Analog at digital electronics

Ang electronics ay nahahati sa analog at digital, na pinapalitan ng huli ang analog sa halos lahat ng posisyon.

Pinag-aaralan ng analog electronics ang mga device na patuloy na gumagawa at nagpoproseso ng mga signal sa paglipas ng panahon.

Gumagamit ang digital electronics ng mga time-discrete signal, kadalasang ipinahayag sa digital form.

Ano ang signal? Ang signal ay isang bagay na nagdadala ng impormasyon. Liwanag, tunog, temperatura, bilis — lahat ng ito ay mga pisikal na dami, ang pagbabago nito ay may tiyak na kahulugan para sa atin: alinman bilang isang proseso ng buhay o bilang isang teknolohikal na proseso.

Ang isang tao ay may kakayahang makita ang maraming pisikal na dami bilang impormasyon. Upang gawin ito, mayroon itong mga transduser - mga pandama na organo na nagko-convert ng iba't ibang mga panlabas na signal sa mga impulses (na, sa pamamagitan ng paraan, ay isang elektrikal na kalikasan) na pumapasok sa utak. Sa kasong ito, ang lahat ng mga uri ng signal: ilaw, tunog at temperatura ay na-convert sa mga impulses ng parehong kalikasan.

Sa mga elektronikong sistema, ang mga pag-andar ng mga organo ng pandama ay ginagampanan ng mga sensor (sensor), na nagko-convert ng lahat ng pisikal na dami sa mga de-koryenteng signal.Para sa liwanag — mga photocell, para sa tunog — mga mikropono, para sa temperatura — isang thermistor o thermocouple.

Bakit tiyak sa mga electrical signal? Ang sagot ay malinaw, ang mga de-koryenteng dami ay unibersal dahil ang anumang iba pang dami ay maaaring ma-convert sa elektrikal at vice versa; ang mga de-koryenteng signal ay maginhawang ipinadala at naproseso.

Matapos matanggap ang impormasyon, ang utak ng tao, batay sa pagproseso ng impormasyong ito, ay nagbibigay ng mga aksyong kontrol sa mga kalamnan at iba pang mga mekanismo. Katulad nito, sa mga elektronikong sistema, kinokontrol ng mga de-koryenteng signal ang elektrikal, mekanikal, thermal at iba pang uri ng enerhiya sa pamamagitan ng mga de-koryenteng motor, electromagnet, mga pinagmumulan ng ilaw ng kuryente.

Kaya, ang konklusyon. Ang dati nang ginawa ng tao (o hindi kaya) ay ginagawa ng mga electronic system: kinokontrol nila, pinangangasiwaan, kinokontrol, nakikipag-usap nang malayuan, atbp.

Mga paraan ng paglalahad ng impormasyon

Kapag gumagamit ng mga de-koryenteng signal bilang carrier ng data, dalawang anyo ang posible:

1) analog — ang electrical signal ay katulad ng orihinal sa anumang sandali sa oras, i.e. tuloy-tuloy sa oras. Ang temperatura, presyon, pagbabago ng bilis ayon sa isang tuluy-tuloy na batas — kino-convert ng mga sensor ang mga halagang ito sa isang electrical signal na nagbabago ayon sa parehong batas (katulad). Ang mga halaga na kinakatawan sa form na ito ay maaaring tumagal ng isang walang katapusang bilang ng mga halaga sa loob ng isang tinukoy na hanay.

2) isang hiwalay na — pulse at digital — signal ay isang serye ng mga pulso kung saan naka-encode ang impormasyon. Sa kasong ito, hindi lahat ng mga halaga ay naka-encode, ngunit sa ilang mga sandali lamang - signal sampling.

Pagpapatakbo ng pulso - ang panandaliang pagkakalantad ng signal ay kahalili ng isang pause.

Kung ikukumpara sa tuluy-tuloy (analog) na operasyon, ang operasyon ng pulso ay may ilang mga pakinabang:

— malalaking halaga ng kapangyarihan ng output para sa parehong dami ng elektronikong aparato at mas mataas na kahusayan;

— pagtaas ng kaligtasan sa ingay, katumpakan at pagiging maaasahan ng mga elektronikong aparato;

— pagbabawas ng impluwensya ng mga temperatura at pagpapakalat ng mga parameter ng aparato, dahil ang gawain ay isinasagawa sa dalawang mga mode: "on" — "off";

— pagpapatupad ng mga pulse device sa mga single-type na elemento, madaling ipatupad sa pamamagitan ng paraan ng integral na teknolohiya (sa microcircuits).

Ipinapakita ng Figure 1a ang mga paraan ng pag-encode ng tuloy-tuloy na signal na may mga rectangular pulses—ang proseso ng modulasyon.

Pulse-Amplitude Modulation (PAM) — ang amplitude ng mga pulso ay proporsyonal sa input signal.

Pulse Width Modulation (PWM) — ang pulse width tpulse ay proporsyonal sa input signal, ang amplitude at frequency ng mga pulso ay pare-pareho.

Pulse-Frequency Modulation (PFM) — tinutukoy ng input signal ang rate ng pag-uulit ng mga pulso na may pare-pareho ang tagal at amplitude.

Figure 1 — a) Mga paraan ng coding ng tuloy-tuloy na signal na may mga rectangular pulses, b) Basic parameters ng rectangular pulses

Ang pinakakaraniwang pulso ay hugis-parihaba. Ang Figure 1b ay nagpapakita ng isang pana-panahong pagkakasunud-sunod ng mga hugis-parihaba na pulso at ang kanilang mga pangunahing parameter. Ang mga pulso ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter: Um - amplitude ng pulso; ang timp ay ang tagal ng pulso; tpause - ang tagal ng paghinto sa pagitan ng mga pulso; Tp = tp + tp - panahon ng pag-uulit ng pulso; f = 1 / Tp - dalas ng pag-uulit ng pulso; QH = Tp / tp — pulse duty cycle.

Kasama ng mga hugis-parihaba na pulso sa electronic engineering, ang mga pulso ng sawtooth, exponential, trapezoidal at iba pang mga hugis ay malawakang ginagamit.

Digital mode of operation — ang impormasyon ay ipinapadala sa anyo ng isang numero na tumutugma sa isang tiyak na hanay ng mga pulso (digital code), at ang pagkakaroon o kawalan lamang ng pulso ang mahalaga.

Ang mga digital na aparato ay kadalasang gumagana sa dalawang halaga lamang ng signal - zero «0» (karaniwan ay mababa ang boltahe o walang pulso) at «1» (karaniwang mataas na antas ng boltahe o ang pagkakaroon ng isang parisukat na alon), i.e. ang impormasyon ay ipinakita sa isang binary number system.

Ito ay dahil sa kaginhawaan ng paglikha, pagproseso, pag-iimbak at pagpapadala ng mga signal na kinakatawan sa binary system: ang switch ay sarado - bukas, ang transistor ay bukas - sarado, ang kapasitor ay sinisingil - pinalabas, ang magnetic na materyal ay magnetized - demagnetized, atbp.

Ang digital na impormasyon ay kinakatawan sa dalawang paraan:

1) potensyal - ang mga halaga "0" at "1" ay tumutugma sa mababa at mataas na boltahe.

2) impulse — ang mga binary variable ay tumutugma sa pagkakaroon o kawalan ng mga electrical impulses sa ilang mga sandali ng oras.