Analóg és digitális elektronika

Az elektronikát analógra és digitálisra osztják, az utóbbi szinte minden pozícióban felváltja az analógot.

Az analóg elektronika olyan eszközöket vizsgál, amelyek folyamatosan generálnak és dolgoznak fel jeleket.

A digitális elektronika időben diszkrét jeleket használ, leggyakrabban digitális formában.

Mi az a jel? A jel az, ami információt hordoz. Fény, hang, hőmérséklet, sebesség – mindezek fizikai mennyiségek, amelyek változása számunkra bizonyos jelentéssel bír: akár életfolyamatként, akár technológiai folyamatként.

Az ember sok fizikai mennyiséget képes információként felfogni. Ehhez transzducerekkel rendelkezik - olyan érzékszervekkel, amelyek különféle külső jeleket (amelyek egyébként elektromos jellegűek) impulzusokká alakítanak, amelyek belépnek az agyba. Ebben az esetben minden jeltípus: fény, hang és hőmérséklet azonos jellegű impulzusokká alakul át.

Az elektronikus rendszerekben az érzékszervek funkcióit szenzorok (szenzorok) látják el, amelyek minden fizikai mennyiséget elektromos jelekké alakítanak át.Fényhez - fotocellák, hanghoz - mikrofonok, hőmérséklethez - termisztor vagy hőelem.

Miért éppen az elektromos jelekben? A válasz kézenfekvő, az elektromos mennyiségek univerzálisak, mert bármely más mennyiség elektromossá alakítható és fordítva; az elektromos jelek kényelmesen továbbíthatók és feldolgozhatók.

Az információ beérkezése után az emberi agy ezen információ feldolgozása alapján vezérlő akciókat ad az izmoknak és más mechanizmusoknak. Hasonlóképpen az elektronikus rendszerekben az elektromos jelek elektromos, mechanikai, termikus és más típusú energiát vezérelnek elektromos motorokon, elektromágneseken, elektromos fényforrásokon keresztül.

Tehát a következtetés. Amit az ember korábban megtett (vagy nem tudott), azt az elektronikus rendszerek megteszik: irányítják, irányítják, szabályozzák, távolról kommunikálnak stb.

Az információ bemutatásának módjai

Elektromos jelek adathordozóként történő felhasználása esetén kétféle forma lehetséges:

1) analóg – az elektromos jel minden pillanatban hasonló az eredetihez, pl. időben folyamatosan. A hőmérséklet, a nyomás, a sebesség folyamatos törvény szerint változik – az érzékelők ezeket az értékeket elektromos jellé alakítják, amely ugyanazon törvény szerint változik (hasonló). Az ebben a formában ábrázolt értékek egy meghatározott tartományon belül végtelen számú értéket vehetnek fel.

2) a különálló – impulzusos és digitális – jel impulzusok sorozata, amelyben az információ kódolva van. Ebben az esetben nem minden érték van kódolva, hanem csak bizonyos időpillanatokban - jelmintavétel.

Impulzusműködés - a jel rövid távú expozíciója szünettel váltakozik.

A folyamatos (analóg) működéshez képest az impulzusüzemnek számos előnye van:

- nagy kimenő teljesítmény értékek azonos térfogatú elektronikus eszközhöz és nagyobb hatékonysághoz;

— az elektronikus eszközök zajállóságának, pontosságának és megbízhatóságának növelése;

- a hőmérséklet hatásának csökkentése és az eszköz paramétereinek szórása, mivel a munka két üzemmódban történik: "be" - "off";

— impulzuskészülékek megvalósítása egytípusú elemeken, könnyen megvalósítható integrált technológia módszerével (mikroáramkörökön).

Az 1a. ábra a folyamatos jel téglalap alakú impulzusokkal történő kódolásának módszereit mutatja – a modulációs folyamatot.

Impulzus-amplitúdó moduláció (PAM) – az impulzusok amplitúdója arányos a bemeneti jellel.

Impulzusszélesség-moduláció (PWM) — a tpulse impulzusszélesség arányos a bemeneti jellel, az impulzusok amplitúdója és frekvenciája állandó.

Impulzus-frekvencia moduláció (PFM) – a bemeneti jel határozza meg az állandó időtartamú és amplitúdójú impulzusok ismétlési gyakoriságát.

1. ábra — a) Folyamatos jel kódolási módszerei téglalap alakú impulzusokkal, b) A négyszögimpulzusok alapvető paraméterei

A leggyakoribb impulzusok téglalap alakúak. Az 1b. ábra téglalap alakú impulzusok periodikus sorozatát és fő paramétereiket mutatja. Az impulzusokat a következő paraméterek jellemzik: Um – impulzusamplitúdó; timp az impulzus időtartama; tpause — az impulzusok közötti szünet időtartama; Tp = tp + tp — impulzusismétlési periódus; f = 1 / Tp — impulzusismétlési frekvencia; QH = Tp / tp – impulzus-munkaciklus.

Az elektronikai mérnöki téglalap alakú impulzusok mellett széles körben használják a fűrészfogú, exponenciális, trapéz alakú és egyéb alakú impulzusokat.

Digitális üzemmód — az információ egy bizonyos impulzuskészletnek megfelelő szám (digitális kód) formájában kerül továbbításra, és csak az impulzus megléte vagy hiánya lényeges.

A digitális eszközök leggyakrabban csak két jelértékkel működnek - nulla «0» (általában alacsony feszültség vagy nincs impulzus) és «1» (általában magas feszültségszint vagy négyszöghullám jelenléte), pl. az információt kettes számrendszerben mutatjuk be.

Ez a bináris rendszerben képviselt jelek létrehozásának, feldolgozásának, tárolásának és továbbításának kényelmének köszönhető: a kapcsoló zárt – nyitott, a tranzisztor nyitott – zárt, a kondenzátor fel van töltve – lemerült, a mágneses anyag mágnesezett – lemágnesezett, stb.

A digitális információ kétféleképpen jelenik meg:

1) potenciál - a "0" és az "1" értékek az alacsony és a magas feszültségnek felelnek meg.

2) impulzus – a bináris változók az elektromos impulzusok jelenlétének vagy hiányának felelnek meg bizonyos időpillanatokban.