アナログおよびデジタル電子機器

エレクトロニクスはアナログとデジタルに分けられ、ほぼすべての分野で後者がアナログに取って代わります。

アナログ エレクトロニクスでは、長期間にわたって継続的に信号を生成および処理するデバイスを研究します。

デジタル電子機器は時間離散信号を使用し、ほとんどの場合デジタル形式で表現されます。

信号とは何ですか?信号とは情報を伝えるものです。光、音、温度、速度、これらはすべて物理量であり、その変化は生命の過程または技術の過程として、私たちにとって一定の意味を持ちます。

人間は多くの物理量を情報として認識することができます。これを行うために、トランスデューサー、つまりさまざまな外部信号を脳に入るインパルス（ちなみに、電気的な性質のもの）に変換する感覚器官が備わっています。この場合、光、音、温度などのあらゆる種類の信号が同じ性質のインパルスに変換されます。

電子システムでは、感覚器官の機能は、すべての物理量を電気信号に変換するセンサー (センサー) によって実行されます。光の場合は光電池、音の場合はマイク、温度の場合はサーミスターまたは熱電対です。

なぜ正確に電気信号なのでしょうか?答えは明白です。他の量は電気に変換でき、またその逆も可能なため、電気量は普遍的です。電気信号は便利に送信および処理されます。

人間の脳は情報を受け取ると、その情報の処理に基づいて筋肉やその他の機構に制御動作を与えます。同様に、電子システムでは、電気信号は、電気モーター、電磁石、電気光源を介して、電気、機械、熱、およびその他の種類のエネルギーを制御します。

ということで、結論。人間が以前に行ったこと（またはできなかったこと）は、電子システムによって行われます。電子システムは、制御、管理、調整、遠隔通信などを行います。

情報の提示方法

電気信号をデータキャリアとして使用する場合、次の 2 つの形式が可能です。

1) アナログ — 電気信号はいつでも元の信号と似ています。時間内に継続的に。温度、圧力、速度は連続法則に従って変化します。センサーはこれらの値を同じ法則（類似）に従って変化する電気信号に変換します。この形式で表される値は、指定された範囲内で無限の数の値を取ることができます。

2) 個別のパルス信号とデジタル信号は、情報がエンコードされた一連のパルスです。この場合、すべての値がエンコードされるわけではなく、特定の瞬間、つまり信号サンプリングのみがエンコードされます。

パルス動作 - 信号の短期間の露出と一時停止が交互に行われます。

連続 (アナログ) 動作と比較して、パルス動作にはいくつかの利点があります。

— 同じ体積の電子デバイスに対して大きな出力電力値とより高い効率。

- 電子機器のノイズ耐性、精度、信頼性の向上。

- 作業は「オン」と「オフ」の 2 つのモードで実行されるため、温度の影響とデバイスパラメータの分散が軽減されます。

— 単一タイプの要素上でのパルスデバイスの実装。集積技術（超小型回路上）の方法によって簡単に実装できます。

図 1a は、連続信号を方形パルスでエンコードする方法、つまり変調プロセスを示しています。

パルス振幅変調 (PAM) — パルスの振幅は入力信号に比例します。

パルス幅変調 (PWM) — パルス幅 tpulse は入力信号に比例し、パルスの振幅と周波数は一定です。

パルス周波数変調 (PFM) — 入力信号は、一定の持続時間と振幅を持つパルスの繰り返しレートを決定します。

図 1 — a) 連続信号を方形パルスで符号化する方法、b) 方形パルスの基本パラメータ

最も一般的なパルスは方形です。図 1b は、方形パルスの周期的シーケンスとその主なパラメータを示しています。パルスは次のパラメータによって特徴付けられます。 Um — パルス振幅。 timp はパルス持続時間です。 tpause — パルス間の休止時間。 Tp = tp + tp — パルス繰り返し周期。 f = 1 / Tp — パルス繰り返し周波数; QH = Tp / tp — パルスのデューティ サイクル。

電子工学では方形パルスとともに、のこぎり波、指数波、台形などの形状のパルスが広く使用されています。

デジタル動作モード — 情報は、特定のパルスのセット (デジタル コード) に対応する数値の形式で送信され、パルスの有無のみが重要です。

デジタルデバイスは、ほとんどの場合、ゼロ«0»（通常は低電圧またはパルスなし）と«1»（通常は高電圧レベルまたは方形波の存在）の2つの信号値のみで動作します。情報は 2 進数システムで表現されます。

これは、バイナリ システムで表現される信号の作成、処理、保存、送信の利便性によるものです。スイッチは閉じます - 開き、トランジスタは開きます - 閉じ、コンデンサは充電 - 放電、磁性材料は磁化 - 消磁されます。等。

デジタル情報は次の 2 つの方法で表現されます。

1) 電位 — 値«0»と«1»は低電圧と高電圧に対応します。

2) インパルス — バイナリ変数は、特定の瞬間における電気インパルスの有無に対応します。