Digitaltechnik

Die Digitaltechnik beschäftigt sich mit der Umsetzung von analogen in digitale Signale und umgekehrt (ADU/DAU) sowie der Verarbeitung digitaler Signale.

Vorteile der digitalen Signalverarbeitung gegenüber der analogen Technik liegen, neben den geringeren Kosten der Bauteile aufgrund hoher Integrationsdichte und vereinfachter Entwicklung, vor allem in der höheren Flexibilität. Mit Hilfe spezieller Signalprozessoren oder Computer können Schaltungen in Software realisiert werden. Dadurch lassen sich Funktionen sehr schnell an veränderte Anforderungen anpassen. Außerdem sind komplexe Algorithmen einfach anwendbar, die analog nur mit extrem hohem Aufwand oder gar nicht realisierbar wären.

Digitale Schaltungen bestehen hauptsächlich aus Logikelementen, wie AND, NAND, NOR, OR, NOT-Gattern und anderen, mit denen digitale Ja/Nein-Informationen miteinander verknüpft werden, z. B. im Rahmen von Zählern oder Flipflops. Komplexere Anwendungen sind Prozessoren. Theoretisch reicht eine einzige Art (NAND oder NOR) von Gattern aus, dann als "Basis" bezeichnet, um alle anderen logischen Funktionen zusammenzusetzen. Bei der Digitaltechnik wird meist das Dualsystem (entsprechend obiger Ja/Nein-Unterscheidung) zugrunde gelegt.

Digitale Schaltungen können zusätzlich zu logischen Funktionen auch zeitabhängige Bestandteile enthalten und ferner takt- oder zustandsgesteuert (synchron / asynchron) arbeiten. Enthält eine digitale Schaltung lediglich Logikelemente, so spricht man von einem Schaltnetz. Werden zusätzlich Speicher verwendet, handelt es sich um ein Schaltwerk oder auch Automaten. Ein Mikrocontroller oder Prozessor besteht hauptsächlich aus diesen Logikelementen und wird über einen Datenbus mit Speichern und anderen Baugruppen erweitert. Eine zeitlich gestaffelte Ausführung von Logikverknüpfungen ist möglich. Diese können festverdrahtet oder programmiert sein.

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