cyfrowa technika

cyfrowa technika,

zespół metod, procedur i środków służących do wytwarzania, przetwarzania, przesyłania i przechowywania w pamięci sygnałów cyfrowych.

W technice cyfrowej podstawowe znaczenie mają sygnały cyfrowe dwuwartościowe (0, 1) ze względu na łatwość wytwarzania cyfrowych układów dwustanowych (układ logiczny) i dużą niezawodność ich działania, a także łatwość ich formalnego opisu. Układy cyfrowe mogą mieć postać układów elektrycznych (wykorzystujących przekaźniki lub elementy magnetyczne), układów pneumatycznych (technika strumieniowa), układów hydraulicznych i in. Najpowszechniej stosowane układy cyfrowe są układami elektronicznymi wytwarzanymi niemal wyłącznie jako monolityczne układy scalone. Na wejściu i wyjściu układu cyfrowego występuje sygnał cyfrowy. Zmienny w czasie dwuwartościowy sygnał powstający w cyfrowym układzie elektronicznym stanowi ciąg impulsów elektrycznych (formalnie reprezentowany przez ciąg symboli 0 i 1). Rozwój konstrukcji i zastosowań układów cyfrowych, a więc i rozwój techniki cyfrowej, jest ściśle związany z postępem w dziedzinie technologii układów scalonych — zwiększa się niezawodność działania tych układów oraz (wraz ze zwiększaniem stopnia scalenia) zmniejsza się ich koszt, pobór mocy i rozmiary. W realizacji zadań techniki cyfrowej szczególną rolę odgrywają mikroprocesory, a zwłaszcza procesory sygnałowe (DSP, angielskie Digital Signal Processor).

W urządzeniach cyfrowych często zachodzi konieczność zamiany sygnałów analogowych na cyfrowe i odwrotnie. Do realizacji tych operacji stosuje się przetworniki odpowiednio analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe (przetwarzanie analogowo-cyfrowe).

W porównaniu z techniką analogową, technika cyfrowa odznacza się większą dokładnością przetwarzania sygnałów oraz łatwością przechowywania (zapamiętywania) informacji. Konstruowanie systemów cyfrowych jest stosunkowo proste ponieważ, w odróżnieniu od systemów analogowych, odznaczają się one dużą regularnością budowy, tj. zawierają dużą liczbę powtarzających się elementów, które są dostępne w postaci układów scalonych o różnym stopniu scalenia. Proces przechodzenia od techniki analogowej do techniki cyfrowej jest zw. cyfryzacją. Nie należy się jednak spodziewać całkowitego wyeliminowania techniki analogowej; jest ona np. niezastąpiona w systemach technicznych przeznaczonych do badań środowiska przyrodniczego, w którym przebieg zjawisk ma charakter sygnałów analogowych (np. do ciągłej obserwacji stanu środowiska).

Technika cyfrowa jest wykorzystywana przede wszystkim w komputerach; powszechne zastosowanie znajduje też w automatyce i sterowaniu (mikrokontrolery), w telekomunikacji (telefonia komórkowa, telewizja cyfrowa, sieci cyfrowe z integracją usług), w technice cyfrowego zapisu i przetwarzania dźwięku (magnetofony i gramofony cyfrowe) i obrazu (magnetowidy cyfrowe), w miernictwie (częstościomierze cyfrowe, woltomierze cyfrowe, oscyloskopy cyfrowe itp.), w technice jądrowej (liczniki cząstek), w elektromedycynie (stymulatory serca, tomografia, intensywny nadzór pacjenta), w sprzęcie użytkowym (zegarki elektroniczne, gry telewizyjne, kalkulatory).