Sinyal digital, tidak seperti sinyal analog, menyampaikan data melalui nilai diskrit, bukan nilai kontinu. Ini berarti bahwa pada saat tertentu, sinyal digital hanya dapat berupa salah satu dari sekumpulan nilai yang terbatas, menawarkan perbedaan yang jelas dari sifat sinyal analog yang halus dan kontinu.
Inti dari komunikasi digital adalah sinyal biner, yang beroperasi dengan dua level tegangan yang berbeda: satu mendekati nol volt dan yang lainnya mendekati tegangan suplai. Tingkat ini sesuai dengan digit biner "nol" dan "satu", yang membentuk blok bangunan informasi digital. Pengkodean biner ini memungkinkan kekebalan terhadap derau yang kuat, karena fluktuasi kecil pada sinyal analog diabaikan dalam kerangka kerja komunikasi digital.
Meskipun sinyal biner adalah yang paling umum, sistem digital juga dapat menggunakan sinyal dengan beberapa status, yang dikenal sebagai logika multivalue. Sebagai contoh, logika tiga nilai memperluas kemungkinan di luar biner, menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dalam aplikasi tertentu.
Manifestasi fisik dari sinyal digital dapat sangat bervariasi, dari arus dan tegangan listrik hingga medan optik atau elektromagnetik, tekanan akustik, atau sifat magnetik media penyimpanan. Fleksibilitas ini membuat sinyal digital ada di mana-mana dalam elektronik modern, memainkan peran mendasar dalam perangkat komputasi dan mekanisme transmisi data.
Sebuah sinyal biner, juga dikenal sebagai sinyal logik, adalah sinyal digital dengan dua level yang dapat dibedakan.
Definisi
- Elektronik digital
Dalam ranah elektronik digital, sinyal digital pada dasarnya adalah urutan pulsa dengan lebar tetap, baik dalam bentuk listrik maupun cahaya, yang masing-masing mewakili tingkat amplitudo tertentu. Hal ini dapat mencakup sinyal biner yang berosilasi antara tingkat rendah dan tinggi, atau sinyal termodulasi amplitudo pulsa yang lebih kompleks.
Sirkuit digital mengandalkan perangkat MOSFET untuk menghasilkan rangkaian pulsa ini karena kecepatan peralihan elektronik yang cepat dan kapasitas untuk integrasi skala besar. Sebaliknya, transistor BJT menghasilkan sinyal analog dengan karakteristik sinusoidal, meskipun dengan kecepatan yang lebih lambat.
- Pemrosesan sinyal
Beralih ke pemrosesan sinyal, sinyal digital mewakili versi sampel dan kuantisasi dari sinyal fisik, diskrit dalam waktu dan amplitudo. Sinyal-sinyal ini ada dalam interval yang teratur, dengan nilainya yang sangat penting untuk manipulasi digital lebih lanjut. Disimpan, diproses, atau ditransmisikan sebagai sinyal pulse-code modulation (PCM), sinyal ini pada dasarnya adalah urutan kode yang diambil dari serangkaian nilai yang terbatas.
- Komunikasi
Dalam bidang komunikasi, sinyal digital memiliki peran yang berbeda. Sinyal ini menjadi sinyal fisik waktu kontinu, berosilasi di antara sejumlah bentuk gelombang diskrit untuk menyampaikan bitstream. Skema transmisi menentukan bentuk gelombang, baik melalui pengkodean garis atau modulasi digital, yang melayani transmisi baseband atau passband.
Saluran komunikasi sering kali menghadapi gangguan dan kebisingan, tetapi sinyal digital menawarkan keunggulan yang melekat. Sinyal digital memiliki kekebalan terhadap derau dan dapat menggunakan teknik kompresi data untuk mengurangi kebutuhan bandwidth, terutama bermanfaat untuk mentransmisikan data audio dan video. Ketahanan terhadap derau dan potensi optimalisasi bandwidth membuat sinyal digital sangat diperlukan dalam sistem komunikasi modern.
Tingkat Tegangan Logika
Dalam dunia elektronik digital, istilah "level tegangan logika" mengacu pada rentang tegangan yang digunakan untuk mewakili dua status nilai Boolean: 0 dan 1, atau rendah dan tinggi, dalam istilah biner. Keadaan ini biasanya ditunjukkan dengan mengukur properti listrik, dengan tegangan sebagai metode yang paling umum, meskipun arus digunakan dalam beberapa keluarga logika. Setiap keluarga logika mendefinisikan dua rentang tegangan yang berbeda untuk menunjukkan status rendah dan tinggi, dengan variasi perilaku yang diamati di antara rentang ini.
Salah satu sinyal digital yang sangat penting adalah sinyal jam, yang sangat penting untuk menyinkronkan berbagai rangkaian digital. Sinyal ini menampilkan transisi yang dipicu oleh tepi naik atau turun. Tepi naik menandakan pergeseran dari tegangan rendah ke tegangan tinggi, sedangkan tepi turun menandakan transisi sebaliknya.
Meskipun kita mungkin membayangkan transisi ini seketika dalam sirkuit digital yang ideal, skenario dunia nyata lebih kompleks. Karena karakteristik rangkaian, seperti kapasitansi, transisi membutuhkan waktu yang terbatas. Selama periode transisi ini, output mungkin tidak secara akurat mencerminkan input, gagal sesuai dengan tingkat tegangan logika yang ditentukan.
Modulasi
Untuk menghasilkan sinyal digital, sinyal analog mengalami modulasi dengan sinyal kontrol. Dalam bentuk yang paling sederhana, yang dikenal sebagai pengkodean unipolar, sinyal DC dinyalakan dan dimatikan, di mana tegangan tinggi mewakili '1' dan tegangan rendah mewakili '0'.
Dalam sistem radio digital, satu atau lebih gelombang pembawa dimodulasi dalam hal amplitudo, frekuensi, atau fase oleh sinyal kontrol untuk menciptakan sinyal digital yang sesuai untuk transmisi.
Untuk teknologi seperti Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) melalui kabel telepon, logika biner bukanlah satu-satunya pendekatan. Sinyal digital untuk masing-masing operator dimodulasi dengan berbagai nilai logika, yang ditentukan oleh kapasitas Shannon dari setiap saluran.
Clocking Sinyal Digital
Sinyal digital dapat disampel secara teratur oleh sinyal clock menggunakan flip-flop. Metode ini melibatkan pengukuran input pada tepi clock dan menahan sinyal tetap stabil hingga siklus clock berikutnya. Ini merupakan dasar dari logika sinkron.
Mencatat sinyal digital melalui flip-flop yang memiliki clock.
Sebagai alternatif, logika asinkron beroperasi tanpa satu pun clock, sering kali mencapai kecepatan yang lebih cepat dan mengkonsumsi lebih sedikit daya. Namun, mendesain logika asinkron jauh lebih menantang.
Disadur dari: en.wikipedia.org