Elektronik analog dan digital
Elektronik dibahagikan kepada analog dan digital, dengan yang terakhir menggantikan analog dalam hampir semua kedudukan.
Elektronik analog mengkaji peranti yang menjana dan memproses isyarat secara berterusan dari semasa ke semasa.
Elektronik digital menggunakan isyarat diskret masa, paling kerap dinyatakan dalam bentuk digital.
Apakah isyarat? Isyarat ialah sesuatu yang membawa maklumat. Cahaya, bunyi, suhu, kelajuan — semua ini adalah kuantiti fizikal, perubahan yang mempunyai makna tertentu untuk kita: sama ada sebagai proses kehidupan atau sebagai proses teknologi.
Seseorang mampu melihat banyak kuantiti fizikal sebagai maklumat. Untuk melakukan ini, ia mempunyai transduser - organ deria yang menukar pelbagai isyarat luaran menjadi impuls (yang, dengan cara itu, adalah sifat elektrik) yang memasuki otak. Dalam kes ini, semua jenis isyarat: cahaya, bunyi dan suhu ditukar kepada impuls yang sama.
Dalam sistem elektronik, fungsi organ deria dilakukan oleh penderia (sensor), yang menukar semua kuantiti fizikal kepada isyarat elektrik.Untuk cahaya — fotosel, untuk bunyi — mikrofon, untuk suhu — termistor atau termokopel.
Mengapa tepat dalam isyarat elektrik? Jawapannya jelas, kuantiti elektrik adalah universal kerana sebarang kuantiti lain boleh ditukar kepada elektrik dan sebaliknya; isyarat elektrik mudah dihantar dan diproses.
Selepas menerima maklumat, otak manusia, berdasarkan pemprosesan maklumat ini, memberikan tindakan kawalan kepada otot dan mekanisme lain. Begitu juga, dalam sistem elektronik, isyarat elektrik mengawal jenis tenaga elektrik, mekanikal, haba dan lain-lain melalui motor elektrik, elektromagnet, sumber cahaya elektrik.
Jadi, kesimpulannya. Apa yang dilakukan manusia sebelum ini (atau tidak boleh) dilakukan oleh sistem elektronik: mereka mengawal, mengurus, mengawal selia, berkomunikasi dari jauh, dsb.
Cara penyampaian maklumat
Apabila menggunakan isyarat elektrik sebagai pembawa data, dua bentuk adalah mungkin:
1) analog — isyarat elektrik adalah serupa dengan yang asal pada bila-bila masa, i.e. berterusan dalam masa. Perubahan suhu, tekanan, kelajuan mengikut undang-undang berterusan — sensor menukar nilai ini menjadi isyarat elektrik yang berubah mengikut undang-undang yang sama (serupa). Nilai yang diwakili dalam bentuk ini boleh mengambil bilangan nilai yang tidak terhingga dalam julat yang ditentukan.
2) isyarat — nadi dan digital — yang berasingan ialah satu siri denyutan di mana maklumat dikodkan. Dalam kes ini, tidak semua nilai dikodkan, tetapi hanya pada saat tertentu — pensampelan isyarat.
Operasi nadi - pendedahan jangka pendek isyarat bergantian dengan jeda.
Berbanding dengan operasi berterusan (analog), operasi nadi mempunyai beberapa kelebihan:
— nilai kuasa keluaran yang besar untuk volum peranti elektronik yang sama dan kecekapan yang lebih tinggi;
— meningkatkan imuniti bunyi, ketepatan dan kebolehpercayaan peranti elektronik;
— pengurangan pengaruh suhu dan penyebaran parameter peranti, kerana kerja dijalankan dalam dua mod: "hidup" — "mati";
— pelaksanaan peranti nadi pada elemen jenis tunggal, mudah dilaksanakan dengan kaedah teknologi integral (pada litar mikro).
Rajah 1a menunjukkan kaedah pengekodan isyarat berterusan dengan denyutan segi empat tepat—proses modulasi.
Modulasi Nadi-Amplitud (PAM) — amplitud denyutan adalah berkadar dengan isyarat input.
Modulasi Lebar Nadi (PWM) — tpulse lebar nadi adalah berkadar dengan isyarat input, amplitud dan kekerapan denyutan adalah malar.
Modulasi Frekuensi Nadi (PFM) — isyarat input menentukan kadar pengulangan denyutan yang mempunyai tempoh dan amplitud yang tetap.
Rajah 1 — a) Kaedah pengekodan isyarat berterusan dengan denyutan segi empat tepat, b) Parameter asas denyutan segi empat tepat
Denyut yang paling biasa adalah segi empat tepat. Rajah 1b menunjukkan urutan berkala bagi denyutan segi empat tepat dan parameter utamanya. Denyutan dicirikan oleh parameter berikut: Um — amplitud nadi; timp ialah tempoh nadi; tpause - tempoh jeda antara denyutan; Tp = tp + tp — tempoh pengulangan nadi; f = 1 / Tp — kekerapan ulangan nadi; QH = Tp / tp — kitaran tugas nadi.
Bersama dengan denyutan segi empat tepat dalam kejuruteraan elektronik, denyutan gigi gergaji, eksponen, trapezoid dan bentuk lain digunakan secara meluas.
Mod operasi digital — maklumat dihantar dalam bentuk nombor yang sepadan dengan set denyutan tertentu (kod digital), dan hanya kehadiran atau ketiadaan nadi adalah penting.
Peranti digital paling kerap berfungsi dengan hanya dua nilai isyarat - sifar «0» (biasanya voltan rendah atau tiada nadi) dan «1» (biasanya tahap voltan tinggi atau kehadiran gelombang persegi), i.e. maklumat dibentangkan dalam sistem nombor binari.
Ini disebabkan oleh kemudahan mencipta, memproses, menyimpan dan menghantar isyarat yang diwakili dalam sistem binari: suis ditutup — terbuka, transistor dibuka — ditutup, kapasitor dicas — dinyahcas, bahan magnet dimagnetkan — dinyahmagnetkan, dan lain-lain.
Maklumat digital diwakili dalam dua cara:
1) potensi — nilai «0» dan «1» sepadan dengan voltan rendah dan tinggi.
2) impuls — pembolehubah binari sepadan dengan kehadiran atau ketiadaan impuls elektrik pada saat-saat tertentu.