Hoofdstuk 11: Digitale Techniek
Dit hoofdstuk behandelt de basis van digitale techniek: het verschil tussen analoog en digitaal, het binaire stelsel, en de omzetting tussen analoge en digitale signalen.
1. Analoog versus Digitaal
Tot nu toe ging deze cursus over analoge techniek. Tegenwoordig wordt analoog vaak gezien als het tegendeel van digitaal.
Analoog
- Grootheden kunnen oneindig veel waarden aannemen
- Vloeiende overgangen
- Voorbeelden: spanning, stroom, weerstand
Digitaal
- Alleen 0 en 1 (niets ertussenin)
- Discrete waarden
- Ook: aan/uit, waar/onwaar
Voorbeelden van digitale signalen in het dagelijks leven:
- Een seinsleutel voor morsetelegrafie: ingedrukt of niet
- Een lichtschakelaar: aan of uit (zonder dimmer)
2. Het Binaire Stelsel
2.1 Waarom tien cijfers?
Het woord digitaal komt van het Latijnse digitus (vinger). Wij rekenen met 10 cijfers (0-9) omdat we 10 vingers hebben. Dit heet het decimale of tientallige stelsel.
Voorbeeld: 3087 = 3 × 1000 + 0 × 100 + 8 × 10 + 7 × 1
2.2 Het tweetallige (binaire) stelsel
Het binaire stelsel gebruikt alleen de cijfers 0 en 1. Dit sluit perfect aan bij digitale elektronica.
Examenstof - Binair rekenen:
| Decimaal |
Binair |
Uitleg |
| 0 |
0 |
- |
| 1 |
1 |
- |
| 2 |
10 |
1×2 + 0×1 |
| 3 |
11 |
1×2 + 1×1 |
| 4 |
100 |
1×4 + 0×2 + 0×1 |
| 10 |
1010 |
1×8 + 0×4 + 1×2 + 0×1 |
Waarom binair in elektronica?
- Een hoge spanning (bijv. 5 V) staat voor 1
- Een lage spanning (bijv. 0,5 V) staat voor 0
- Deze waarden zijn duidelijk te onderscheiden
- Er zijn geen tussenliggende cijfers, dus tussenliggende spanningen leiden niet tot fouten
- Dit maakt het binaire stelsel zeer betrouwbaar
2.3 Bits en overdracht
Examenstof - Bit:
Een binair cijfer heet een bit (van binary digit).
Binaire getallen kunnen op twee manieren worden overgebracht:
- Parallel: alle bits tegelijk via meerdere datalijnen (evenveel lijnen als bits)
- Serieel: bits één voor één achter elkaar via één lijn
3. Omzetting Analoog ↔ Digitaal
3.1 Digitaliseren (ADC)
Bij digitalisering wordt een analoog signaal op vaste tijdstippen bemonsterd (gesampled). Elke meetwaarde wordt omgezet naar het dichtstbijzijnde binaire getal.
Examenstof - Digitalisering:
- Een vloeiende curve wordt een trapjescurve
- Meer bits = kleinere treden = betere benadering
- 4 bits = 16 mogelijke waarden (24)
- 8 bits = 256 mogelijke waarden (28) - gebruikelijk
- Digitaliseren betekent altijd enige vervorming (informatieverlies)
3.2 ADC en DAC
Examenstof - Converters:
| Afkorting |
Voluit |
Functie |
| ADC |
Analoog naar Digitaal Converter |
Zet analoog signaal om naar digitale waarden |
| DAC |
Digitaal naar Analoog Converter |
Zet digitale waarden terug naar analoog signaal |
Let op: Bij terugzetting van digitaal naar analoog blijft de trapjescurve intact. De oorspronkelijke vloeiende curve komt er nooit 100% ongeschonden uit.
4. Samenvatting
Kernpunten voor het examen:
- Analoog: grootheden kunnen oneindig veel waarden aannemen
- Digitaal: alleen 0 en 1 (aan/uit, waar/onwaar)
- Binair stelsel: tweetallig, cijfers 0 en 1
- Bit: binary digit, één binair cijfer
- Binaire voorbeelden: decimaal 2 = binair 10, decimaal 10 = binair 1010
- Betrouwbaarheid: duidelijk onderscheid hoog/laag spanning, geen tussenwaarden
- Overdracht: parallel (meerdere lijnen) of serieel (één lijn)
- Digitaliseren: bemonsteren op vaste tijdstippen, omzetten naar binair
- Trapjescurve: resultaat van digitalisering, meer bits = fijnere stappen
- ADC: Analoog naar Digitaal Converter
- DAC: Digitaal naar Analoog Converter
- Informatieverlies: digitaliseren geeft altijd enige vervorming