Electronic analogic

De electronice analogice este disciplina care se ocupă sistemele electronice privind cantitățile ( tensiune , curent , sarcină ) în mod continuu variabilă. Se diferențiază de electronica digitală în care acestea din urmă sunt cuantificate . Termenul „  analog  ” este utilizat deoarece cantitățile electrice utilizate sunt asemănătoare semnalului care trebuie procesat (analogi).

Semnale analogice, semnale digitale

Informațiile nu sunt transcrise în același mod în circuitele analogice și digitale. Sistemele digitale utilizează cuantificarea și codificarea informațiilor, în timp ce sistemele analogice lucrează la valori variabile continuu a căror bogăție de conținut nu este limitată de niciun eșantionare .

Din punct de vedere istoric, primele sisteme electronice erau de tip analog. Acestea aveau de fapt o structură mai simplă. Aceeași funcție a fost efectuată cu mai puține componente analogice decât cele digitale.

Progresul integrării și creșterea microelectronicii au încurajat dezvoltarea electronicii digitale. Majoritatea sistemelor electronice actuale integrează sisteme digitale și analogice. Dacă ponderea analogului este redusă în favoarea digitalului, electronica analogică rămâne totuși esențială într-un anumit număr de aplicații, în special pentru senzori și traductoare.

Principalul interes al electronicii digitale este simplitatea sa de operare, ceea ce face ca comportamentul său să fie foarte previzibil. Regulile de cuantificare și sincronism (în circuite sincrone ) fac posibilă construirea cu ușurință a unor sisteme complexe și fiabile. Integrarea a făcut acest lucru posibil și ieftin.

Zgomot și precizie

Datorită cuantificării lor, circuitele digitale limitează impactul zgomotului . Acesta este avantajul codării „totul sau nimic”. Deoarece semnalele analogice sunt continue, ele sunt în mod necesar supuse incertitudinii datorită faptului că semnalele fizice sunt transportate de sarcini discrete. Pe de altă parte, cantitatea de informații transmise pe un singur fir este mai mare (la frecvență constantă).

Imunitatea la zgomot a circuitelor digitale este foarte interesantă în procesarea semnalului. În special, face posibilă obținerea unei dinamici ridicate, deoarece aceasta este limitată doar de numărul de „fire” utilizate pentru a transmite semnalul. În analog, este raportul dintre nivelul de saturație și nivelul de zgomot care îl impune, numit raportul s / b.

Zgomotul fiind un fenomen fizic, acesta rămâne prezent în circuitele digitale. Aceasta este chiar o problemă importantă în circuitele recente, care combină dificultățile: componente mici, tensiuni reduse de alimentare și frecvențe înalte. Zgomotul este sursa fenomenelor care pot provoca eșecul circuitelor digitale ( jitter , erori ), în care sistemele analogice experimentează de cele mai multe ori doar defecțiuni temporare sau degradarea performanțelor lor.

Integrare

Deși circuitele digitale au un număr mare de componente și noduri, ele sunt adesea mai mici decât circuitele analogice, deoarece se pretează mai bine integrării. În domeniul procesării informațiilor, este mai puțin solicitant ca un tranzistor să funcționeze în binar (blocat / saturat, adică întrerupător închis / deschis) decât în ​​liniar (amplificator). Circuitele digitale sunt mici și mai ușor de proiectat decât sistemele analogice. Electronica digitală permite proiectarea unor circuite extrem de complexe, cum ar fi procesoarele la un cost moderat.

Domenii de utilizare

Deși electronica digitală este utilizată pe scară largă astăzi, sistemele analogice sunt încă pe scară largă și indispensabile. Ele pot fi grupate în diferite familii:

• senzori  : majoritatea senzorilor generează semnale analogice reprezentând cantitatea fizică de măsurat;
• circuite de instrumentare  : lanțurile de achiziție permit pre-procesarea și amplificarea semnalelor analogice adesea slabe provenite de la senzori: vorbim de sisteme de instrumentare  ;

• calculatoare  : mijlocul XX - lea  secol , a computerele analogice au realizat „operații matematice“ , prin manipularea semnalelor analogice. În general, se consideră, în mod greșit, că acestea sunt doar o schiță a ceea ce se poate realiza cu computerele digitale . Cu toate acestea, ceea ce constituie cea mai importantă diferență a acestora este că nu funcționează doar cu date analogice, ci și cu funcțiile de integrare și diferențiere în timp continuu, care pot efectua simulări ale servo analogice ale căror modele matematice folosesc instrumente destul de diferite ( transformări de Fourier și Laplace unilateral sau bilateral ) din cele ale servo discret ( transformată Z ). Cu toate acestea, au fost rapid și sunt în general înlocuiți de era digitală datorită ușurinței de implementare pe computerele mici. Cu toate acestea, există totuși întotdeauna circuite capabile să efectueze astfel de operații: amplificatorul operațional  ;
• filtre  : filtrarea analogică este încă utilizată mult atunci când filtrele digitale, implementate pe DSP sau FPGA, sunt fie prea lente (circuite HF), fie prea grele pentru a fi implementate. Cel mai simplu și mai cunoscut filtru este probabil filtrul RC  ;
• circuite electronice de amplificare  : permit formarea semnalelor analogice să fie direct utilizabile de către actuatori: amplificatorul electronic  ;
• servomotoare  : o mare parte din servomotoare utilizează semnale analogice ca control, deși acestea sunt asociate de obicei cu sursa de alimentare a sistemului: motor electric, difuzor etc. ;
• convertoare  : în sfârșit există sisteme de conversie analog ↔ digitale care pot fi descrise ca mixte: CAN , DAC , MLI  ;
• oscilatoare  : circuite care generează un semnal alternativ la o frecvență fixă. Astăzi, oscilatorul controlat de tensiune sau VCO este un circuit analogic utilizat pe scară largă datorită utilizării sale în buclele blocate în fază (PLL) și în blocarea cu întârziere (DLL). Oscilatoarele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru circuitele de radiofrecvență .
• transmisie fără fir a sunetului  : Deși este înlocuită de transmisia digitală în publicul larg, transmisia analogică rămâne esențială în rândul profesioniștilor în sunet. Într-adevăr, spre deosebire de transmisia digitală, transmisia analogică nu generează latență și este esențial pentru aplicațiile profesionale ca totul să se facă în timp real.

Referințe

1. De la analog la digital.

Vezi și tu

• electronică digitală