ディジタル回路 1. アナログ と ディジタル 五島 正裕.

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1 ディジタル回路 1. アナログ と ディジタル 五島 正裕

2 アナログ と ディジタル アナログ，ディジタル： 情報処理の過程： 記録/伝送 と （狭義の）処理 における… 写像の方式：
ディジタル回路 アナログ と ディジタル アナログ，ディジタル： 情報処理の過程： 記録/伝送 と （狭義の）処理 における… 写像の方式： 媒体（メディア）の持つ物理量 と それが表現する値

3 媒体の持つ物理量 媒体 物理量 電気回路，電子回路 電圧，電流 HD, 磁気テープ 磁界 CD, DVD 反射光の強度 DRAM，Flash
ディジタル回路 媒体の持つ物理量 媒体 物理量 電気回路，電子回路 電圧，電流 HD, 磁気テープ 磁界 CD, DVD 反射光の強度 DRAM，Flash 電荷 FeRAM (Edy, Suica, etc) 電界強度 OUM, RRAM 電気抵抗 AM, FM, PSK 電波強度，周波数，位相

4 アナログ と ディジタル 情報処理の過程において， 媒体の持つ物理量 と それの表す値 との 写像の方式 アナログ：連続
ディジタル回路 アナログ と ディジタル 情報処理の過程において， 媒体の持つ物理量 と それの表す値 との 写像の方式 アナログ：連続 連続的な値 ⇔ 媒体の連続的な状態 ディジタル：離散 離散的な値 ⇔ 媒体の離散的な状態

5 ディジタル回路 物理量 と 値 の 写像 閾値 値 値 3 2 1 O O 物理量 物理量 アナログ ディジタル

6 ディジタル回路 アナログ と ディジタル 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9

7 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (1/3) アナログ，ディジタルの優劣 信号劣化が重要 信号劣化の要因： 機器の精度の限界
ディジタル回路 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (1/3) アナログ，ディジタルの優劣 信号劣化が重要 信号劣化の要因： 機器の精度の限界 出力側の精度の限界 観測側の精度（測定精度）の限界 （いわゆる）ノイズ 経年劣化 …

8 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (2/3) 劣化がなければ（S/N 比 ∞）… アナログがよい アナログ： 情報量∞ ディジタル：
ディジタル回路 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (2/3) 劣化がなければ（S/N 比 ∞）… アナログがよい アナログ： 情報量∞ ディジタル： 量子化誤差がある 8b（256階調）で 0.4%（≒ 人間の識別限界） ビット数を増やせば，誤差は減る

9 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (3/3) 劣化があるので… ディジタルがよい アナログ： 決して元に戻らない ディジタル：
ディジタル回路 アナログ，ディジタル と 信号劣化 (3/3) 劣化があるので… ディジタルがよい アナログ： 決して元に戻らない ディジタル： 閾値未満のノイズなら，完全に元に戻る 2値なら，10～20％ くらいなら耐えられる ただし，それでも誤るとアナログより致命的になり得る

10 ディジタル回路 アナログ と ディジタル 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9

11 ディジタル回路 ノイズの影響 値 値 3 2 1 O O 物理量 物理量 アナログ ディジタル

12 ディジタル の メリット ― 記録/伝送 記録/伝送 ノイズによって誤りが発生しにくい コピーや経年によって情報が劣化しにくい 再現性が高い
ディジタル回路 ディジタル の メリット ― 記録/伝送 記録/伝送 ノイズによって誤りが発生しにくい コピーや経年によって情報が劣化しにくい 再現性が高い

13 ディジタル の メリット ― 処理 （狭義の）処理 ディジタル式のコンピュータとの親和性が高い ソフトウェアの概念が導入される
ディジタル回路 ディジタル の メリット ― 処理 （狭義の）処理 ディジタル式のコンピュータとの親和性が高い ソフトウェアの概念が導入される プログラミングが可能 圧縮 誤り訂正符号 … 「ディジタル・ワールド」 ディジタル・コンピュータの普及 ディジタル・コンテンツの普及

14 ディジタル回路 アナログ回路 と ディジタル回路

15 アナログ回路 と ディジタル回路 の 用途 ディジタル回路 情報処理 アナログ回路 ディジタル回路を支える回路 A/D，D/A 変換 電源
RF（Radio Frequency，無線） 高速ディジタル記録/伝送 …

16 アナログ回路 と ディジタル回路 入力 （アナログ） アナログ 回路 アナログ 回路 出力 （アナログ） アナログ媒体 入力 （アナログ）
A/D 変換 ディジタル 回路 ディジタル 回路 D/A 変換 出力 （アナログ） ディジタル媒体

17 アナログ回路設計 と ディジタル回路設計 (1/2)
数学，物理学の知識と「センス」が必要 よい回路を設計すれば，論文/特許になる 設計者数：極少 優秀なアナログ回路設計者は引く手数多

18 アナログ回路設計 と ディジタル回路設計 (2/2)
ディジタル回路設計： プログラミングみたいなもの （たとえば，この講義を聞けば）誰でも作れる すごい回路を設計しても，まず論文/特許にはならない 設計者数：少 プログラマよりは引く手数多 「どう設計するか」より「何を設計するか」がより大事 ⇒ コンピュータ・アーキテクチャ

19 ディジタル回路 次回 「ブール代数 と 論理ゲート」 ブール代数： 論理回路の基礎を与える数学 論理ゲート： 論理回路の基本素子