Analóg elektronikus

Az analóg elektronika a folyamatosan változó mennyiségeken ( feszültség , áram , terhelés ) foglalkozó elektronikus tudományágakkal foglalkozó rendszerek . Különbözik a digitális elektronikától , amelyben az utóbbiakat kvantálják . Az „  analóg  ” kifejezést azért használják, mert az alkalmazott elektromos mennyiségek olyanok, mint a feldolgozandó jel (analógok).

Analóg jelek, digitális jelek

Az információkat az analóg és a digitális áramkörök nem egyformán írják át. A digitális rendszerek az adatok kvantálását és kódolását használják, míg az analóg rendszerek folyamatosan változó értékeken dolgoznak, amelyek tartalmi gazdagságát nem korlátozza egyetlen mintavétel sem .

Történelmileg az első elektronikus rendszerek analóg típusúak voltak. Ezek valóban egyszerűbb felépítésűek voltak. Ugyanezt a funkciót kevesebb analóg komponenssel hajtották végre, mint a digitálisakat.

Az integráció előrehaladása és a mikroelektronika térnyerése ösztönözte a digitális elektronika fejlődését. A mai elektronikus rendszerek többsége digitális és analóg rendszereket integrál. Ha az analóg aránya csökken a digitális javára, akkor az analóg elektronika továbbra is elengedhetetlen bizonyos számú alkalmazásban, különösen az érzékelők és átalakítók esetében.

A digitális elektronika legfőbb érdeke a működése egyszerűsége, ami viselkedését nagyon kiszámíthatóvá teszi. A kvantálás és a szinkronizálás szabályai ( szinkron áramkörökben ) lehetővé teszik az összetett és megbízható rendszerek egyszerű felépítését. Az integráció ezt lehetővé tette és olcsó volt.

Kvantálásuknak köszönhetően a digitális áramkörök korlátozzák a zaj hatását . Ez a "mindent vagy semmit" kódolás előnye. Mivel az analóg jelek folyamatosak, szükségszerűen bizonytalanságnak vannak kitéve, mivel a fizikai jeleket diszkrét terhelések közvetítik. Másrészt az egyetlen vezetéken továbbított információ mennyisége nagyobb (állandó frekvencián).

A digitális áramkörök zajmentessége nagyon érdekes a jelfeldolgozásban. Különösen lehetővé teszi a nagy dinamika elérését, mivel ezt csak a jel továbbításához használt „vezetékek” száma korlátozza. Analóg módon a telítettség és a zajszint közötti arány szabja meg, az úgynevezett s / b arány.

A zaj fizikai jelenségként jelen van a digitális áramkörökben. Ez még a legújabb áramkörökben is fontos probléma, amelyek egyesítik a nehézségeket: apró alkatrészek, alacsony tápfeszültség és magas frekvenciák. A zaj olyan jelenségek forrása, amelyek a digitális áramkörök meghibásodását okozhatják ( jitter , hibák ), ahol az analóg rendszerek legtöbbször csak átmeneti meghibásodást vagy teljesítményük romlását tapasztalják.

Noha a digitális áramkörök nagyszámú alkatrészt és csomópontot tartalmaznak, gyakran kisebbek, mint az analóg áramkörök, mert jobban alkalmazzák magukat az integrációban. Az információfeldolgozás területén kevésbé igényes, hogy a tranzisztor binárisan működjön (blokkolt / telített, azaz kapcsoló zárt / nyitott), mint lineáris (erősítő). A digitális áramkörök kicsiek és könnyebben tervezhetők, mint az analóg rendszerek. A digitális elektronika lehetővé teszi rendkívül összetett áramkörök, például processzorok tervezését mérsékelt áron.

Felhasználási területek

Bár a digitális elektronikát napjainkban széles körben használják, az analóg rendszerek továbbra is széles körben vannak jelen és nélkülözhetetlenek. Különböző családokba sorolhatók:

• érzékelők  : a legtöbb érzékelő analóg jeleket generál, amelyek a mérendő fizikai mennyiséget képviselik;
• műszeráramkörök  : a felvételi láncok lehetővé teszik az érzékelőkből érkező, gyakran gyenge analóg jelek előzetes feldolgozását és erősítését: műszeres rendszerekről beszélünk  ;

• számológépek  : a XX .  század közepén az analóg számítógépek "matematikai műveleteket" értek el az analóg jelek manipulálásával. Általában tévesen úgy vélik, hogy ezek csak vázlatok annak, amit a digitális számítógépekkel el lehet érni . Azonban mi minősül a legfontosabb különbség ezekkel az, hogy nem csak analóg adatok, hanem a funkciók integrálása és differenciálódás a folytonos idejű , amely képes elvégezni szimulációját szervo analóg , amelynek matematikai modellek segítségével eszközökkel egészen más ( transzformációk a Fourier és egyoldalú vagy kétoldalú Laplace ) azoktól a diszkrét szervo ( Z transzformáció ). A digitális kor azonban gyorsan és általában kiszorította őket a kicsi számítógépeken történő egyszerű megvalósítás miatt. Ennek ellenére mindig vannak áramkörök, amelyek képesek ilyen műveletek végrehajtására: a műveleti erősítő  ;
• szűrők  : az analóg szűrést továbbra is sokat használják, ha a DSP-n vagy az FPGA-n megvalósított digitális szűrők túl lassúak (HF áramkörök) vagy túl nehézek a megvalósításhoz. A legegyszerűbb és legismertebb szűrő valószínűleg az RC szűrő  ;
• elektronikus erősítő áramkörök  : lehetővé teszik, hogy az analóg jelek alakítása a működtetők által közvetlenül használható legyen: az elektronikus erősítő  ;
• hajtóművek  : nagy részét működtető használja analóg jelek a kontroll, bár ezek általában társított áramellátása: elektromos motor, hangszóró, stb ;
• átalakítók  : végül vannak analóg ↔ digitális átalakító rendszerek, amelyek vegyesen jellemezhetők: CAN , DAC , MLI  ;
• oszcillátorok  : rögzített frekvencián váltakozó jelet generáló áramkörök. Ma a feszültségvezérelt oszcillátor vagy a VCO széles körben használt analóg áramkör, fáziszárolt (PLL) és késleltetett (DLL) hurokban történő használata miatt . Az oszcillátorokat széles körben használják rádiófrekvenciás áramkörökhöz is .
• vezeték nélküli hangátvitel  : Annak ellenére, hogy a nagyközönségben a digitális közvetítés felváltotta, az analóg átvitel továbbra is elengedhetetlen a hangszakemberek körében. A digitális átviteltől eltérően az analóg átvitel nem generál késleltetést, és a professzionális alkalmazások számára elengedhetetlen, hogy mindent valós időben végezzenek.

Hivatkozások

1. az analógról a digitálisra.

Lásd is

• digitális elektronika