Analog elektronisk

Den analoge elektronikken er disiplinen som handler om elektroniske mengder ( spenning , strøm , belastning ) kontinuerlig variabel. Den skiller seg fra digital elektronikk der sistnevnte blir kvantifisert . Begrepet “  analog  ” brukes fordi de elektriske størrelsene som brukes er som signalet som skal behandles (analoger).

Analoge signaler, digitale signaler

Informasjon transkriberes ikke på samme måte i analoge og digitale kretser. Digitale systemer bruker kvantisering og koding av informasjon mens analoge systemer arbeider med kontinuerlig varierende verdier hvis innholdsrikdom ikke er begrenset av noen prøvetaking .

Historisk sett var de første elektroniske systemene av analog type. Disse hadde faktisk en enklere struktur. Den samme funksjonen ble utført med færre analoge komponenter enn digitale.

Fremgangen med integrering og økningen av mikroelektronikk har oppmuntret utviklingen av digital elektronikk. De fleste av dagens elektroniske systemer integrerer digitale og analoge systemer. Hvis andelen av analog reduseres til fordel for digital, er analog elektronikk likevel viktig i et visst antall applikasjoner, spesielt for sensorer og transdusere.

Hovedinteressen til digital elektronikk er dens enkle betjening, noe som gjør atferden veldig forutsigbar. Reglene for kvantisering og synkronisme (i synkrone kretser ) gjør det mulig å enkelt bygge komplekse og pålitelige systemer. Integrasjon har gjort dette mulig og billig.

Støy og presisjon

Takket være kvantiseringen begrenser digitale kretser støynivået . Dette er fordelen med "alt eller ingenting" -koding. Siden de analoge signalene er kontinuerlige, er de nødvendigvis utsatt for en usikkerhet på grunn av det faktum at de fysiske signalene overføres av diskrete belastninger. På den annen side er mengden informasjon som overføres på en enkelt ledning større (ved konstant frekvens).

Støyimmuniteten til digitale kretser er veldig interessant i signalbehandling. Spesielt gjør det det mulig å oppnå høy dynamikk siden dette bare er begrenset av antall "ledninger" som brukes til å formidle signalet. Analogt er det forholdet mellom metningsnivået og støynivået som pålegger det, kalt s / b-forholdet.

Støy er et fysisk fenomen, og forblir til stede i digitale kretser. Dette er til og med et viktig problem i de siste kretsene, som kombinerer vanskelighetene: små komponenter, lave forsyningsspenninger og høye frekvenser. Støy er kilden til fenomener som kan føre til at digitale kretsløp mislykkes ( jitter , feil ), hvor analoge systemer mesteparten av tiden bare opplever midlertidig funksjonsfeil eller forringelse av ytelsen.

Integrering

Selv om digitale kretser har et stort antall komponenter og noder, er de ofte mindre enn analoge kretser fordi de egner seg bedre til integrering. Innen informasjonsbehandling er det mindre krevende for en transistor å operere i binær (blokkert / mettet, dvs. bryteren lukket / åpen) enn i lineær (forsterker). Digitale kretser er små og lettere å designe enn analoge systemer. Digital elektronikk tillater design av ekstremt komplekse kretser som prosessorer til en moderat kostnad.

Bruksområder

Selv om digital elektronikk er mye brukt i dag, er analoge systemer fortsatt mye til stede og uunnværlige. De kan grupperes i forskjellige familier:

• sensorer  : de fleste sensorer genererer analoge signaler som representerer den fysiske størrelsen som skal måles;
• instrumenteringskretser  : anskaffelseskjeder tillater forbehandling og forsterkning av de ofte svake analoge signalene som kommer fra sensorer: vi snakker om instrumenteringssystemer  ;

• kalkulatorer  : midten av XX th  århundre , de analoge datamaskiner har oppnådd "matematiske operasjoner" ved å manipulere analoge signaler. Det anses generelt, feilaktig, at de bare er en oversikt over hva som kan oppnås med digitale datamaskiner . Det som utgjør deres viktigste forskjell med disse, er imidlertid at de ikke bare fungerer med analoge data, men også med funksjonene integrering og differensiering i kontinuerlig tid som kan utføre simuleringer av servoanalog hvis matematiske modeller ved hjelp av verktøy ganske forskjellige ( transformasjoner av Fourier og unilateral eller bilateral Laplace ) fra diskret servo ( Z transform ). Imidlertid ble de raskt og generelt erstattet av den digitale tidsalderen på grunn av enkel implementering på små datamaskiner. Imidlertid er det likevel alltid kretser som er i stand til å utføre slike operasjoner: operasjonsforsterkeren  ;
• filtre  : Analog filtrering brukes fremdeles mye når digitale filtre implementert på DSP eller FPGA enten er for sakte (HF-kretser) eller for tunge til å implementere. Det enkleste og mest kjente filteret er sannsynligvis RC-filteret  ;
• elektroniske forsterkningskretser  : de lar formingen av analoge signaler være direkte brukbar av aktuatorer: den elektroniske forsterkeren  ;
• aktuatorer  : en stor del av aktuatorene bruker analoge signaler som en kontroll, selv om disse vanligvis er forbundet med strømforsyningen til systemet: elektrisk motor, høyttaler osv. ;
• omformere  : endelig er det analoge, digitale konverteringssystemer som kan beskrives som blandede: CAN , DAC , MLI  ;
• oscillatorer  : kretser som genererer et vekslende signal med en fast frekvens. I dag er den spenningsstyrte oscillatoren eller VCO en mye brukt analog krets på grunn av dens bruk i faselåste (PLL) og forsinkelseslåste (DLL) sløyfer . Oscillatorer er også mye brukt for radiofrekvenskretser .
• trådløs lydoverføring  : Selv om den blir overført av digital overføring i allmennheten, er analog overføring fortsatt viktig blant profesjonelle lydpersoner. Faktisk, i motsetning til digital overføring, genererer ikke analog overføring ventetid, og det er viktig for profesjonelle applikasjoner at alt gjøres i sanntid.

Referanser

1. Fra analog til digital.

Se også

• digital elektronikk