Elektronica
Digitale elektronica:
Hoofdstuk 1: IoT
Hoofdstuk 2: Talstelsels en codes
Hoofdstuk 3: Combinatorische functies
Hoofdstuk 4: Geheugenelementen
Hoofdstuk 5: Tellers
Hoofdstuk 6: Geheugens
Hoofdstuk 7: ADC en DAC
Analoge elektronica:
Hoofdstuk 0: Basis elektriciteit
Hoofdstuk 1: Analoge functies
Hoofdstuk 2: Analoge signalen
Hoofdstuk 3: Fourier analyse
Hoofdstuk 4: 1e orde filters
Hoofdstuk 5: Operationele versterker (op-amp)
Hoofdstuk 6: Terugkoppeling
Hoofdstuk 7: Halfgeleiders
,Hoofdstuk 1: Internet of Things
Analoge elektronica Digitale elektronica
v
E
v
t t
Spanning (stroom) en tijd: continu Spanning (stroom) en tijd: discreet
IoT = het geheel aan toestellen (dingen) die gegevens genereren, met andere toestellen
uitwisselen via het internet wereldwijd, gegevens bewerken, beslissingen nemen en
gegevens gebruiken om in de omgeving te sturen met minimale tussenkomst van mensen.
Alle toestellen zijn intelligent gemaakt, kunnen ʻpratenʼ, informatie ontvangen en versturen.
IoT maakt het mogelijk dat mensen en dingen verbonden zijn:
- met eender wie of wat
- op elk ogenblik en elke plaats
- gebruik makend van eender welk netwerk
- om eender welke dienst te leveren
Industrie 4.0 (Industrial IoT):
1784 1870 1969 Vandaag
Industrie 1.0 Industrie 2.0 Industrie 3.0. Industrie 4.0
Productie methode met Spoorweg- en Computers zorgen voor Alles met elkaar
machines aangedreven door telegraafnetwerk aangelegd. digitale automatisering verbonden door middel
stroomkracht en waterkracht. Op basis van elektriciteit mogelijk van het van IoT.
worden productielijnen productieproces.
gebouwd.
Artificiële Intelligentie (AI):
Automatiseert de analyse en de vertaling naar intelligente sturing, met weinig of geen
menselijke tussenkomst.
IoT: Componenten: Welke componenten zijn nodig in een IoT systeem?
Communicatie: de verschillende componenten zijn met elkaar
bedraad of draadloos verbonden om gegevens uit
te wisselen.
Sensoren: verzamelen informatie uit de omgeving.
Gegevens: geheel van verworven en verwerkte informatie.
Geheugenverwerking: de verzamelde gegevens worden
geanalyseerd en omgezet naar gepaste
actie.
Actuatoren: zetten de acties om in fysieke sturing van de omgeving
of presentatie van essentiële informatie aan de
gebruiker …
Data: Analoge vs Digitale signalen:
va Analoge -> reële variabelen vd
°
Digitale -> logische variabelen
Oneindig veel waarden. Oneindig aantal waarden.
further
= bit (binary digit)
v2 v Hoog spanningsniveau
v3 (0,v)
(0, tb, 2tb, 3tb, …)
v1 Vmin ―> Vmax 1 0 1
0 ―> tmax
t1 t2 t3 t
.
0 tb 2tb 3tb 4tb
, Ruis:
Analoge: niet herstelbaar, informatieverlies
Digitale: geen informatieverlies
Bandbreedte:
Analoge: alle informatie, begrensd tijdsinterval, beperkte bandbreedte
Digitale: relevante informatie, grote bandbreedte
Conventies voor digitale signalen:
Niet actief: 0 -> actief: 1 (= draait wanneer actief)
Start
= actief-hoog
Niet actief: 1 -> actief: 0 (= draait wanneer actief)
-
Start (Inverteren = omzetten)
= actief-laag
Sensoren (input):
(1-)bit = 2 mogelijke toestanden
Normaal open:
- ontspannen: open schakelaar
- ingedrukt: gesloten schakelaar
Normaal gesloten:
- ontspannen: gesloten schakelaar
- ingedrukt: open schakelaar
n-bit = 2^n mogelijke waarden
0 = 000
1 = 001
2 = 010
3 = 011
4 = 100
5 = 101
6 = 110
7 = 111
Dataverwerking:
Geheugen: bewaart de informatie die door de sensoren gemeten is.
Microprocessor: voert de opeenvolgende bewerkingen van het algoritme uit.
