Цифровая схемотехника

ВВЕДЕНИЕ

К настоящему времени наиболее совершенные принципы и средства взаимодействия человека с окружающим миром (технологии взаимодействия) обеспечила цифровая техника. Ее наименее избыточный алфавит — двухуровневые символы, которыми оказалось возможным представлять (кодировать) любую информацию — привел к созданию чрезвычайно точных, надежных, малогабаритных и функционально-наращиваемых устройств.

Использование в цифровой технике двухсимвольного алфавита привело к созданию новых, исключительно эффективных методов передачи, хранения и преобразования сигналов, к новым средствам обработки информации — информационным технологиям (под этим словосочетанием понимают технологию обработки информации с использованием современных средств цифровой техники и ее вершины — вычислительной техники). Так родились основанные на новых принципах современные информационные технологии: связи (цифровая связь и цифровое телевидение), обнаружения (цифровая радиолокация и цифровая навига-ция), вычислений и автоматического управления (электронно-вычислительная техника), техники измерений и т. д. и т. п.

Цифровая техника стоит на трех «китах». Первый «кит» — теорема о дискретизации, сформулированная и доказанная в 1933 г. академиком В. А. Котельниковым. В этой теореме теоретически обоснована возможность получения цифрового эквивалента (цифрового образа) аналогового сигнала, хранить, передавать и обрабатывать который оказалось значительно проще и точнее, чем осуществлять аналогичные действия над аналоговым сигналом.

Второй «кит» — алгебра логики (булева алгебра, названная так в честь ее автора — ирландского математика Дж. Буля). Получившая дальнейшее развитие в основополагающих трудах А. Н. Колмогорова, К. Шеннона, В. И. Шестакова и других ученых, алгебра логики позволила поставить анализ и синтез цифровых схем на прочный математический фундамент.

Третий «кит» — импульсная техника, из которой цифровая техника за-имствовала многие принципы, элементы и устройства.

Цифровые устройства обладают рядом преимуществ перед аналоговыми: огромная степень интеграции, составляющая десятки миллионов транзисторов в одной микросхеме, чрезвычайно низкая погрешность, достигающая 1(Г12, малая зависимость от параметров окру-жающей среды.

Области применения цифровой техники поистине безграничны. К ска-занному ранее можно добавить, что в настоящее время до 90% всех разрабатываемых устройств — цифровые. Со знанием цифровой техники будущий инженер окажется востребованным в любой, по существу, области, и сумеет внести вклад в ее развитие.