Αναλογικά και ψηφιακά ηλεκτρονικά

Τα ηλεκτρονικά χωρίζονται σε αναλογικά και ψηφιακά, με τα τελευταία να αντικαθιστούν τα αναλογικά σε όλες σχεδόν τις θέσεις.

Τα αναλογικά ηλεκτρονικά μελετούν συσκευές που παράγουν και επεξεργάζονται σήματα συνεχώς με την πάροδο του χρόνου.

Τα ψηφιακά ηλεκτρονικά χρησιμοποιούν χρονικά διακριτά σήματα, τα οποία συνήθως εκφράζονται σε ψηφιακή μορφή.

Τι είναι ένα σήμα; Ένα σήμα είναι κάτι που μεταφέρει πληροφορίες. Φως, ήχος, θερμοκρασία, ταχύτητα — όλα αυτά είναι φυσικά μεγέθη, η αλλαγή των οποίων έχει ένα ορισμένο νόημα για εμάς: είτε ως διαδικασία ζωής είτε ως τεχνολογική διαδικασία.

Ένα άτομο είναι ικανό να αντιληφθεί πολλά φυσικά μεγέθη ως πληροφορίες. Για να γίνει αυτό, διαθέτει μετατροπείς - αισθητήρια όργανα που μετατρέπουν διάφορα εξωτερικά σήματα σε παλμούς (οι οποίες, παρεμπιπτόντως, είναι ηλεκτρικής φύσης) που εισέρχονται στον εγκέφαλο. Σε αυτή την περίπτωση, όλα τα είδη σημάτων: φως, ήχος και θερμοκρασία μετατρέπονται σε παλμούς της ίδιας φύσης.

Στα ηλεκτρονικά συστήματα, οι λειτουργίες των αισθητηρίων οργάνων εκτελούνται από αισθητήρες (αισθητήρες), οι οποίοι μετατρέπουν όλα τα φυσικά μεγέθη σε ηλεκτρικά σήματα.Για φως — φωτοκύτταρα, για ήχο — μικρόφωνα, για θερμοκρασία — θερμίστορ ή θερμοστοιχείο.

Γιατί ακριβώς στα ηλεκτρικά σήματα; Η απάντηση είναι προφανής, τα ηλεκτρικά μεγέθη είναι καθολικά γιατί οποιεσδήποτε άλλες ποσότητες μπορούν να μετατραπούν σε ηλεκτρικές και το αντίστροφο. Τα ηλεκτρικά σήματα μεταδίδονται και επεξεργάζονται εύκολα.

Μετά τη λήψη πληροφοριών, ο ανθρώπινος εγκέφαλος, με βάση την επεξεργασία αυτών των πληροφοριών, δίνει ενέργειες ελέγχου στους μύες και άλλους μηχανισμούς. Ομοίως, στα ηλεκτρονικά συστήματα, τα ηλεκτρικά σήματα ελέγχουν ηλεκτρική, μηχανική, θερμική και άλλα είδη ενέργειας μέσω ηλεκτρικών κινητήρων, ηλεκτρομαγνητών, πηγών ηλεκτρικού φωτός.

Λοιπόν, το συμπέρασμα. Αυτό που έκανε ο άνθρωπος προηγουμένως (ή δεν μπορούσε) γίνεται από ηλεκτρονικά συστήματα: ελέγχουν, διαχειρίζονται, ρυθμίζουν, επικοινωνούν εξ αποστάσεως κ.λπ.

Τρόποι παρουσίασης πληροφοριών

Όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρικά σήματα ως φορέα δεδομένων, είναι δυνατές δύο μορφές:

1) αναλογικό — το ηλεκτρικό σήμα είναι παρόμοιο με το αρχικό ανά πάσα στιγμή, δηλ. συνεχώς στο χρόνο. Θερμοκρασία, πίεση, αλλαγή ταχύτητας σύμφωνα με έναν συνεχή νόμο — οι αισθητήρες μετατρέπουν αυτές τις τιμές σε ηλεκτρικό σήμα που αλλάζει σύμφωνα με τον ίδιο νόμο (παρόμοιο). Οι τιμές που αντιπροσωπεύονται σε αυτή τη φόρμα μπορούν να λάβουν άπειρο αριθμό τιμών μέσα σε ένα καθορισμένο εύρος.

2) ένα ξεχωριστό - παλμικό και ψηφιακό - σήμα είναι μια σειρά παλμών στους οποίους κωδικοποιούνται πληροφορίες. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν κωδικοποιούνται όλες οι τιμές, αλλά μόνο σε ορισμένες χρονικές στιγμές - δειγματοληψία σήματος.

