تفاوت آنالوگ و دیجیتال و سطوح ولتاژ مدارات منطقی | تحلیل مدارهای منطقی – بخش اول

با سلام خدمت دوستان و دنبال کنندگان رزدینو. در این پست آموزشی قصد داریم به بررسی تفاوت آنالوگ و دیجیتال بپردازیم. پس تا انتهای این پست همراه ما باشید. سعی میکنیم هر روز بخش‌های جدید تر در این زمینه منتشر کنیم. بنابراین هر روز به رزدینو سر بزنید و مارا دنبال کنید.

مقدمه

در حال حاضر ما وارد عصری جدید شده ایم که خصوصیت اصلی این عصر انتقال آنی داده ها (Data) و گسترش ارتباطات و شبکه های الکترونیکی (Electronic networks) است. شبکه های الکترونیکی ، حجم بالایی از اطلاعات را تولید می کنند و توانایی طبقه بندی آن ها را دارند و قادرند با قابلت های ممتاز خود امکان دست یابی آنی را برای عموم مردم از همه جای دنیا، در کمترین واحد زمانی (چند صدم ثانیه) فراهم کنند. طبق گفته دانشمندان و مخترعان، انقلاب دیجیتالی پایانی ندارد و هم اکنون که ما و شما درباره آن به صحبت و بحث می‌پردازیم در حال پیشرفت و تکامل های جدیدتر است. انقلاب دیجیتال، همه ی ساختارهای گفتاری، نوشتاری، فنی، آموزشی و ارتباطی بشر در قرن جدید را تغییر داده است. از این رو باید این تغییر را پذیرفت و باور کرد.

یک سیستم (سامانه) دیجیتال، سیستمی است که در آن اطلاعات به صورت رقمی ارائه و پردازش می‌شود. سامانه های پایه ریزی شده بر مبنای سیگنال های پیوسته را سامانه آنالوگ می نامند. برای مثال ساعت های مچی و ساعت های دیواری که زمان را بر اساس عقربه های ثانیه و دقیقه و ساعت نشان میدهند حرکتی پیوسته دارند که مثالی از وسایل آنالوگ می‌باشند. اما ساعت هایی که زمان را به صورت ارقام ده دهی نشان میدهند نمونه ی از وسایل دیجیتال هستند.

تفاوت آنالوگ و دیجیتال

در تصویر بالا خط سبز رنگ نمایی از یک سیگنال آنالوگ است. این سیگنال میتواند حامل تعدادی از اطلاعات در تابعی از زمان باشد ( اگر بخواهیم خیلی خودمونی تر بگیم در اصل این سیگنال توانایی انتقال پیام یا اطلاعات را در واحد های مختلف زمانی مانند ثانیه، میلی ثانیه، میکروثانیه و … را دارد). در نهایت خط آبی نشان دهنده یک سیگنال دیجیتال می‌باشد، تفاوت آنالوگ و دیجیتال بر این است که سیگنال دیجیتال با مقدار مشخص و تعریف شده ای در زمان حامل اطلاعات و داده ها خواهد بود.

مزایای سیستم های دیجیتال نسبت به آنالوگ

مشخص است که در اوایل ظهور سیستم‌های الکترونیکی، تمامی مدارات و سیستم‌ها بصورت آنالوگ طراحی و توسعه داده می‌شدند. لذا با گذر زمان سیستم‌های دیجیتال پدیدار شده و طبیعتا باید مزیت‌هایی نسبت به آنالوگ داشته باشند. این مزیت‌ها به شرح زیر است:

1. انعطاف پذیری و رفلکس بیشتر
2. سرعت بالاتر
3. دقت وضوح بیشتر ( توجه کنید منظورمون دقت داده نیست دقت وضوحه)
4. ذخیره سازی و اشتراک آسان اطلاعات
5. کاهش بعد ابعاد (دقیقا به مورد سوم اشاره دارد)

مفهوم صفر و یک منطقی

فرض کنید قصدا داریم تا به یک ماشین (سیستم) بگوییم که شخصی در این اتاق حضور دارد یا ندارد و در صورت بروز هر کدام از این حالت ها مجموعه ای از وظایف و کارها انجام شود. برای مثال اگر کسی در اتاق نبود لامپ ها خاموش باشد و به محض ورود فرد لامپ ها روشن شوند. خب قاعدتا ما نمیتوانیم با سیستم مد نظر (تشکیل شده از سنسور های و تراشه های مختلف و …) شروع به صحبت کردن بکنیم و بگوییم که الان اتاق خالی است یا فردی حضور دارد. اما می‌توانیم حالت هایی را تحت عنوان های گفته شده در دو واحد 0 و 1 بصورت قراردادی تعیین کرده و از این اعداد (0 و 1) برای کنترل سیستم استفاده کنیم. برای مثال تعریف میکنیم هرگاه خروجی سنسور 1 شد لامپ ها روشن شود (حضور فردی در اتاق) و تا زمانی که خروجی سنسور 0 است هیچ لامپی روشن نشود (یعنی عدم حضور افراد در اتاق). این مفهوم دقیقا تفاوت آنالوگ و دیجیتال است.

دو عدد 0 و 1 نماد هایی هستند که برای نمایش دو وضعیت مختلف به کار می روند. به صورت قراردادی در مورد کلیدها میتوان حالت 0 را باز و حالت 1 را بسته در نظر گرفت. در الکترونیک و کامپیوتر 0 و 1 نشان دهنده سطوح ولتاژ است و به مفهوم خاموش یا روشن بودن لامپ نیست بدین معنا که ولتاژ حدود صفر ولت ( عملا از 0 تا 0/8 ولت) به معنای صفر منطقی و ولتاژ حدود 5 ولت (عملا از 2 تا 5) به منزله ی 1 منطقی در نظر گرفته می‌شود. خب حالا شاید براتون سوال پیش بیاد که از 0/8 ولت تا 2 ولت کدام منطق است صفر یا یک؟؟؟ برای این سطح از ولتاژ، منطق خاصی در نظر گرفته نشده و به اصطلاح تعریف نشده است 🙁

خب دوستان بیشتر از این خسته تون نمیکنم. در قسمت بعدی سعی داریم به بررسی گیت های دیجیتال بپردازیم. پس حتما رزدینو رو دنبال کنید و منتظر پست های بعدی بنده باشید. اگه حس می کنید این مطالب را متوجه نشدید و نتونستید یاد بگیرید اصلا جای نگرانی نیست چون این مطالب مقدمه ای بود تا کمی با دنیای دیجیتال آشنا بشید. اگر دیدگاه، نظر، سوال، ابهام یا انتقادی دارید در قسمت کامنت های انتهای پست مطرح کنید. در اسرع وقت توسط تیم رزدینو پاسخ داده خواهد شد. به عنوان سخن آخر، امکانات میکروکنترلر Atmega16 به عنوان یک مطلب آموزنده در مورد سیگنال‌های دیجیتال و شناخت میکروکنترلر پیشنهاد می‌شود.