Électronique analogique et numérique

L'électronique est divisée en analogique et numérique, cette dernière remplaçant l'analogique dans presque toutes les positions.

L'électronique analogique étudie les dispositifs qui génèrent et traitent des signaux en continu dans le temps.

L'électronique numérique utilise des signaux discrets dans le temps, le plus souvent exprimés sous forme numérique.

Qu'est-ce qu'un signal ? Un signal est quelque chose qui véhicule une information. La lumière, le son, la température, la vitesse sont toutes des grandeurs physiques dont le changement a une certaine signification pour nous : soit en tant que processus vital, soit en tant que processus technologique.

Une personne est capable de percevoir de nombreuses quantités physiques comme des informations. Pour ce faire, il dispose de transducteurs - des organes sensoriels qui convertissent divers signaux externes en impulsions (qui, soit dit en passant, sont de nature électrique) qui pénètrent dans le cerveau. Dans ce cas, tous les types de signaux : lumineux, sonores et de température sont convertis en impulsions de même nature.

Dans les systèmes électroniques, les fonctions des organes sensoriels sont assurées par des capteurs (capteurs), qui convertissent toutes les grandeurs physiques en signaux électriques.Pour la lumière — les photocellules, pour le son — les microphones, pour la température — une thermistance ou un thermocouple.

Pourquoi justement dans les signaux électriques ? La réponse est évidente, les quantités électriques sont universelles car toutes les autres quantités peuvent être converties en électriques et vice versa ; les signaux électriques sont commodément transmis et traités.

Après avoir reçu des informations, le cerveau humain, basé sur le traitement de ces informations, donne des actions de contrôle aux muscles et à d'autres mécanismes. De même, dans les systèmes électroniques, les signaux électriques contrôlent les énergies électriques, mécaniques, thermiques et autres par le biais de moteurs électriques, d'électroaimants, de sources lumineuses électriques.

Donc, la conclusion. Ce que l'homme faisait (ou ne pouvait pas) auparavant est fait par les systèmes électroniques : ils contrôlent, gèrent, régulent, communiquent à distance, etc.

Façons de présenter l'information

Lors de l'utilisation de signaux électriques comme support de données, deux formes sont possibles :

1) analogique - le signal électrique est similaire à l'original à tout moment, c'est-à-dire continuellement dans le temps. Température, pression, vitesse évoluent selon une loi continue — les capteurs convertissent ces valeurs en un signal électrique qui évolue selon la même loi (similaire). Les valeurs représentées sous cette forme peuvent prendre un nombre infini de valeurs dans une plage spécifiée.

2) un signal distinct — impulsionnel et numérique — est une série d'impulsions dans lesquelles les informations sont codées. Dans ce cas, toutes les valeurs ne sont pas codées, mais seulement à certains moments du temps - échantillonnage du signal.

Fonctionnement par impulsion - l'exposition à court terme du signal alterne avec une pause.

Par rapport au fonctionnement continu (analogique), le fonctionnement par impulsions présente plusieurs avantages :

- grandes valeurs de puissance de sortie pour le même volume d'appareil électronique et une efficacité supérieure ;

— augmentation de l'immunité au bruit, de la précision et de la fiabilité des dispositifs électroniques ;

- réduction de l'influence des températures et de la dispersion des paramètres de l'appareil, puisque le travail est effectué en deux modes : "on" — "off" ;

— mise en œuvre de dispositifs à impulsions sur des éléments de type unique, facilement mis en œuvre par la méthode de la technologie intégrale (sur microcircuits).

La figure 1a montre les méthodes de codage d'un signal continu avec des impulsions rectangulaires - le processus de modulation.

Modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) — l'amplitude des impulsions est proportionnelle au signal d'entrée.

Modulation de largeur d'impulsion (PWM) — la largeur d'impulsion timpulsion est proportionnelle au signal d'entrée, l'amplitude et la fréquence des impulsions sont constantes.

Modulation de fréquence d'impulsions (PFM) - le signal d'entrée détermine le taux de répétition des impulsions qui ont une durée et une amplitude constantes.

Figure 1 — a) Méthodes de codage d'un signal continu avec des impulsions rectangulaires, b) Paramètres de base des impulsions rectangulaires

Les impulsions les plus courantes sont rectangulaires. La figure 1b montre une séquence périodique d'impulsions rectangulaires et leurs principaux paramètres. Les impulsions sont caractérisées par les paramètres suivants : Um — amplitude des impulsions ; timp est la durée de l'impulsion ; tpause — la durée de la pause entre les impulsions ; Tp = tp + tp — période de répétition des impulsions ; f = 1 / Tp — fréquence de répétition des impulsions ; QH = Tp / tp — rapport cyclique d'impulsion.

Outre les impulsions rectangulaires en ingénierie électronique, les impulsions en dents de scie, exponentielles, trapézoïdales et autres sont largement utilisées.

Mode de fonctionnement numérique - les informations sont transmises sous la forme d'un nombre qui correspond à un certain ensemble d'impulsions (code numérique), et seule la présence ou l'absence d'une impulsion est essentielle.

Les appareils numériques fonctionnent le plus souvent avec seulement deux valeurs de signal - zéro «0» (généralement basse tension ou pas d'impulsion) et «1» (généralement niveau de tension élevé ou présence d'une onde carrée), c'est-à-dire les informations sont présentées dans un système de nombres binaires.

Cela est dû à la commodité de créer, traiter, stocker et transmettre des signaux représentés dans le système binaire : l'interrupteur est fermé - ouvert, le transistor est ouvert - fermé, le condensateur est chargé - déchargé, le matériau magnétique est magnétisé - démagnétisé, etc..

L'information numérique est représentée de deux façons :

1) potentiel — les valeurs « 0 » et « 1 » correspondent à basse et haute tension.

2) impulsion - les variables binaires correspondent à la présence ou à l'absence d'impulsions électriques à certains moments du temps.