Analog og digital elektronikk
Elektronikk er delt inn i analog og digital, hvor sistnevnte erstatter analog i nesten alle posisjoner.
Analog elektronikk studerer enheter som genererer og behandler signaler kontinuerlig over tid.
Digital elektronikk bruker tidsdiskrete signaler, oftest uttrykt i digital form.
Hva er et signal? Et signal er noe som bærer informasjon. Lys, lyd, temperatur, hastighet - alt dette er fysiske størrelser, hvis endring har en viss betydning for oss: enten som en livsprosess eller som en teknologisk prosess.
En person er i stand til å oppfatte mange fysiske mengder som informasjon. For å gjøre dette har den transdusere - sanseorganer som omdanner ulike eksterne signaler til impulser (som for øvrig er av elektrisk karakter) som kommer inn i hjernen. I dette tilfellet omdannes alle typer signaler: lys, lyd og temperatur til impulser av samme art.
I elektroniske systemer utføres sanseorganenes funksjoner av sensorer (sensorer), som konverterer alle fysiske størrelser til elektriske signaler.For lys - fotoceller, for lyd - mikrofoner, for temperatur - en termistor eller termoelement.
Hvorfor nettopp i elektriske signaler? Svaret er åpenbart, elektriske størrelser er universelle fordi alle andre størrelser kan konverteres til elektriske og omvendt; elektriske signaler overføres og behandles enkelt.
Etter å ha mottatt informasjon, gir den menneskelige hjernen, basert på behandlingen av denne informasjonen, kontrollhandlinger til muskler og andre mekanismer. På samme måte, i elektroniske systemer, kontrollerer elektriske signaler elektriske, mekaniske, termiske og andre typer energi gjennom elektriske motorer, elektromagneter, elektriske lyskilder.
Så, konklusjonen. Det mennesket tidligere gjorde (eller ikke kunne) gjøres av elektroniske systemer: de kontrollerer, administrerer, regulerer, kommuniserer eksternt, etc.
Måter å presentere informasjon på
Når du bruker elektriske signaler som databærer, er to former mulig:
1) analog — det elektriske signalet ligner det originale til enhver tid, dvs. kontinuerlig i tid. Temperatur, trykk, hastighetsendring i henhold til en kontinuerlig lov - sensorer konverterer disse verdiene til et elektrisk signal som endres i henhold til samme lov (lignende). Verdiene representert i dette skjemaet kan ha et uendelig antall verdier innenfor et spesifisert område.
2) et separat — puls og digitalt — signal er en serie pulser der informasjon er kodet. I dette tilfellet er ikke alle verdier kodet, men bare på bestemte tidspunkter - signalsampling.
Pulsdrift - kortvarig eksponering av signalet veksler med en pause.
Sammenlignet med kontinuerlig (analog) drift har pulsdrift flere fordeler:
- store utgangseffektverdier for samme volum av elektronisk enhet og høyere effektivitet;
— øke støyimmuniteten, nøyaktigheten og påliteligheten til elektroniske enheter;
— reduksjon av påvirkning av temperaturer og spredning av enhetsparametere, siden arbeidet utføres i to moduser: "på" - "av";
— implementering av pulsenheter på enkelttype-elementer, enkelt implementert ved metoden for integrert teknologi (på mikrokretser).
Figur 1a viser metodene for å kode et kontinuerlig signal med rektangulære pulser - modulasjonsprosessen.
Puls-amplitudemodulasjon (PAM) — amplituden til pulsene er proporsjonal med inngangssignalet.
Pulse Width Modulation (PWM) — pulsbredden tpuls er proporsjonal med inngangssignalet, amplituden og frekvensen til pulsene er konstante.
Puls-frekvensmodulering (PFM) — inngangssignalet bestemmer repetisjonshastigheten til pulser som har konstant varighet og amplitude.
Figur 1 — a) Metoder for å kode et kontinuerlig signal med rektangulære pulser, b) Grunnleggende parametere for rektangulære pulser
De vanligste pulsene er rektangulære. Figur 1b viser en periodisk sekvens av rektangulære pulser og deres hovedparametre. Pulsene er preget av følgende parametere: Um — pulsamplitude; timp er pulsvarigheten; tpause — varigheten av pausen mellom pulser; Tp = tp + tp — pulsrepetisjonsperiode; f = 1 / Tp — pulsrepetisjonsfrekvens; QH = Tp / tp — pulsdriftssyklus.
Sammen med rektangulære pulser i elektronikk, er pulser av sagtann, eksponentielle, trapesformede og andre former mye brukt.
Digital driftsmodus — informasjon overføres i form av et tall som tilsvarer et visst sett med pulser (digital kode), og bare tilstedeværelsen eller fraværet av en puls er avgjørende.
Digitale enheter fungerer oftest med bare to signalverdier - null «0» (vanligvis lav spenning eller ingen puls) og «1» (vanligvis høyt spenningsnivå eller tilstedeværelsen av en firkantbølge), dvs. informasjonen presenteres i et binært tallsystem.
Dette skyldes bekvemmeligheten av å lage, behandle, lagre og overføre signaler representert i det binære systemet: bryteren er lukket - åpen, transistoren er åpen - lukket, kondensatoren er ladet - utladet, det magnetiske materialet er magnetisert - avmagnetisert, osv. .
Digital informasjon er representert på to måter:
1) potensial — verdiene «0» og «1» tilsvarer lav- og høyspenning.
2) impuls — binære variabler tilsvarer tilstedeværelsen eller fraværet av elektriske impulser på bestemte tidspunkter.