아날로그 및 디지털 전자

전자제품은 아날로그와 디지털로 나뉘며 후자는 거의 모든 위치에서 아날로그를 대체합니다.

아날로그 전자공학은 시간이 지남에 따라 지속적으로 신호를 생성하고 처리하는 장치를 연구합니다.

디지털 전자 장치는 대부분 디지털 형식으로 표현되는 시간 이산 신호를 사용합니다.

신호란 무엇입니까? 신호는 정보를 전달하는 것입니다. 빛, 소리, 온도, 속도 - 이 모든 것은 물리량이며, 그 변화는 삶의 과정 또는 기술 과정으로서 우리에게 특정한 의미를 갖습니다.

사람은 많은 물리량을 정보로 인식할 수 있습니다. 이를 위해 다양한 외부 신호를 뇌로 들어가는 임펄스(그런데 전기적 특성을 가짐)로 변환하는 감각 기관인 변환기가 있습니다. 이 경우 빛, 소리 및 온도와 같은 모든 유형의 신호가 동일한 특성의 임펄스로 변환됩니다.

전자 시스템에서 감각 기관의 기능은 모든 물리량을 전기 신호로 변환하는 센서(센서)에 의해 수행됩니다.빛의 경우 - 광전지, 소리의 경우 - 마이크, 온도의 경우 - 서미스터 또는 열전쌍.

전기 신호에서 정확히 왜? 대답은 명백합니다. 전기량은 보편적입니다. 다른 양은 전기량으로 변환할 수 있고 그 반대도 가능하기 때문입니다. 전기 신호는 편리하게 전송되고 처리됩니다.

정보를 받은 후 인간의 뇌는 이 정보의 처리를 기반으로 근육 및 기타 메커니즘에 제어 작업을 제공합니다. 마찬가지로 전자 시스템에서 전기 신호는 전기 모터, 전자석, 전기 광원을 통해 전기, 기계, 열 및 기타 유형의 에너지를 제어합니다.

여튼 결론. 인간이 이전에 했던(또는 할 수 없었던) 일은 전자 시스템에 의해 이루어집니다. 전자 시스템은 제어, 관리, 규제, 원격 통신 등을 수행합니다.

정보 제시 방법

전기 신호를 데이터 캐리어로 사용하는 경우 두 가지 형태가 가능합니다.

1) 아날로그 - 전기 신호는 어느 시점에서든 원래 신호와 유사합니다. 시간에 지속적으로. 연속 법칙에 따른 온도, 압력, 속도 변화 — 센서는 이러한 값을 동일한 법칙(유사)에 따라 변화하는 전기 신호로 변환합니다. 이 형식으로 표현되는 값은 지정된 범위 내에서 무한한 수의 값을 가질 수 있습니다.

2) 별도의 펄스 및 디지털 신호는 정보가 인코딩되는 일련의 펄스입니다. 이 경우 모든 값이 인코딩되는 것이 아니라 특정 시간(신호 샘플링)에만 인코딩됩니다.

펄스 작동 - 신호의 단기 노출은 일시 중지와 번갈아 나타납니다.

연속(아날로그) 작동에 비해 펄스 작동에는 몇 가지 장점이 있습니다.

— 동일한 부피의 전자 장치 및 더 높은 효율에 대한 큰 출력 전력 값;

- 전자 장치의 잡음 내성, 정확도 및 신뢰성 향상

- 작업이 "켜짐" - "꺼짐"의 두 가지 모드로 수행되기 때문에 온도 및 장치 매개변수 분산의 영향 감소

- 단일 유형 요소에 대한 펄스 장치 구현, 통합 기술 방법(마이크로 회로에서)으로 쉽게 구현.

그림 1a는 직사각형 펄스로 연속 신호를 인코딩하는 방법(변조 과정)을 보여줍니다.

PAM(Pulse-Amplitude Modulation) - 펄스 진폭은 입력 신호에 비례합니다.

PWM(펄스 폭 변조) — 펄스 폭 tpulse는 입력 신호에 비례하고 펄스의 진폭과 주파수는 일정합니다.

PFM(Pulse-Frequency Modulation) — 입력 신호는 지속 시간과 진폭이 일정한 펄스의 반복 속도를 결정합니다.

그림 1 — a) 직사각형 펄스가 있는 연속 신호를 코딩하는 방법, b) 직사각형 펄스의 기본 매개변수

가장 일반적인 펄스는 직사각형입니다. 그림 1b는 직사각형 펄스의 주기적 시퀀스와 주요 매개변수를 보여줍니다. 펄스는 다음 매개변수로 특징지어집니다. Um — 펄스 진폭; timp는 펄스 지속 시간입니다. tpause - 펄스 사이의 일시 중지 기간; Tp = tp + tp - 펄스 반복 주기; f = 1 / Tp - 펄스 반복 주파수; QH = Tp / tp — 펄스 듀티 사이클.

전자 공학의 직사각형 펄스와 함께 톱니파, 지수, 사다리꼴 및 기타 형태의 펄스가 널리 사용됩니다.

디지털 작동 모드 — 정보는 특정 펄스 세트(디지털 코드)에 해당하는 숫자의 형태로 전송되며 펄스의 존재 여부만 중요합니다.

디지털 장치는 0인 «0»(일반적으로 낮은 전압 또는 펄스 없음) 및 «1»(일반적으로 높은 전압 레벨 또는 구형파의 존재)의 두 가지 신호 값으로만 ​​작동하는 경우가 많습니다. 정보는 이진수 시스템으로 표시됩니다.

이는 이진 시스템으로 표현되는 신호를 생성, 처리, 저장 및 전송하는 것이 편리하기 때문입니다. 스위치가 닫힘 - 열림, 트랜지스터가 열림 - 닫힘, 커패시터가 충전됨 - 방전, 자성 물질이 자화됨 - 자기소거, 등. .

디지털 정보는 두 가지 방식으로 표현됩니다.

1) 전위 — «0» 및 «1» 값은 저전압 및 고전압에 해당합니다.

2) 임펄스 - 이진 변수는 특정 순간에 전기 임펄스의 존재 또는 부재에 해당합니다.