Λειτουργία παλμού - η βραχυπρόθεσμη έκθεση του σήματος εναλλάσσεται με μια παύση.

Σε σύγκριση με τη συνεχή (αναλογική) λειτουργία, η παλμική λειτουργία έχει πολλά πλεονεκτήματα:

— μεγάλες τιμές ισχύος εξόδου για τον ίδιο όγκο ηλεκτρονικής συσκευής και υψηλότερη απόδοση.

— αύξηση της θορύβου, της ακρίβειας και της αξιοπιστίας των ηλεκτρονικών συσκευών·

— μείωση της επίδρασης των θερμοκρασιών και της διασποράς των παραμέτρων της συσκευής, καθώς η εργασία εκτελείται σε δύο τρόπους: "on" — "off".

— εφαρμογή παλμικών συσκευών σε στοιχεία μονού τύπου, που υλοποιούνται εύκολα με τη μέθοδο της ολοκληρωμένης τεχνολογίας (σε μικροκυκλώματα).

Το σχήμα 1α δείχνει τις μεθόδους κωδικοποίησης ενός συνεχούς σήματος με ορθογώνιους παλμούς - τη διαδικασία διαμόρφωσης.

Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM) — το πλάτος των παλμών είναι ανάλογο με το σήμα εισόδου.

Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) — ο παλμός του πλάτους παλμού είναι ανάλογος του σήματος εισόδου, το πλάτος και η συχνότητα των παλμών είναι σταθερά.

Διαμόρφωση συχνότητας παλμών (PFM) — το σήμα εισόδου καθορίζει τον ρυθμό επανάληψης των παλμών που έχουν σταθερή διάρκεια και πλάτος.

Σχήμα 1 — α) Μέθοδοι κωδικοποίησης συνεχούς σήματος με ορθογώνιους παλμούς, β) Βασικές παράμετροι ορθογώνιων παλμών

Οι πιο συνηθισμένοι παλμοί είναι ορθογώνιοι. Το σχήμα 1β δείχνει μια περιοδική ακολουθία ορθογώνιων παλμών και τις κύριες παραμέτρους τους. Οι παλμοί χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες παραμέτρους: Um — πλάτος παλμού. Το timmp είναι η διάρκεια του παλμού. tpause — η διάρκεια της παύσης μεταξύ των παλμών. Tp = tp + tp — περίοδος επανάληψης παλμού. f = 1 / Tp — συχνότητα επανάληψης παλμού. QH = Tp / tp — κύκλος λειτουργίας παλμού.

Μαζί με τους ορθογώνιους παλμούς στην ηλεκτρονική μηχανική, χρησιμοποιούνται ευρέως παλμοί πριονωτών, εκθετικών, τραπεζοειδών και άλλων σχημάτων.

Ψηφιακός τρόπος λειτουργίας — οι πληροφορίες μεταδίδονται με τη μορφή αριθμού που αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο σύνολο παλμών (ψηφιακός κωδικός) και μόνο η παρουσία ή η απουσία παλμού είναι απαραίτητη.

Οι ψηφιακές συσκευές συνήθως λειτουργούν μόνο με δύο τιμές σήματος - μηδέν «0» (συνήθως χαμηλή τάση ή χωρίς παλμό) και «1» (συνήθως υψηλό επίπεδο τάσης ή παρουσία τετραγωνικού κύματος), δηλ. οι πληροφορίες παρουσιάζονται σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών.

Αυτό οφείλεται στην ευκολία δημιουργίας, επεξεργασίας, αποθήκευσης και μετάδοσης σημάτων που αντιπροσωπεύονται στο δυαδικό σύστημα: ο διακόπτης είναι κλειστός — ανοιχτός, το τρανζίστορ είναι ανοιχτό — κλειστό, ο πυκνωτής φορτίζεται — εκφορτίζεται, το μαγνητικό υλικό μαγνητίζεται — απομαγνητίζεται, κλπ.

Οι ψηφιακές πληροφορίες αναπαρίστανται με δύο τρόπους:

1) δυναμικό - οι τιμές «0» και «1» αντιστοιχούν σε χαμηλή και υψηλή τάση.

2) ώθηση — οι δυαδικές μεταβλητές αντιστοιχούν στην παρουσία ή απουσία ηλεκτρικών παλμών σε ορισμένες χρονικές στιγμές.