Eletrônica analógica e digital

A eletrônica é dividida em analógica e digital, sendo que esta última substitui a analógica em quase todas as posições.

A eletrônica analógica estuda dispositivos que geram e processam sinais continuamente ao longo do tempo.

A eletrônica digital usa sinais discretos no tempo, geralmente expressos em formato digital.

O que é um sinal? Um sinal é algo que carrega informações. Luz, som, temperatura, velocidade - tudo isso são quantidades físicas, cuja mudança tem um certo significado para nós: seja como um processo vital ou como um processo tecnológico.

Uma pessoa é capaz de perceber muitas quantidades físicas como informação. Para isso, possui transdutores - órgãos sensoriais que convertem vários sinais externos em impulsos (que, aliás, são de natureza elétrica) que entram no cérebro. Neste caso, todos os tipos de sinais: luz, som e temperatura são convertidos em impulsos da mesma natureza.

Nos sistemas eletrônicos, as funções dos órgãos dos sentidos são realizadas por sensores (sensores), que convertem todas as grandezas físicas em sinais elétricos.Para luz — fotocélulas, para som — microfones, para temperatura — um termistor ou termopar.

Por que precisamente em sinais elétricos? A resposta é óbvia, as grandezas elétricas são universais porque quaisquer outras grandezas podem ser convertidas em elétricas e vice-versa; sinais elétricos são convenientemente transmitidos e processados.

Depois de receber informações, o cérebro humano, com base no processamento dessas informações, dá ações de controle aos músculos e outros mecanismos. Da mesma forma, em sistemas eletrônicos, sinais elétricos controlam energia elétrica, mecânica, térmica e outros tipos de energia por meio de motores elétricos, eletroímãs, fontes de luz elétrica.

Então, a conclusão. O que antes o homem fazia (ou não podia) é feito por sistemas eletrônicos: eles controlam, gerenciam, regulam, comunicam remotamente, etc.

Formas de apresentar informações

Ao usar sinais elétricos como suporte de dados, duas formas são possíveis:

1) analógico — o sinal elétrico é semelhante ao original em qualquer momento no tempo, ou seja, continuamente no tempo. Temperatura, pressão, velocidade mudam de acordo com uma lei contínua — os sensores convertem esses valores em um sinal elétrico que muda de acordo com a mesma lei (semelhante). Os valores representados neste formulário podem assumir um número infinito de valores dentro de um intervalo especificado.

2) um sinal separado — pulso e digital — é uma série de pulsos nos quais a informação é codificada. Nesse caso, nem todos os valores são codificados, mas apenas em determinados momentos - amostragem de sinal.

Operação de pulso - a exposição de curto prazo do sinal alterna com uma pausa.

Em comparação com a operação contínua (analógica), a operação por pulso tem várias vantagens:

— grandes valores de potência de saída para o mesmo volume de dispositivo eletrônico e maior eficiência;

— aumento da imunidade ao ruído, precisão e confiabilidade dos dispositivos eletrônicos;

— redução da influência das temperaturas e dispersão dos parâmetros do aparelho, pois o trabalho é realizado em dois modos: "on" — "off";

— implementação de dispositivos de pulso em elementos de tipo único, facilmente implementados pelo método de tecnologia integral (em microcircuitos).

A Figura 1a mostra os métodos de codificação de um sinal contínuo com pulsos retangulares - o processo de modulação.

Pulse-Amplitude Modulation (PAM) — a amplitude dos pulsos é proporcional ao sinal de entrada.

Modulação por Largura de Pulso (PWM) — a largura do pulso tpulse é proporcional ao sinal de entrada, a amplitude e a frequência dos pulsos são constantes.

Modulação de frequência de pulso (PFM) — o sinal de entrada determina a taxa de repetição de pulsos com duração e amplitude constantes.

Figura 1 — a) Métodos de codificação de um sinal contínuo com pulsos retangulares, b) Parâmetros básicos de pulsos retangulares

Os pulsos mais comuns são retangulares. A Figura 1b mostra uma sequência periódica de pulsos retangulares e seus principais parâmetros. Os pulsos são caracterizados pelos seguintes parâmetros: Um — amplitude do pulso; tim é a duração do pulso; tpause — a duração da pausa entre os pulsos; Tp = tp + tp — período de repetição do pulso; f = 1 / Tp — frequência de repetição de pulso; QH = Tp / tp — ciclo de trabalho do pulso.

Junto com pulsos retangulares em engenharia eletrônica, pulsos de dente de serra, exponenciais, trapezoidais e outras formas são amplamente utilizados.

Modo de operação digital — a informação é transmitida na forma de um número que corresponde a um determinado conjunto de pulsos (código digital), sendo essencial apenas a presença ou ausência de um pulso.

Os dispositivos digitais geralmente funcionam com apenas dois valores de sinal - zero «0» (geralmente baixa tensão ou sem pulso) e «1» (geralmente alto nível de tensão ou a presença de uma onda quadrada), ou seja, a informação é apresentada em um sistema numérico binário.

Isso se deve à conveniência de criar, processar, armazenar e transmitir sinais representados no sistema binário: a chave é fechada - aberta, o transistor é aberto - fechado, o capacitor é carregado - descarregado, o material magnético é magnetizado - desmagnetizado, etc.

A informação digital é representada de duas maneiras:

1) potencial — os valores «0» e «1» correspondem a baixa e alta tensão.

2) impulso — variáveis ​​binárias correspondem à presença ou ausência de impulsos elétricos em determinados momentos do tempo.