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Was ist digital?
Bevor man sich in die Abgründe der digitalen Signalverarbeitung stürzt, einmal eine Erklärung des Begriffs digital. Alles in der digitalen Signalverarbeitung und Schaltungstechnik lässt sich auf das Binärsystem zurückführen. In diesem Zahlensystem existieren bekanntlicherweise nur zwei Zustände: 0 und 1. Diese Zustände lassen sich auch auf die Elektronik übertragen: eine Null entspricht dabei Strom aus, und eine Eins entspricht Strom an.
Theoretisch gibt es unendlich viele Spannungen. Und in der Digitaltechnik gibt es auch nicht nur zwei Spannungen. Der Nullpegel, auch als LOW bezeichnet, muss nicht genau bei 0V liegen. Ein bisschen Spannung kann ruhig anliegen. Wichtig ist nur, dass diese Spannung im Vergleich zur Betriebsspannung niedrig genung ist. Als 1, auch HIGH genannt, gilt in der Regel die Betriebsspannung der Schaltung; auch hier macht ein kleiner Unterschied nach unten hin keine Probleme.
Verschiedene Pegel
In der Digitaltechnik gibt es verschiedene Pegel, die unbedingt beachtet werden müssen: Den TTL-Pegel und den CMOS-Pegel. Der TTL-Pegel liegt bei 5V. Somit müssen alle Schaltungen, die Beuteile der TTL-Familie verwenden, mit 5V Betriebsspannung arbeiten. Das bedeutet natürlich auch, dass der HIGH-Pegel bei 5V liegt und keinesfalls überschritten werden darf. Höhere Spannungen führen zur Zerstörung des Bauteils. Der CMOS-Pegel ist da wesentlich unempfindlicher. Bauteile dieser Familie (wie sie größtenteils in den Schaltungen auf dieser Homepage verwendet werden) akzeptieren Spannungen von 3V bis 15V. Dementsprechend kann der HIGH-Pegel stark variieren.
Welche Familie ist die geeignetste?
Das ist eine häufige Frage. Zum Experimentieren sind zweifelsohne die CMOS-kompatiblen Bauteile geeigneter, da sie weniger anfällig für Spannungsänderungen sind und somit entscheidend robuster sind als die TTL-Bauteile.
Wird jedoch eine Schaltung für einen Microcontroller erstellt, ist es in der Regel kein Problem, TTL-kompatible Bauteile zu verwenden, da viele Microcontroller mit 5V arbeiten. Somit sind TTL-kompatible Bauteile in der Computerindustrie wesentlich verbreiteter als CMOS-Bauteile.
0 ist nicht gleich LOW, 1 ist nicht gleich HIGH
Das mag am Anfang vielleicht verwirrend klingen. Je zwei dieser vier Begriffe, die so schön zusammenpassen, sollen nun also doch nicht gleich sein?
Es hängt davon ab, welche Art von Logik verwendet wird. Verwendet die Schaltung positive Logik, dann entspricht eine logische 1 dem HIGH-Pegel und eine logische 0 dem LOW-Pegel. Verwendet die Schaltung hingegen negative Logik (auch LOW-aktive Logik genannt), dann entspricht die logische 1 dem LOW-Pegel und die logische 0 dem HIGH-Pegel.
Die Bauteile und Schaltungen auf dieser Homepage stellen alle (vielleicht mit Ausnahme des C-CONTROL-Moduls) positive Logik dar. In diesem Falle sind HIGH-Pegel und die logische 1 also identisch.
