Electrònica analògica i digital

L'electrònica es divideix en analògica i digital, i aquesta última substitueix l'analògic en gairebé totes les posicions.

L'electrònica analògica estudia els dispositius que generen i processen senyals contínuament al llarg del temps.

L'electrònica digital utilitza senyals temporals discrets, la majoria de les vegades expressades en forma digital.

Què és un senyal? Un senyal és quelcom que porta informació. La llum, el so, la temperatura, la velocitat, totes aquestes són magnituds físiques, el canvi de les quals té un cert significat per a nosaltres: ja sigui com a procés vital o com a procés tecnològic.

Una persona és capaç de percebre moltes magnituds físiques com a informació. Per fer-ho, disposa de transductors -òrgans sensorials que converteixen diversos senyals externs en impulsos (que, per cert, són de naturalesa elèctrica) que entren al cervell. En aquest cas, tot tipus de senyals: llum, so i temperatura es converteixen en impulsos de la mateixa naturalesa.

En els sistemes electrònics, les funcions dels òrgans dels sentits les realitzen sensors (sensors), que converteixen totes les magnituds físiques en senyals elèctrics.Per a la llum — fotocèl·lules, per a so — micròfons, per a la temperatura — un termistor o termoparell.

Per què precisament en senyals elèctrics? La resposta és òbvia, les magnituds elèctriques són universals perquè qualsevol altra magnitud es pot convertir en elèctrica i viceversa; els senyals elèctrics es transmeten i processen convenientment.

Després de rebre informació, el cervell humà, a partir del processament d'aquesta informació, dóna accions de control als músculs i altres mecanismes. De la mateixa manera, en els sistemes electrònics, els senyals elèctrics controlen l'energia elèctrica, mecànica, tèrmica i altres tipus d'energia mitjançant motors elèctrics, electroimants, fonts de llum elèctriques.

Així doncs, la conclusió. El que abans feia (o no podia) l'home es fa mitjançant sistemes electrònics: controlen, gestionen, regulen, es comuniquen a distància, etc.

Maneres de presentar la informació

Quan s'utilitzen senyals elèctrics com a suport de dades, són possibles dues formes:

1) analògic: el senyal elèctric és similar a l'original en qualsevol moment del temps, és a dir. contínuament en el temps. La temperatura, la pressió, la velocitat canvien segons una llei contínua: els sensors converteixen aquests valors en un senyal elèctric que canvia segons la mateixa llei (similar). Els valors representats en aquest formulari poden prendre un nombre infinit de valors dins d'un interval especificat.

2) un senyal separat —pols i digital— és una sèrie de polsos en què es codifica la informació. En aquest cas, no tots els valors estan codificats, sinó només en determinats moments de temps: mostreig del senyal.

Funcionament amb pols: l'exposició a curt termini del senyal s'alterna amb una pausa.

En comparació amb el funcionament continu (analògic), el funcionament amb polsos té diversos avantatges:

- grans valors de potència de sortida per al mateix volum de dispositiu electrònic i major eficiència;

— augmentar la immunitat al soroll, la precisió i la fiabilitat dels dispositius electrònics;

— reducció de la influència de les temperatures i dispersió dels paràmetres del dispositiu, ja que el treball es realitza en dos modes: "on" - "off";

— Implementació de dispositius d'impulsos en elements d'un sol tipus, fàcilment implementables pel mètode de tecnologia integral (en microcircuits).

La figura 1a mostra els mètodes de codificació d'un senyal continu amb polsos rectangulars: el procés de modulació.

Modulació d'amplitud de polsos (PAM): l'amplitud dels polsos és proporcional al senyal d'entrada.

Modulació d'amplada de pols (PWM) — l'amplada del pols tpulse és proporcional al senyal d'entrada, l'amplitud i la freqüència dels polsos són constants.

Modulació de freqüència de polsos (PFM): el senyal d'entrada determina la velocitat de repetició dels polsos que tenen una durada i amplitud constants.

Figura 1 — a) Mètodes de codificació d'un senyal continu amb polsos rectangulars, b) Paràmetres bàsics dels polsos rectangulars

Els llegums més comuns són rectangulars. La figura 1b mostra una seqüència periòdica de polsos rectangulars i els seus paràmetres principals. Els polsos es caracteritzen pels següents paràmetres: Um — amplitud del pols; timp és la durada del pols; tpause — la durada de la pausa entre polsos; Tp = tp + tp — període de repetició del pols; f = 1 / Tp — freqüència de repetició del pols; QH = Tp / tp — cicle de treball del pols.

Juntament amb els polsos rectangulars en enginyeria electrònica, s'utilitzen àmpliament polsos de dents de serra, exponencials, trapezoïdals i altres.

Mode de funcionament digital: la informació es transmet en forma d'un nombre que correspon a un determinat conjunt de polsos (codi digital) i només és essencial la presència o absència d'un pols.

Els dispositius digitals solen funcionar amb només dos valors de senyal: zero «0» (normalment baixa tensió o sense pols) i «1» (normalment nivell de tensió alt o presència d'ona quadrada), és a dir. la informació es presenta en un sistema de numeració binari.

Això es deu a la comoditat de crear, processar, emmagatzemar i transmetre senyals representats en el sistema binari: l'interruptor està tancat - obert, el transistor està obert - tancat, el condensador es carrega - es descarrega, el material magnètic està magnetitzat - desmagnetitzat, etc.

La informació digital es representa de dues maneres:

1) potencial: els valors «0» i «1» corresponen a baixa i alta tensió.

2) impuls: les variables binàries corresponen a la presència o absència d'impulsos elèctrics en determinats moments de temps.