Analog og digital elektronik

Elektronik er opdelt i analog og digital, hvor sidstnævnte erstatter analog i næsten alle positioner.

Analog elektronik studerer enheder, der genererer og behandler signaler kontinuerligt over tid.

Digital elektronik bruger tidsdiskrete signaler, oftest udtrykt i digital form.

Hvad er et signal? Et signal er noget, der bærer information. Lys, lyd, temperatur, hastighed - alt dette er fysiske størrelser, hvis forandring har en vis betydning for os: enten som en livsproces eller som en teknologisk proces.

En person er i stand til at opfatte mange fysiske mængder som information. Til dette har den transducere - sanseorganer, der omdanner forskellige eksterne signaler til impulser (som i øvrigt er af elektrisk karakter), der kommer ind i hjernen. I dette tilfælde omdannes alle typer signaler: lys, lyd og temperatur til impulser af samme karakter.

I elektroniske systemer udføres sanseorganernes funktioner af sensorer (sensorer), som omdanner alle fysiske størrelser til elektriske signaler.For lys - fotoceller, for lyd - mikrofoner, for temperatur - en termistor eller termoelement.

Hvorfor netop i elektriske signaler? Svaret er indlysende, elektriske størrelser er universelle, fordi alle andre størrelser kan konverteres til elektriske og omvendt; elektriske signaler transmitteres og behandles bekvemt.

Efter at have modtaget information giver den menneskelige hjerne, baseret på behandlingen af ​​denne information, kontrolhandlinger til muskler og andre mekanismer. På samme måde styrer elektriske signaler i elektroniske systemer elektrisk, mekanisk, termisk og andre typer energi gennem elektriske motorer, elektromagneter, elektriske lyskilder.

Altså konklusionen. Hvad mennesket tidligere gjorde (eller ikke kunne) gøres af elektroniske systemer: de styrer, administrerer, regulerer, fjernkommunikerer osv.

Måder at præsentere information på

Når du bruger elektriske signaler som databærer, er to former mulige:

1) analog — det elektriske signal ligner det originale på ethvert tidspunkt, dvs. løbende i tiden. Temperatur, tryk, hastighedsændring i henhold til en kontinuerlig lov - sensorer konverterer disse værdier til et elektrisk signal, der ændres i henhold til samme lov (lignende). Værdierne repræsenteret i denne form kan have et uendeligt antal værdier inden for et specificeret interval.

2) et separat — puls og digital — signal er en serie af pulser, hvori information er kodet. I dette tilfælde er ikke alle værdier kodet, men kun på bestemte tidspunkter - signalsampling.

Pulsdrift - kortvarig eksponering af signalet veksler med en pause.

Sammenlignet med kontinuerlig (analog) drift har pulsdrift flere fordele:

— store udgangseffektværdier for den samme mængde elektronisk enhed og højere effektivitet;

— øget støjimmunitet, nøjagtighed og pålidelighed af elektroniske enheder;

— reduktion af indflydelsen af ​​temperaturer og spredning af enhedsparametre, da arbejdet udføres i to tilstande: "on" - "off";

— Implementering af pulsenheder på enkelttype-elementer, let implementeret ved hjælp af integreret teknologi (på mikrokredsløb).

Figur 1a viser metoderne til indkodning af et kontinuerligt signal med rektangulære impulser - modulationsprocessen.

Pulse-amplitudemodulation (PAM) — amplituden af ​​pulserne er proportional med indgangssignalet.

Puls Width Modulation (PWM) — pulsbredden tpuls er proportional med indgangssignalet, amplituden og frekvensen af ​​pulserne er konstante.

Pulse-Frequency Modulation (PFM) — inputsignalet bestemmer gentagelseshastigheden af ​​impulser, der har en konstant varighed og amplitude.

Figur 1 — a) Metoder til kodning af et kontinuerligt signal med rektangulære impulser, b) Grundparametre for rektangulære impulser

De mest almindelige impulser er rektangulære. Figur 1b viser en periodisk sekvens af rektangulære impulser og deres hovedparametre. Pulserne er karakteriseret ved følgende parametre: Um — pulsamplitude; timp er pulsvarigheden; tpause — varigheden af ​​pausen mellem impulser; Tp = tp + tp — pulsgentagelsesperiode; f = 1 / Tp — pulsgentagelsesfrekvens; QH = Tp / tp — pulsdriftscyklus.

Sammen med rektangulære pulser i elektronisk teknik er pulser af savtand, eksponentielle, trapezformede og andre former meget brugt.

Digital driftstilstand — information transmitteres i form af et tal, der svarer til et bestemt sæt af impulser (digital kode), og kun tilstedeværelsen eller fraværet af en impuls er afgørende.

Digitale enheder arbejder oftest med kun to signalværdier - nul «0» (normalt lav spænding eller ingen puls) og «1» (normalt højt spændingsniveau eller tilstedeværelsen af ​​en firkantbølge), dvs. oplysningerne præsenteres i et binært talsystem.

Dette skyldes bekvemmeligheden ved at skabe, behandle, lagre og transmittere signaler repræsenteret i det binære system: kontakten er lukket - åben, transistoren er åben - lukket, kondensatoren er opladet - afladet, det magnetiske materiale er magnetiseret - afmagnetiseret, osv. .

Digital information er repræsenteret på to måder:

1) potentiale — værdierne «0» og «1» svarer til lav- og højspænding.

2) impuls — binære variable svarer til tilstedeværelsen eller fraværet af elektriske impulser på bestemte tidspunkter.