Analogové elektronické

Tyto analogové elektroniky je disciplína zabývající systémy elektronického o množství ( napětí , proud , zatížení ) s plynule měnitelným. Liší se od digitální elektroniky, ve které jsou kvantovány . Pojem „  analogový  “ se používá proto, že použité elektrické veličiny jsou jako signál, který má být zpracován (analogy).

Analogové signály, digitální signály

Informace se nepřepisuje stejným způsobem v analogových a digitálních obvodech. Digitální systémy používají kvantování a kódování informací, zatímco analogové systémy pracují na neustále se měnících hodnotách, jejichž bohatost obsahu není omezena žádným vzorkováním .

Historicky byly první elektronické systémy analogového typu. Měly skutečně jednodušší strukturu. Stejná funkce byla provedena s menším počtem komponent v analogovém než v digitálním.

Pokrok v integraci a vzestup mikroelektroniky podnítil rozvoj digitální elektroniky. Většina dnešních elektronických systémů integruje digitální a analogové systémy. Pokud je podíl analogu snížen ve prospěch digitálního, analogová elektronika přesto zůstává nezbytná pro určitý počet aplikací, zejména pro senzory a převodníky.

Hlavním zájmem digitální elektroniky je její jednoduchost ovládání, díky níž je její chování velmi předvídatelné. Pravidla kvantování a synchronizace (v synchronních obvodech ) umožňují snadno vytvářet složité a spolehlivé systémy. Díky integraci je to možné a levné.

Hluk a přesnost

Díky své kvantizaci digitální obvody omezují dopad šumu . To je výhoda kódování „všechno nebo nic“. Protože analogové signály jsou spojité, nutně podléhají nejistotě kvůli skutečnosti, že fyzické signály jsou přenášeny diskrétními zátěžemi. Na druhou stranu je množství informací přenášených na jednom drátu větší (při konstantní frekvenci).

Odolnost proti šumu digitálních obvodů je při zpracování signálu velmi zajímavá. Zejména to umožňuje dosáhnout vysoké dynamiky, protože je omezena pouze počtem „vodičů“ použitých k přenosu signálu. Analogicky je to poměr mezi úrovní nasycení a úrovní šumu, který ji ukládá, nazývaný poměr s / b.

Hluk jako fyzikální jev zůstává v digitálních obvodech. Je to dokonce důležitý problém posledních obvodů, které kombinují obtíže: malé součástky, nízké napájecí napětí a vysoké frekvence. Hluk je zdrojem jevů, které mohou způsobit selhání digitálních obvodů ( chvění , závady ), kde analogové systémy většinou pociťují pouze dočasnou poruchu nebo zhoršení jejich výkonu.

Integrace

Ačkoli digitální obvody mají velké množství komponent a uzlů, jsou často menší než analogové obvody, protože se lépe integrují. V oblasti zpracování informací je méně náročné, aby tranzistor pracoval v binárním (blokovaný / nasycený, tj. Spínač zavřený / otevřený) než v lineárním (zesilovač). Digitální obvody jsou malé a jejich design je snadnější než analogové systémy. Digitální elektronika umožňuje konstrukci extrémně složitých obvodů, jako jsou procesory, za rozumnou cenu.

Oblasti použití

Přestože se digitální elektronika dnes široce používá, analogové systémy jsou stále široce přítomné a nepostradatelné. Mohou být seskupeny do různých rodin:

• senzory  : většina senzorů generuje analogové signály představující fyzickou veličinu, která má být měřena;
• přístrojové obvody  : akviziční řetězce umožňují předzpracování a zesílení často slabých analogových signálů přicházejících ze senzorů: mluvíme o přístrojových systémech  ;

• kalkulačky  : střed XX th  století , jsou analogové počítače dosáhli „matematické operace“ manipulací analogových signálů. Obecně se mylně předpokládá, že představují pouze nástin toho, čeho lze dosáhnout pomocí digitálních počítačů . Jejich nejdůležitější rozdíl však spočívá v tom, že nepracují pouze s analogovými daty, ale také s funkcemi integrace a diferenciace v nepřetržitém čase, které mohou provádět simulace analogových serv, jejichž matematické modely využívající nástroje zcela odlišné ( transformace z Fourierovy a jednostranného nebo dvoustranného Laplaceovy ) z těch diskrétní servo ( z transformace ). Byly však rychle a obecně nahrazeny digitálním věkem kvůli snadné implementaci na malých počítačích. Přesto však vždy existují obvody schopné takové operace provádět: operační zesilovač  ;
• filtry  : analogové filtrování se stále hodně používá, když jsou digitální filtry implementované na DSP nebo FPGA buď příliš pomalé (vysokofrekvenční obvody), nebo příliš těžké na implementaci. Nejjednodušší a nejznámější filtr je pravděpodobně RC filtr  ;
• elektronické zesilovací obvody  : umožňují přímé použití tvarování analogových signálů akčními členy: elektronický zesilovač  ;
• akční členy  : velká část akčních členů používá jako řízení analogové signály, i když jsou obvykle spojeny s napájením systému: elektromotor, reproduktor atd. ;
• převaděče  : konečně existují analogové ↔ digitální převodní systémy, které lze popsat jako smíšené: CAN , DAC , MLI  ;
• oscilátory  : obvody generující střídavý signál na pevné frekvenci. Dnes je napěťově řízený oscilátor nebo VCO široce používaným analogovým obvodem díky jeho použití ve smyčkách fázového závěru (PLL) a zpožděného závěru (DLL). Oscilátory jsou také široce používány pro vysokofrekvenční obvody .
• bezdrátový přenos zvuku  : Ačkoli je u široké veřejnosti nahrazen digitálním přenosem, analogový přenos zůstává u zvukových profesionálů zásadní. Na rozdíl od digitálního přenosu analogový přenos negeneruje latenci a pro profesionální aplikace je nezbytné, aby vše probíhalo v reálném čase.

Reference

1. Z analogového na digitální.

Podívejte se také

• digitální elektronika