Цифровая электроника

Цифровая электроника играет в записи и воспроизведении звука все более важную роль. Она используется не только в цифровых процессорах и CD-проигрывателях, - все больше различных функций управления и коммутации в предусилителях и усилителях мощности выполняются цифровыми схемами.

Упрощенно говоря, цифровые схемы работают в одном из двух режимов: "включено" и "выключено". Состояние "включено" представлено наличием напряжения (например, +5 В), а состояние "выключено" — его отсутствием. Два

состояния цифровых схем можно также описать в терминах "высокое" — "низкое", "единица" — "ноль". В отличие от аналогового сигнала, значение которого может непрерывно меняться, цифровой сигнал является последовательностью импульсов высокого и низкого уровня. Цифровые схемы также называют двоичными, что отражает природу цифрового сигнала, имеющего два состояния.

В цифровом сигнале информация представлена в виде последовательности различных состояний (высокий и низкий уровни выходного сигнала). Каждое из таких состояний несет в себе отдельную частицу информации, или один бит. В Приложении В подробно рассматривается, каким образом при помощи двоичного кода можно передать различные числа, которые, в свою очередь, представляют собой аудиосигнал. В принципе, с помощью двоичного кода можно записать абсолютно любую информацию, будь то книжный текст или графика.

Строительным блоком в цифровой электронике являются логические вентили, обычно имеющие больше одного входа, но только один выход. Они состоят из крохотных транзисторов, которые находятся либо в полностью включенном, либо в полностью выключенном состоянии. Простейшие логические вентили могут выполнять элементарные операции. Например, элемент ИЛИ (OR) даст высокое напряжение на выходе, если на один из входов, 1 или 2, подается высокое напряжение. Двухвходовой логический элемент И (AND) даст на выходе высокое напряжение, если на оба входа, 1 и 2, подается высокое напряжение. Отметим также, что в цифровой электронике используется большое количество различных типов логических вентилей.

На основе логических вентилей могут быть построены схемы, пригодные для решения практически всех видов математических задач. Реальные цифровые схемы состоят из многих сотен тысяч таких логических вентилей, объединенных в интегральные схемы, или ИС.

В следующем приложении мы подробнее рассмотрим, каким образом аудиосигнал можно представить в цифровой форме.