Communicatie: de microprocessor moet samen met het geheugen communiceren om het
dataverwerkingsalgoritme te kunnen uitvoeren.
CD/ DVD/ Blu-Ray Disc:
Geheugencapaciteit: BD > DVD > CD
Track pitch: CD > DVD > BD
Golflengte licht: CD > DVD > BD
Communicatie:
8 bit = 1 byte
16 bit = 1 word
Bedraad - elektrisch:
- Parallel: 2 kabels gedraaid: voor meer geleiders in 1 kabel
- Serieel: voor transport over een grote afstand
, Hoofdstuk 2: Talstelsels & Codes
Decimaal Talstelsel:
di (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) grondtal = radix = 10
Positie
MSD LSD
d3 d2 d1 d0 getal = naast elkaar geplaatste cijfers
3 2 1 0
10 10 10 10 gewicht = x factor van de cijferwaarde (bepaald door positie)
3 2 1 0
D = d3 * 10 + d2 * 10 + d1 * 10 + d0 * 10 waarde = waarde van het getal
Binair Talstelsel:
bi (0,1) cijfer = bit grondtal = radix = 2
MSD LSD vb.
b3 b2 b1 b0 1101 Binair
3 23 2 1 0
2 2 2 2
2 1 0
B=1*2+1*2+0*2+1*2 7
3
B = b3 * 2 + b2 * 2 + b1 * 2 + b0 * 2
2 1 0
Decimaal
= 8 + 4 + 0 + 1 = 13 10
Hexadecimaal Talstelsel:
hi (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F) grondtal = radix = 16
MSD LSD
h3 h2 h1 h0 vb. Hexadecimaal
3 2 1 0
16 16 16 16 C A 9 F16
0
2 3 1 0
2
Decimaal 0
H = h3 * 16 + h2 * 16 + h1 * 16 + h0 * 16 3 1
H = 12 * 16 + 10 * 16 + 9 * 16 + 15 * 16
= 12 * 4096 + 10 * 256 + 9 * 16 + 15
= 5182310
Codes:
Gray Code:
= code met eenheidsafstand,
2 opeenvolgende codes
verschillen maar 1 bit.
Foutdetectie-code: Pariteit
Bij databit en pariteitsbit
Digitale elektronica:
Hoofdstuk 1: IoT
Hoofdstuk 2: Talstelsels en codes
Hoofdstuk 3: Combinatorische functies
Hoofdstuk 4: Geheugenelementen
Hoofdstuk 5: Tellers
Hoofdstuk 6: Geheugens
Hoofdstuk 7: ADC en DAC
Analoge elektronica:
Hoofdstuk 0: Basis elektriciteit
Hoofdstuk 1: Analoge functies
Hoofdstuk 2: Analoge signalen
Hoofdstuk 3: Fourier analyse
Hoofdstuk 4: 1e orde filters
Hoofdstuk 5: Operationele versterker (op-amp)
Hoofdstuk 6: Terugkoppeling
Hoofdstuk 7: Halfgeleiders
,Hoofdstuk 1: Internet of Things
Analoge elektronica Digitale elektronica
v
E
v
t t
Spanning (stroom) en tijd: continu Spanning (stroom) en tijd: discreet
IoT = het geheel aan toestellen (dingen) die gegevens genereren, met andere toestellen
uitwisselen via het internet wereldwijd, gegevens bewerken, beslissingen nemen en
gegevens gebruiken om in de omgeving te sturen met minimale tussenkomst van mensen.
Alle toestellen zijn intelligent gemaakt, kunnen ʻpratenʼ, informatie ontvangen en versturen.
IoT maakt het mogelijk dat mensen en dingen verbonden zijn:
- met eender wie of wat
- op elk ogenblik en elke plaats
- gebruik makend van eender welk netwerk
- om eender welke dienst te leveren
Industrie 4.0 (Industrial IoT):
1784 1870 1969 Vandaag
Industrie 1.0 Industrie 2.0 Industrie 3.0. Industrie 4.0
Productie methode met Spoorweg- en Computers zorgen voor Alles met elkaar
machines aangedreven door telegraafnetwerk aangelegd. digitale automatisering verbonden door middel
stroomkracht en waterkracht. Op basis van elektriciteit mogelijk van het van IoT.
worden productielijnen productieproces.
gebouwd.
Artificiële Intelligentie (AI):
Automatiseert de analyse en de vertaling naar intelligente sturing, met weinig of geen
menselijke tussenkomst.
