게르마늄 , 규소에 3가 원소를 집어넣어 만든 반도체

3. N형 반도체 : 게르마늄, 규소에 5가 원소를 집어넣어 만든 반도체

 

다이오드 : P형 반도체와 N형 반도체를 접합하여 만든 소자

P형 반도체에 +를 인가하고 N형 반도체에 -를 인가하면 전류가 흐르고

P형 반도체에 -를 인가하고 N형 반도체에 +를 인가하면 전류가 흐르지 않는다.

전류가 흐르는 것을 1, 전류가 흐르지 않는 것을 0으로 하여 다이오드는 이진수를 기본으로 한다.

다이오드로 논리회로를, 논리회로로 직접회로를, 직접회로로 컴퓨터를 만들기 때문에

컴퓨터도 이진수를 기본으로 한다.

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아날로그 신호와 디지털 신호

- 아날로그 신호

자연계에서 일어나는 물리적인 양은 시간에 따라 연속적으로 변화한다. ex) 온도, 습도, 소리, 빛

 

센서 : 자연적으로 존재하는 신호를 다른 신호로 변환해주는 장치

 

- 디지털 신호

분명히 구별되는 두 레벨의 신호값을 가진다.

 

디지털 시스템 : 이산적인 정보를 가공하고 처리해서 최종 목적으로 하는 정보를 출력하는 시스템

아날로그 시스템 : 연속적인 정보를 입력하고 처리하여 연속적인 형태의 정보를 출력하는 시스템

 

A/D 컨버터 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 장치

D/A 컨버터 : 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜주는 장치

 

장점

1. 신뢰도가 높다 : 신호가 뚜렷이 구별되는 값으로 나타나기 때문에

2. 측정오차가 없어 정확도가 높다 : 아날로그 시스템은 사람의 눈 판독에 따른 한계성과 오차로 인해 정확도가 낮다

3. 직접회로 제작 시 용이하다 : 아날로그 시스템에 비해 구성이 쉽고 경제성이 높다

4. 저장비용이 낮다 : 반도체 기술의 발달로 가격이 저렴하다

5. 잡음에 강하다 : 아날로그 신호는 잡음이 혼입되면 변형이 쉽지만 디지털 신호는 원 신호 복원에 강하다.

 

- 주파수와 주기

주파수 : 주기적인 파형이 1초동안 진동한 횟수를 의미 단위는 Hz를 사용한다

주기 : 주기적인 파형이 1회 반복하는데 걸리는 시간을 의미한다

ex) 1초에 1번 진동 = 1Hz, 1초에 2번 진동 = 2Hz, 1초에 1000번 진동 = 1000Hz

주기 = 1/주파수

 

기수법

- 기수법

정의 : 숫자를 사용하여 수를 적는 방법

ex) 10진기수법 : 0부터 9까지 숫자를 사용하여 수를 표현

N진기수법 : 0부터 N-1까지를 사용하여 수를 표현 -> N이 11을 넘어가면 a,b,c 등 알파벳을 이용한다.

 

2진수와 10진수의 관계

10진수의 0부터 10표현 : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10

2진수의 0부터 10 표현 : 0,1,10,11,100,101,110,111,1000,1001,1010

 

10진기수법을 2진기수법으로 변환

정수부분은 2로 나누고 소수부분은 2를 곱한다. 두 부분 모두 0이 될때까지 계산한다.