Analog ve dijital elektronik

Elektronik, analog ve dijital olarak ikiye ayrılır, ikincisi neredeyse tüm konumlarda analogun yerini alır.

Analog elektronik, zaman içinde sürekli olarak sinyal üreten ve işleyen cihazları inceler.

Dijital elektronikler, çoğunlukla dijital biçimde ifade edilen, zamana bağlı ayrık sinyaller kullanır.

sinyal nedir? Sinyal, bilgi taşıyan bir şeydir. Işık, ses, sıcaklık, hız - tüm bunlar, değişimi bizim için belirli bir anlamı olan fiziksel niceliklerdir: ya bir yaşam süreci olarak ya da teknolojik bir süreç olarak.

Bir kişi birçok fiziksel niceliği bilgi olarak algılayabilir. Bunu yapmak için, çeşitli dış sinyalleri beyne giren (bu arada, elektriksel nitelikte olan) dürtülere dönüştüren duyu organları olan dönüştürücülere sahiptir. Bu durumda, tüm sinyal türleri: ışık, ses ve sıcaklık aynı nitelikteki impulslara dönüştürülür.

Elektronik sistemlerde duyu organlarının işlevleri, tüm fiziksel büyüklükleri elektrik sinyallerine çeviren sensörler (sensörler) tarafından gerçekleştirilir.Işık için - fotoseller, ses için - mikrofonlar, sıcaklık için - bir termistör veya termokupl.

Neden tam olarak elektrik sinyallerinde? Cevap açıktır, elektriksel büyüklükler evrenseldir, çünkü diğer herhangi bir miktar elektriğe dönüştürülebilir ve bunun tersi de geçerlidir; elektrik sinyalleri uygun bir şekilde iletilir ve işlenir.

Bilgiyi aldıktan sonra insan beyni, bu bilginin işlenmesine dayanarak kaslara ve diğer mekanizmalara kontrol eylemleri verir. Benzer şekilde elektronik sistemlerde elektrik sinyalleri, elektrik motorları, elektromıknatıslar, elektrikli ışık kaynakları aracılığıyla elektriksel, mekanik, termal ve diğer enerji türlerini kontrol eder.

Yani sonuç. İnsanın daha önce yaptığı (ya da yapamadığı) şey elektronik sistemler tarafından yapılır: kontrol eder, yönetir, düzenler, uzaktan iletişim kurar, vb.

Bilgi sunma yolları

Elektrik sinyallerini veri taşıyıcı olarak kullanırken iki biçim mümkündür:

1) analog - elektrik sinyali herhangi bir anda orijinaline benzer, yani. zamanda sürekli. Sürekli bir yasaya göre sıcaklık, basınç, hız değişimi — sensörler bu değerleri aynı yasaya (benzer) göre değişen bir elektrik sinyaline dönüştürür. Bu formda temsil edilen değerler, belirli bir aralıkta sonsuz sayıda değer alabilir.

2) ayrı bir - darbe ve dijital - sinyal, bilgilerin kodlandığı bir dizi darbedir. Bu durumda, tüm değerler kodlanmaz, ancak yalnızca belirli anlarda - sinyal örneklemesi kodlanır.

Darbe işlemi - sinyalin kısa süreli maruz kalması, bir duraklama ile dönüşümlü olarak değişir.

Sürekli (analog) çalışmayla karşılaştırıldığında darbeli çalışmanın çeşitli avantajları vardır:

— aynı hacimli elektronik cihaz ve daha yüksek verimlilik için büyük çıkış gücü değerleri;

— elektronik cihazların gürültü bağışıklığının, doğruluğunun ve güvenilirliğinin arttırılması;

- çalışma iki modda gerçekleştirildiğinden, sıcaklık etkisinin ve cihaz parametrelerinin dağılımının azaltılması: "açık" - "kapalı";

- entegre teknoloji yöntemiyle (mikro devrelerde) kolayca uygulanan tek tip elemanlarda darbe cihazlarının uygulanması.

Şekil 1a, sürekli bir sinyali dikdörtgen darbelerle kodlama yöntemlerini, yani modülasyon sürecini göstermektedir.

Darbe-Genlik Modülasyonu (PAM) — darbelerin genliği, giriş sinyaliyle orantılıdır.

Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM) — darbe genişliği t darbe giriş sinyaliyle orantılıdır, darbelerin genliği ve frekansı sabittir.

Darbe Frekans Modülasyonu (PFM) — giriş sinyali, sabit bir süreye ve genliğe sahip darbelerin tekrar oranını belirler.

Şekil 1 — a) Sürekli bir sinyali dikdörtgen darbelerle kodlama yöntemleri, b) Dikdörtgen darbelerin temel parametreleri

En yaygın darbeler dikdörtgen şeklindedir. Şekil 1b, dikdörtgen atımların periyodik bir dizisini ve bunların ana parametrelerini göstermektedir. Darbeler, aşağıdaki parametrelerle karakterize edilir: Um — darbe genliği; timp darbe süresidir; tpause — darbeler arasındaki duraklamanın süresi; Tp = tp + tp — darbe tekrarlama süresi; f = 1 / Tp — darbe tekrarlama frekansı; QH = Tp / tp — darbe görev döngüsü.

Elektronik mühendisliğinde dikdörtgen darbelerin yanı sıra, testere dişi, üstel, yamuk ve diğer şekillerin darbeleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Dijital çalışma modu - bilgi, belirli bir darbe setine (dijital kod) karşılık gelen bir sayı biçiminde iletilir ve yalnızca bir darbenin varlığı veya yokluğu esastır.

Dijital cihazlar çoğunlukla yalnızca iki sinyal değeriyle çalışır - sıfır "0" (genellikle düşük voltaj veya darbesiz) ve "1" (genellikle yüksek voltaj seviyesi veya bir kare dalganın varlığı), yani. bilgi bir ikili sayı sisteminde sunulur.

Bunun nedeni, ikili sistemde temsil edilen sinyallerin oluşturulması, işlenmesi, saklanması ve iletilmesinin rahatlığıdır: anahtar kapalı - açık, transistör açık - kapalı, kapasitör şarjlı - boşalmış, manyetik malzeme manyetize edilmiş - manyetikliği giderilmiş, vb.

Dijital bilgi iki şekilde temsil edilir:

1) potansiyel — «0» ve «1» değerleri düşük ve yüksek gerilime karşılık gelir.

2) impuls - ikili değişkenler, belirli anlarda elektriksel impulsların varlığına veya yokluğuna karşılık gelir.