IoT: Componenten: Welke componenten zijn nodig in een IoT systeem?
Communicatie: de verschillende componenten zijn met elkaar
bedraad of draadloos verbonden om gegevens uit
te wisselen.
Sensoren: verzamelen informatie uit de omgeving.
Gegevens: geheel van verworven en verwerkte informatie.
Geheugenverwerking: de verzamelde gegevens worden
geanalyseerd en omgezet naar gepaste
actie.
Actuatoren: zetten de acties om in fysieke sturing van de omgeving
of presentatie van essentiële informatie aan de
gebruiker …
Data: Analoge vs Digitale signalen:
va Analoge -> reële variabelen vd
°
Digitale -> logische variabelen
Oneindig veel waarden. Oneindig aantal waarden.
further
= bit (binary digit)
v2 v Hoog spanningsniveau
v3 (0,v)
(0, tb, 2tb, 3tb, …)
v1 Vmin ―> Vmax 1 0 1
0 ―> tmax
t1 t2 t3 t
.
0 tb 2tb 3tb 4tb
, Ruis:
Analoge: niet herstelbaar, informatieverlies
Digitale: geen informatieverlies
Bandbreedte:
Analoge: alle informatie, begrensd tijdsinterval, beperkte bandbreedte
Digitale: relevante informatie, grote bandbreedte
Conventies voor digitale signalen:
Niet actief: 0 -> actief: 1 (= draait wanneer actief)
Start
= actief-hoog
Niet actief: 1 -> actief: 0 (= draait wanneer actief)
-
Start (Inverteren = omzetten)
= actief-laag
Sensoren (input):
(1-)bit = 2 mogelijke toestanden
Normaal open:
- ontspannen: open schakelaar
- ingedrukt: gesloten schakelaar
Normaal gesloten:
- ontspannen: gesloten schakelaar
- ingedrukt: open schakelaar
n-bit = 2^n mogelijke waarden
0 = 000
1 = 001
2 = 010
3 = 011
4 = 100
5 = 101
6 = 110
7 = 111
Dataverwerking:
Geheugen: bewaart de informatie die door de sensoren gemeten is.
Microprocessor: voert de opeenvolgende bewerkingen van het algoritme uit.
Communicatie: de microprocessor moet samen met het geheugen communiceren om het
dataverwerkingsalgoritme te kunnen uitvoeren.
CD/ DVD/ Blu-Ray Disc:
Geheugencapaciteit: BD > DVD > CD
Track pitch: CD > DVD > BD
Golflengte licht: CD > DVD > BD
Communicatie:
8 bit = 1 byte
16 bit = 1 word
Bedraad - elektrisch:
- Parallel: 2 kabels gedraaid: voor meer geleiders in 1 kabel
- Serieel: voor transport over een grote afstand
, Hoofdstuk 2: Talstelsels & Codes
Decimaal Talstelsel:
di (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) grondtal = radix = 10
Positie
MSD LSD
d3 d2 d1 d0 getal = naast elkaar geplaatste cijfers
3 2 1 0
10 10 10 10 gewicht = x factor van de cijferwaarde (bepaald door positie)
3 2 1 0
D = d3 * 10 + d2 * 10 + d1 * 10 + d0 * 10 waarde = waarde van het getal
Binair Talstelsel:
bi (0,1) cijfer = bit grondtal = radix = 2
MSD LSD vb.
b3 b2 b1 b0 1101 Binair
3 23 2 1 0
2 2 2 2
2 1 0
B=1*2+1*2+0*2+1*2 7
3
B = b3 * 2 + b2 * 2 + b1 * 2 + b0 * 2
2 1 0
Decimaal
= 8 + 4 + 0 + 1 = 13 10
Hexadecimaal Talstelsel:
hi (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F) grondtal = radix = 16
MSD LSD
h3 h2 h1 h0 vb. Hexadecimaal
3 2 1 0
16 16 16 16 C A 9 F16
0
2 3 1 0
2
Decimaal 0
H = h3 * 16 + h2 * 16 + h1 * 16 + h0 * 16 3 1
H = 12 * 16 + 10 * 16 + 9 * 16 + 15 * 16
= 12 * 4096 + 10 * 256 + 9 * 16 + 15
= 5182310
Codes:
Gray Code:
= code met eenheidsafstand,
2 opeenvolgende codes
verschillen maar 1 bit.
Foutdetectie-code: Pariteit
Bij databit en pariteitsbit
