אלקטרוניקה אנלוגית ודיגיטלית

אלקטרוניקה מחולקת לאנלוגית ודיגיטלית, כאשר האחרון מחליף את האנלוגי כמעט בכל העמדות.

אלקטרוניקה אנלוגית בוחנת מכשירים היוצרים ומעבדים אותות ברציפות לאורך זמן.

אלקטרוניקה דיגיטלית משתמשת באותות בדידים בזמן, המתבטאים לרוב בצורה דיגיטלית.

מהו אות? אות הוא משהו שנושא מידע. אור, קול, טמפרטורה, מהירות - כל אלו הם כמויות פיזיקליות, שלשינוי שלהן יש משמעות מסוימת עבורנו: או כתהליך חיים או כתהליך טכנולוגי.

אדם מסוגל לתפוס כמויות פיזיות רבות כמידע. לשם כך יש לו מתמרים - איברי חישה הממירים אותות חיצוניים שונים לדחפים (שהם, אגב, בעלי אופי חשמלי) שנכנסים למוח. במקרה זה, כל סוגי האותות: אור, קול וטמפרטורה מומרים לדחפים מאותו אופי.

במערכות אלקטרוניות, הפונקציות של איברי החישה מבוצעות על ידי חיישנים (חיישנים), הממירים את כל הכמויות הפיזיקליות לאותות חשמליים.עבור אור - תאי פוטו, עבור קול - מיקרופונים, עבור טמפרטורה - תרמיסטור או צמד תרמי.

למה דווקא באותות חשמליים? התשובה ברורה, כמויות חשמל הן אוניברסליות מכיוון שניתן להמיר כל כמות אחרת לחשמל ולהיפך; אותות חשמליים מועברים ומעובדים בצורה נוחה.

לאחר קבלת מידע, המוח האנושי, בהתבסס על עיבוד המידע הזה, נותן פעולות בקרה לשרירים ולמנגנונים אחרים. באופן דומה, במערכות אלקטרוניות, אותות חשמליים שולטים באנרגיה חשמלית, מכנית, תרמית ואחרים באמצעות מנועים חשמליים, אלקטרומגנטים, מקורות אור חשמליים.

אז, המסקנה. מה שהאדם עשה בעבר (או לא יכול) נעשה על ידי מערכות אלקטרוניות: הן שולטות, מנהלות, מווסתות, מתקשרות מרחוק וכו'.

דרכים להצגת מידע

בעת שימוש באותות חשמליים כמוביל נתונים, שתי צורות אפשריות:

1) אנלוגי - האות החשמלי דומה לזה המקורי בכל רגע בזמן, כלומר. ברציפות בזמן. טמפרטורה, לחץ, שינוי מהירות לפי חוק מתמשך - חיישנים ממירים ערכים אלו לאות חשמלי המשתנה לפי אותו חוק (דומה). הערכים המיוצגים בצורה זו יכולים לקבל מספר אינסופי של ערכים בטווח מוגדר.

2) אות נפרד - דופק ודיגיטלי - הוא סדרה של פולסים שבהם המידע מקודד. במקרה זה, לא כל הערכים מקודדים, אלא רק ברגעי זמן מסוימים - דגימת אותות.

פעולת דופק - חשיפה קצרת טווח של האות מתחלפת בהפסקה.

בהשוואה לפעולה רציפה (אנלוגית), לפעולת הדופק מספר יתרונות:

- ערכי כוח פלט גדולים עבור אותו נפח של מכשיר אלקטרוני ויעילות גבוהה יותר;

- הגברת חסינות הרעש, הדיוק והאמינות של מכשירים אלקטרוניים;

- הפחתת השפעת הטמפרטורות ופיזור פרמטרי המכשיר, מכיוון שהעבודה מתבצעת בשני מצבים: "מופעל" - "כבוי";

- יישום של התקני דופק על אלמנטים מסוג יחיד, מיושם בקלות בשיטת הטכנולוגיה האינטגרלית (על מעגלים מיקרו).

איור 1a מציג את השיטות של קידוד אות רציף עם פולסים מלבניים - תהליך האפנון.

אפנון פולס-אמפליטודה (PAM) - משרעת הפולסים פרופורציונלית לאות הכניסה.

אפנון רוחב דופק (PWM) - רוחב הפולסים tpulse פרופורציונלי לאות הכניסה, המשרעת והתדירות של הפולסים קבועים.

אפנון תדר דופק (PFM) - אות הכניסה קובע את קצב החזרות של פולסים בעלי משך ומשרעת קבועים.

איור 1 - א) שיטות לקידוד אות רציף עם פולסים מלבניים, ב) פרמטרים בסיסיים של פולסים מלבניים

הפולסים הנפוצים ביותר הם מלבניים. איור 1b מציג רצף תקופתי של פולסים מלבניים והפרמטרים העיקריים שלהם. הפולסים מאופיינים בפרמטרים הבאים: אום - משרעת הפולס; timp הוא משך הדופק; tpause - משך ההפסקה בין הפולסים; Tp = tp + tp — תקופת חזרת הדופק; f = 1 / Tp - תדירות חזרת הדופק; QH = Tp / tp — מחזור דופק.

יחד עם פולסים מלבניים בהנדסת אלקטרוניקה, נעשה שימוש נרחב בפולסים של שן מסור, אקספוננציאלי, טרפז וצורות אחרות.

אופן פעולה דיגיטלי - מידע מועבר בצורה של מספר התואם לסט מסוים של פולסים (קוד דיגיטלי), ורק נוכחות או היעדרו של פעימה חיונית.

מכשירים דיגיטליים לרוב עובדים עם שני ערכי אות בלבד - אפס «0» (בדרך כלל מתח נמוך או ללא דופק) ו-«1» (בדרך כלל רמת מתח גבוהה או נוכחות של גל ריבועי), כלומר. המידע מוצג במערכת מספרים בינארית.

זה נובע מהנוחות של יצירה, עיבוד, אחסון והעברת אותות המיוצגים במערכת הבינארית: המתג סגור - פתוח, הטרנזיסטור פתוח - סגור, הקבל טעון - פרוק, החומר המגנטי ממוגנט - ממוגנט, וכו'.

מידע דיגיטלי מיוצג בשני אופנים:

1) פוטנציאל - הערכים «0» ו- «1» תואמים למתח נמוך וגבוה.

2) דחף - משתנים בינאריים מתאימים לנוכחות או היעדר של דחפים חשמליים ברגעי זמן מסוימים.