Analog och digital elektronik

Elektronik är uppdelat i analog och digital, där den senare ersätter analog i nästan alla positioner.

Analog elektronik studerar enheter som genererar och bearbetar signaler kontinuerligt över tid.

Digital elektronik använder tidsdiskreta signaler, oftast uttryckta i digital form.

Vad är en signal? En signal är något som bär information. Ljus, ljud, temperatur, hastighet — alla dessa är fysiska storheter, vars förändring har en viss betydelse för oss: antingen som en livsprocess eller som en teknologisk process.

En person är kapabel att uppfatta många fysiska storheter som information. För att göra detta har den transduktorer - sinnesorgan som omvandlar olika externa signaler till impulser (som för övrigt är av elektrisk natur) som kommer in i hjärnan. I detta fall omvandlas alla typer av signaler: ljus, ljud och temperatur till impulser av samma karaktär.

I elektroniska system utförs sinnesorganens funktioner av sensorer (sensorer), som omvandlar alla fysiska storheter till elektriska signaler.För ljus — fotoceller, för ljud — mikrofoner, för temperatur — en termistor eller termoelement.

Varför just i elektriska signaler? Svaret är uppenbart, elektriska storheter är universella eftersom alla andra storheter kan omvandlas till elektriska och vice versa; elektriska signaler överförs och bearbetas bekvämt.

Efter att ha tagit emot information ger den mänskliga hjärnan, baserat på bearbetningen av denna information, kontrollåtgärder till muskler och andra mekanismer. På liknande sätt, i elektroniska system, styr elektriska signaler elektrisk, mekanisk, termisk och andra typer av energi genom elektriska motorer, elektromagneter, elektriska ljuskällor.

Så, slutsatsen. Vad människan tidigare gjorde (eller inte kunde) görs av elektroniska system: de styr, hanterar, reglerar, kommunicerar på distans, etc.

Sätt att presentera information

När du använder elektriska signaler som databärare är två former möjliga:

1) analog — den elektriska signalen liknar den ursprungliga när som helst i tiden, dvs. kontinuerligt i tiden. Temperatur, tryck, hastighetsändring enligt en kontinuerlig lag - sensorer omvandlar dessa värden till en elektrisk signal som ändras enligt samma lag (liknande). Värdena som representeras i denna form kan ta ett oändligt antal värden inom ett specificerat intervall.

2) en separat — puls och digital — signal är en serie pulser i vilka information kodas. I det här fallet är inte alla värden kodade, utan bara vid vissa tidpunkter - signalsampling.

Pulsdrift - kortvarig exponering av signalen växlar med en paus.

Jämfört med kontinuerlig (analog) drift har pulsdrift flera fördelar:

— stora uteffektvärden för samma volym av elektronisk enhet och högre effektivitet;

— Ökad bullerimmunitet, noggrannhet och tillförlitlighet hos elektroniska enheter.

— minskning av påverkan av temperaturer och spridning av enhetsparametrar, eftersom arbetet utförs i två lägen: "på" - "av";

— Implementering av pulsanordningar på enkeltypselement, lätt implementerade med metoden för integrerad teknologi (på mikrokretsar).

Figur 1a visar metoderna för att koda en kontinuerlig signal med rektangulära pulser - moduleringsprocessen.

Pulsamplitudmodulering (PAM) — pulsernas amplitud är proportionell mot insignalen.

Pulsbreddsmodulering (PWM) — Pulsbredden tpuls är proportionell mot insignalen, amplituden och frekvensen för pulserna är konstanta.

Pulsfrekvensmodulering (PFM) — ingångssignalen bestämmer upprepningshastigheten för pulser som har konstant varaktighet och amplitud.

Figur 1 — a) Metoder för att koda en kontinuerlig signal med rektangulära pulser, b) Grundparametrar för rektangulära pulser

De vanligaste pulserna är rektangulära. Figur Ib visar en periodisk sekvens av rektangulära pulser och deras huvudparametrar. Pulserna kännetecknas av följande parametrar: Um — pulsamplitud; timp är pulslängden; tpause — varaktigheten av pausen mellan pulserna; Tp = tp + tp — pulsrepetitionsperiod; f = 1 / Tp — pulsrepetitionsfrekvens; QH = Tp / tp — pulsdriftcykel.

Tillsammans med rektangulära pulser inom elektronikteknik används pulser av sågtands-, exponentiella, trapetsformade och andra former i stor utsträckning.

Digitalt driftläge — information sänds i form av ett nummer som motsvarar en viss uppsättning pulser (digital kod), och endast närvaron eller frånvaron av en puls är väsentlig.

Digitala enheter fungerar oftast med bara två signalvärden - noll «0» (vanligtvis låg spänning eller ingen puls) och «1» (vanligtvis hög spänningsnivå eller närvaron av en fyrkantsvåg), dvs. informationen presenteras i ett binärt talsystem.

Detta beror på bekvämligheten med att skapa, bearbeta, lagra och sända signaler representerade i det binära systemet: omkopplaren är stängd — öppen, transistorn är öppen — stängd, kondensatorn är laddad — urladdad, det magnetiska materialet är magnetiserat — avmagnetiserat, osv.

Digital information representeras på två sätt:

1) potential — värdena «0» och «1» motsvarar låg- och högspänning.

2) impuls — binära variabler motsvarar närvaron eller frånvaron av elektriska impulser vid vissa tidpunkter.