Electrónica analógica y digital.

La electrónica se divide en analógica y digital, y esta última reemplaza a la analógica en casi todas las posiciones.

La electrónica analógica estudia dispositivos que generan y procesan señales de forma continua a lo largo del tiempo.

La electrónica digital utiliza señales discretas en el tiempo, expresadas con mayor frecuencia en forma digital.

¿Qué es una señal? Una señal es algo que lleva información. Luz, sonido, temperatura, velocidad: todas estas son cantidades físicas, cuyo cambio tiene un cierto significado para nosotros: ya sea como un proceso de vida o como un proceso tecnológico.

Una persona es capaz de percibir muchas cantidades físicas como información. Para ello, cuenta con transductores, órganos sensoriales que convierten diversas señales externas en impulsos (que, por cierto, son de naturaleza eléctrica) que ingresan al cerebro. En este caso, todo tipo de señales: luz, sonido y temperatura se convierten en impulsos de la misma naturaleza.

En los sistemas electrónicos, las funciones de los órganos de los sentidos son realizadas por sensores (sensores), que convierten todas las cantidades físicas en señales eléctricas.Para luz — fotocélulas, para sonido — micrófonos, para temperatura — un termistor o termopar.

¿Por qué precisamente en las señales eléctricas? La respuesta es obvia, las cantidades eléctricas son universales porque cualquier otra cantidad se puede convertir a eléctrica y viceversa; las señales eléctricas se transmiten y procesan convenientemente.

Después de recibir información, el cerebro humano, basado en el procesamiento de esta información, da acciones de control a los músculos y otros mecanismos. De manera similar, en los sistemas electrónicos, las señales eléctricas controlan la energía eléctrica, mecánica, térmica y de otro tipo a través de motores eléctricos, electroimanes, fuentes de luz eléctrica.

Entonces, la conclusión. Lo que antes hacía (o no podía) el hombre lo hacen los sistemas electrónicos: controlan, gestionan, regulan, comunican a distancia, etc.

Formas de presentar la información.

Cuando se utilizan señales eléctricas como soporte de datos, son posibles dos formas:

1) analógica: la señal eléctrica es similar a la original en cualquier momento, es decir, continuamente en el tiempo. La temperatura, la presión, la velocidad cambian según una ley continua: los sensores convierten estos valores en una señal eléctrica que cambia según la misma ley (similar). Los valores representados en este formulario pueden tomar una cantidad infinita de valores dentro de un rango específico.

2) una señal separada, de pulso y digital, es una serie de pulsos en los que se codifica la información. En este caso, no todos los valores están codificados, sino solo en ciertos momentos de tiempo: muestreo de señal.

Operación de pulso: la exposición a corto plazo de la señal se alterna con una pausa.

En comparación con el funcionamiento continuo (analógico), el funcionamiento por pulsos tiene varias ventajas:

— grandes valores de potencia de salida para el mismo volumen de dispositivo electrónico y mayor eficiencia;

— aumentar la inmunidad al ruido, la precisión y la fiabilidad de los dispositivos electrónicos;

— reducción de la influencia de las temperaturas y dispersión de los parámetros del dispositivo, ya que el trabajo se realiza en dos modos: "on" — "off";

— implementación de dispositivos de pulso en elementos de un solo tipo, fácilmente implementados por el método de tecnología integral (en microcircuitos).

La figura 1a muestra los métodos para codificar una señal continua con pulsos rectangulares: el proceso de modulación.

Modulación de amplitud de pulso (PAM): la amplitud de los pulsos es proporcional a la señal de entrada.

Modulación de ancho de pulso (PWM) — el ancho de pulso tpulso es proporcional a la señal de entrada, la amplitud y la frecuencia de los pulsos son constantes.

Modulación de frecuencia de pulso (PFM): la señal de entrada determina la tasa de repetición de los pulsos que tienen una duración y amplitud constantes.

Figura 1 — a) Métodos de codificación de una señal continua con pulsos rectangulares, b) Parámetros básicos de pulsos rectangulares

Los pulsos más comunes son rectangulares. La Figura 1b muestra una secuencia periódica de pulsos rectangulares y sus principales parámetros. Los pulsos se caracterizan por los siguientes parámetros: Um — amplitud del pulso; timp es la duración del pulso; tpause — la duración de la pausa entre pulsos; Tp = tp + tp — período de repetición del pulso; f = 1 / Tp — frecuencia de repetición de impulsos; QH = Tp / tp — ciclo de trabajo del pulso.

Junto con los pulsos rectangulares en ingeniería electrónica, los pulsos de diente de sierra, exponenciales, trapezoidales y otras formas son ampliamente utilizados.

Modo de operación digital: la información se transmite en forma de un número que corresponde a un determinado conjunto de pulsos (código digital), y solo es esencial la presencia o ausencia de un pulso.

Los dispositivos digitales generalmente funcionan con solo dos valores de señal: cero «0» (generalmente bajo voltaje o sin pulso) y «1» (generalmente alto nivel de voltaje o la presencia de una onda cuadrada), es decir. la información se presenta en un sistema numérico binario.

Esto se debe a la conveniencia de crear, procesar, almacenar y transmitir señales representadas en el sistema binario: el interruptor está cerrado — abierto, el transistor está abierto — cerrado, el capacitor está cargado — descargado, el material magnético está magnetizado — desmagnetizado, etc.

La información digital se representa de dos formas:

1) potencial — los valores «0» y «1» corresponden a baja y alta tensión.

2) impulso: las variables binarias corresponden a la presencia o ausencia de impulsos eléctricos en ciertos momentos de tiempo.