Digitaltechnik
- Unterschied zwischen Analog- und Digitaltwert
Unter Digitaltechnik versteht man die Darstellung von Informationen in Ziffernform. Der Unterschied zu Analogtechnik besteht darin, dass ein Analogsignal jeden beliebigen Wert annehmen kann, in der Digitaltechnik dagegen nur feste Werte. Auf dem Bild sehen Sie z.B. dass ein Digitalwert nur 0 oder 1 sein kann. Ein Analogwert dagegen kann jeden beliebigen Wert innerhalb des Bereichs annehmen.
Die Gründe für den Siegeszug der Digitaltechnik ist plausibel. Dadurch dass Analogwerte jeden beliebigen Wert annehmen können, braucht man für die Speicherung und Berechnung komplizierte Schaltungen. Mit festen Werten lässt sich wesentlich einfacher rechnen.
- 4 Kombinationsmöglichkeiten mit 2 Bits
Ein Computer verarbeitet digitale Signale. Man muss sich das wie einen Lichtschalter vorstellen, der 2 Zustände haben. Nämlich AN oder AUS. Man könnte auch sagen, 1 oder 0. Die Möglichkeit, eine Informationseinheit als 0 oder 1 darzustellen, nennt man BIT. Man könnte im übertragenen Sinne auch sagen, ein Lichtschalter im Computer stellt ein Bit dar.
Nun können wir dem Computer bereits übermitteln, was geschehen soll, wenn das Signal 0 oder 1 ist, z.B. könnte ein Computer bei einem 0-Signal ein N und bei einem 1-Signal ein Y auf dem Bildschirm ausgeben. Mit einem Bit können wir also 2 Zustände haben.
Jetzt werden Sie mit Sicherheit sagen, dass 2 Buchstaben doch etwas wenig sind. Die Lösung, um mehr Buchstaben ausgeben zu lassen, besteht darin, dass man mehrere Bits zu einer Einheit bildet. Wenn wir beispielsweise 2 Bits hätten, dann könnten wir schon 4 Zustände bekommen. Für die jeweiligen Kombinationen lassen wir etwas auf dem Bildschirm anzeigen. Eine Beispielkombination:
- 00 soll N auf dem Bildschirm ausgeben
- 01 soll Y auf dem Bildschirm ausgeben
- 10 soll A auf dem Bildschirm ausgeben
- 11 soll B auf dem Bildschirm ausgeben
Sie sehen also, sobald ein Bit dazukommt, verdoppelt sich die Anzahl der Kombinationen. Das ist der ganze Trick dabei. Man fügt also einfach Bits hinzu, damit man mehr Möglichkeiten hat. Jetzt können Sie sich bestimmt vorstellen, wieviele Bits ein Computer verarbeitet, um auch komplexe Vorgänge berechnen und am Bildschirm ausgeben zu können.
- Ein UND-Gatter mit Ausgang
Digitale Grundfunktionen
Die Verarbeitung von digitalen Signalen erfolgt in digitalen Grundfunktionen. Andere Begriffe dafür sind Verknüpfungen oder Gatter. Mit den Grundfunktionen lassen sich alle Verknüpfungsschaltungen realisieren.
Auf dem rechten Bild sehen Sie ein UND-Gatter. auf der linken Seite befinden sich die Eingänge, in diesem Beispiel sind das 2 Schalter. Auf der rechten Seite befindet sich ein Ausgang, in diesem Beispiel als Lampe dargestellt. Beide Eingänge sind UND-verknüpft. Das bedeutet, wenn beide Schalter betätigt werden und Strom fließt, dann leuchtet auch die Lampe. Man könnte die Schaltung auch so bauen, dass die Lampe nur dann leuchtet, wenn beide Schalter ein 0-Signal geben. Der Phantasie sind hier keine Grenzen gesetzt.
Zu den Grundfunktionen zählen UND (AND-Gatter), ODER (OR-Gatter), NICHT (Negation).