Electronică analogică și digitală

Electronica este împărțită în analogică și digitală, cea din urmă înlocuind analogul în aproape toate pozițiile.

Electronica analogică studiază dispozitivele care generează și procesează semnale continuu în timp.

Electronica digitală utilizează semnale discrete în timp, cel mai adesea exprimate în formă digitală.

Ce este un semnal? Un semnal este ceva care transportă informații. Lumina, sunetul, temperatura, viteza — toate acestea sunt cantități fizice, a căror modificare are un anumit sens pentru noi: fie ca proces de viață, fie ca proces tehnologic.

O persoană este capabilă să perceapă multe cantități fizice ca informații. Pentru a face acest lucru, are traductoare - organe senzoriale care convertesc diverse semnale externe în impulsuri (care, de altfel, sunt de natură electrică) care intră în creier. În acest caz, toate tipurile de semnale: lumină, sunet și temperatură sunt transformate în impulsuri de aceeași natură.

În sistemele electronice, funcțiile organelor de simț sunt îndeplinite de senzori (senzori), care convertesc toate mărimile fizice în semnale electrice.Pentru lumină — fotocelule, pentru sunet — microfoane, pentru temperatură — un termistor sau termocuplu.

De ce tocmai în semnalele electrice? Răspunsul este evident, mărimile electrice sunt universale deoarece orice alte mărimi pot fi convertite în electrice și invers; semnalele electrice sunt transmise și procesate convenabil.

După ce primește informații, creierul uman, pe baza procesării acestor informații, dă acțiuni de control mușchilor și altor mecanisme. În mod similar, în sistemele electronice, semnalele electrice controlează energie electrică, mecanică, termică și alte tipuri de energie prin motoare electrice, electromagneți, surse electrice de lumină.

Deci, concluzia. Ceea ce omul a făcut (sau nu a putut) anterior se face prin sisteme electronice: ele controlează, gestionează, reglează, comunică de la distanță etc.

Modalități de prezentare a informațiilor

Când se utilizează semnale electrice ca suport de date, sunt posibile două forme:

1) analog - semnalul electric este similar cu cel original în orice moment, adică continuu in timp. Temperatura, presiunea, viteza se modifică conform unei legi continue — senzorii transformă aceste valori într-un semnal electric care se modifică după aceeași lege (similar). Valorile reprezentate în această formă pot lua un număr infinit de valori într-un interval specificat.

2) un semnal separat - impuls și digital - este o serie de impulsuri în care informațiile sunt codificate. În acest caz, nu toate valorile sunt codificate, ci numai în anumite momente de timp - eșantionarea semnalului.

Funcționare cu puls - expunerea pe termen scurt a semnalului alternează cu o pauză.

În comparație cu funcționarea continuă (analogică), funcționarea cu impulsuri are mai multe avantaje:

— valori mari ale puterii de ieșire pentru același volum de dispozitiv electronic și eficiență mai mare;

— creșterea imunității la zgomot, a preciziei și a fiabilității dispozitivelor electronice;

— reducerea influenței temperaturilor și dispersarea parametrilor dispozitivului, deoarece munca se desfășoară în două moduri: „pornit” — „oprit”;

— implementarea dispozitivelor cu impulsuri pe elemente de tip unic, ușor de implementat prin metoda tehnologiei integrale (pe microcircuite).

Figura 1a prezintă metodele de codificare a unui semnal continuu cu impulsuri dreptunghiulare - procesul de modulare.

Modulație de amplitudine a impulsurilor (PAM) — amplitudinea impulsurilor este proporțională cu semnalul de intrare.

Modularea lățimii impulsului (PWM) — lățimea impulsului tpulse este proporțională cu semnalul de intrare, amplitudinea și frecvența impulsurilor sunt constante.

Modularea în frecvență a impulsurilor (PFM) — semnalul de intrare determină rata de repetiție a impulsurilor care au o durată și amplitudine constante.

Figura 1 — a) Metode de codificare a unui semnal continuu cu impulsuri dreptunghiulare, b) Parametrii de bază ai impulsurilor dreptunghiulare

Cele mai comune impulsuri sunt dreptunghiulare. Figura 1b prezintă o secvență periodică de impulsuri dreptunghiulare și parametrii lor principali. Impulsurile se caracterizează prin următorii parametri: Um — amplitudinea impulsului; timp este durata pulsului; tpause — durata pauzei dintre impulsuri; Tp = tp + tp — perioada de repetare a pulsului; f = 1 / Tp — frecvența de repetare a pulsului; QH = Tp / tp — ciclu de lucru impuls.

Împreună cu impulsurile dreptunghiulare în inginerie electronică, impulsurile din dinți de ferăstrău, exponențiale, trapezoidale și alte forme sunt utilizate pe scară largă.

Mod de operare digital — informațiile sunt transmise sub forma unui număr care corespunde unui anumit set de impulsuri (cod digital) și doar prezența sau absența unui impuls este esențială.

Dispozitivele digitale funcționează cel mai adesea cu doar două valori de semnal - zero «0» (de obicei, tensiune joasă sau fără impuls) și «1» (de obicei nivel de tensiune ridicat sau prezența unei unde pătrate), adică. informația este prezentată într-un sistem de numere binar.

Acest lucru se datorează confortului creării, procesării, stocării și transmiterii semnalelor reprezentate în sistemul binar: comutatorul este închis - deschis, tranzistorul este deschis - închis, condensatorul este încărcat - descărcat, materialul magnetic este magnetizat - demagnetizat, etc.

Informațiile digitale sunt reprezentate în două moduri:

1) potențial - valorile «0» și «1» corespund tensiunii joase și înalte.

2) impuls — variabilele binare corespund prezenței sau absenței impulsurilor electrice în anumite momente de timp.