Transcript ディジタル回路

ディジタル回路
アナログ と ディジタル
 アナログ，ディジタル：
 情報処理の過程：

記録/伝送 と

処理
において，

媒体（メディア）の持つ物理量 と

それが表現する値 との
写像の方式
ディジタル回路
媒体の持つ物理量
媒体
物理量
電気回路，電子回路
電圧，電流
HD，磁気テープ
磁界
CD, DVD （読み出し）
反射光の強度
DRAM，Flash
電荷
FeRAM (Suica)
電界強度
OUM（読み出し）
電気抵抗
AM, FM, PSK
電波強度，周波数，位相
ディジタル回路
アナログ と ディジタル
 情報処理の過程において，
 媒体の持つ物理量 と
 それの表す値 との
写像の方式
 アナログ：連続
 連続的な値 ⇔ 媒体の連続的な状態
 ディジタル：離散
 離散的な値 ⇔ 媒体の離散的な状態
ディジタル回路
物理量 と 値 の 写像
値
値
閾値
3
2
1
O
物理量
アナログ
O
物理量
ディジタル
ディジタル回路
アナログ，ディジタル と 信号劣化
 アナログ，ディジタルの優劣
 信号劣化が重要
 信号劣化の要因：
 ノイズ

出力側の精度の限界

観測側の精度（測定精度）の限界
 経年劣化
ディジタル回路
アナログ，ディジタル と 信号劣化
 劣化がなければ（S/N 比∞）… アナログがよい
 アナログ：

情報量∞
 ディジタル：

量子化誤差がある
– 8b（256階調）で 0.4%（≒ 人間の識別限界）
– ビット数を増やせば，誤差は減る
ディジタル回路
アナログ，ディジタル と 信号劣化
 劣化があるので… ディジタルがよい
 アナログ：

決して元に戻らない
 ディジタル：

閾値未満のノイズなら，完全に元に戻る
– 2値なら，10～20％ くらいなら耐えられる
– ただし，それでも誤るとアナログより致命的になり得る
ディジタル回路
アナログ と ディジタル
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.141592...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ディジタル回路
ノイズの影響
値
値
3
2
1
O
物理量
アナログ
O
物理量
ディジタル
ディジタル回路
ディジタル の メリット ― 記録/伝送
 記録/伝送
 ノイズによって誤りが発生しにくい

コピーや経年によって情報が劣化しにくい

再現性が高い
ディジタル回路
ディジタル の メリット ― 処理
 処理
 ディジタル式のコンピュータとの親和性が高い

ソフトウェアの概念が導入される

プログラミングが可能
– 圧縮
– 誤り訂正符号
–…
 「ディジタル・ワールド」
 ディジタル・コンピュータの普及
 ディジタル・コンテンツの普及
ディジタル回路
ディジタル回路とアナログ回路
 用途
 ディジタル回路

情報処理
 アナログ回路

ディジタル回路を支える回路
– A/D，D/A 変換
– 電源
– RF（Radio Frequency，無線）
– 高速ディジタル記録/伝送
–…
ディジタル回路
アナログ回路 と ディジタル回路
アナログ
回路
入力
（アナログ）
アナログ
回路
出力
（アナログ）
アナログ媒体
入力
（アナログ）
A/D
変換
ディジタル
回路
ディジタル
回路
ディジタル媒体
D/A
変換
出力
（アナログ）
ディジタル回路
ディジタル回路とアナログ回路
 設計
 ディジタル回路

（たとえば，この講義を聞けば）誰でも作れる

設計者数 多
 アナログ回路

数学，物理学の知識と「センス」が必要

設計者数 少
 優秀なアナログ回路設計者は引く手数多