디지털 기기는 0과 1이라는 두 가지 상태로 정보를 처리한다고 하는데, 실제 회로에서는 전압의 높고 낮음을 어떻게 구분해서 0과 1이라는 데이터로 판단하는 것일까요?

Question

디지털 기기는 0과 1이라는 두 가지 상태로 정보를 처리한다고 하는데, 실제 회로에서는 전압의 높고 낮음을 어떻게 구분해서 0과 1이라는 데이터로 판단하는 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

디지털 회로는 전압을 정확히 0V와 특정 전압 두 값으로만 보는 것이 아니라, 일정한 전압 범위를 0과 1로 구분합니다. 낮은 전압 구간은 0, 높은 전압 구간은 1로 판단하도록 회로의 기준값을 정해 놓는 것입니다.

그 사이의 애매한 전압은 정상적인 논리값으로 보지 않고, 회로가 가능한 빨리 0이나 1 상태로 정리되도록 설계를 해버립니다. 이 판단은 주로 트랜지스터로 구성된 논리회로가 수행하는데, 입력 전압에 따라 전류의 흐름을 켜거나 끄는 방식으로 다음 회로에 신호를 전달하게 됩니다.

또 잡음 때문에 전압이 조금 흔들려도 바로 0과 1이 뒤바뀌지 않도록 여유 구간인 노이즈 마진을 두고 설계합니다. 그래서 실제 전압은 연속적으로 변하지만 회로가 정해진 기준에 따라서 두 상태로 해석하면서 디지털 데이터가 만들어지는 것입니다.

디지털의 0과 1은 실제로 두 개의 완벽한 전압값이라기보다는 회로가 구분해서 사용하는 두 개의 전압 영역으로 보는 것이 정확합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

디지털 회로는 전압을 무조건 높다 낮다로 보는 것이 아니라 미리 정해진 임계 전압을 기준으로 0과 1을 구분합니다 예를 들어 어떤 회로에서는 낮은 전압 범위를 0 높은 전압 범위를 1로 인식하도록 설계되어 있습니다 실레로는 트랜지스터와 논리 게이트가 입력 전압을 비교하고 그 결과에 따라 다음 회로로 신호를 전달합니다 그래서 전압이 약간 흔들리더라도 일정한 범위 안에만 있으면 0또는 1로 안정적으로 판단할 수 있습니다

Answer 3

안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 디지털 회로에서는 전압을 정확히 몇 V인지 측정해서 0과 1로 판단하는 게 아니라, 정해진 기준 전압을 기준으로 높고 낮음을 구분합니다.

 예를 들어 어떤 회로가 0~5V를 사용한다면 대략적으로 낮은 전압은 0, 높은 전압은 1로 판단하도록 설계되어 있습니다. 그래서 0V에 가까우면 0, 5V에 가까우면 1로 인식합니다.

 중간에 애매한 전압이 조금 생기더라도 회로가 정해진 범위 안에서 판단하기 때문에 약간의 전압 변화나 전기적 잡음이 있어도 0과 1을 구분할 수 있습니다.

 결국 전압 자체가 0과 1인 것이 아니라, 전압의 상태를 회로가 정해진 기준에 따라 0 또는 1이라는 데이터로 해석하는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

실제로는 회로에서는 5V나 3.3 V처럼 특정한 전압을 기준으로 그보다 낮으면은 숫자 0으로 인식하고 높으면 숫자 1로 약속해서 인지를 합니다. 하지만 신호의 잡음이 생길 수 있어서 중간에 불분명한 구간을 비워두는 임계 전압 영역을 두어서 오류를 방지하죠. 결국 트랜지스터가 이 전압 차이를 문지기처럼 감지합니다. 그래서 스위치를 켜고 끄고 숫자 0과 1을 정확하게 판별해내는 것이 핵심이죠. 이 판별 작업이 초당 수억번 넘게 반복되면서 우리가 쓰는 복잡한 디지털 데이터가 문제없이 만들어지는 거라고 이해해 주시면 좋겠습니다.