模拟和数字电子

电子产品分为模拟和数字，后者几乎在所有位置都取代了模拟。

模拟电子学研究随时间连续生成和处理信号的设备。

数字电子设备使用时间离散信号，通常以数字形式表示。

什么是信号？信号是携带信息的东西。光、声、温度、速度——所有这些都是物理量，它们的变化对我们来说具有一定的意义：或者作为生命过程，或者作为技术过程。

一个人能够将许多物理量感知为信息。为此，它有换能器——将各种外部信号转换为进入大脑的脉冲（顺便说一下，是电脉冲）的感觉器官。在这种情况下，所有类型的信号：光、声音和温度都被转换为相同性质的脉冲。

在电子系统中，感觉器官的功能是由传感器（sensors）完成的，它将所有的物理量转换成电信号。对于光 - 光电管，对于声音 - 麦克风，对于温度 - 热敏电阻或热电偶。

为什么精确地在电信号中？答案很明显，电量是通用的，因为任何其他量都可以转换为电量，反之亦然；方便地传输和处理电信号。

人脑接收到信息后，根据对这些信息的处理，对肌肉等机构进行控制动作。同样，在电子系统中，电信号通过电动机、电磁铁、电光源控制电能、机械能、热能和其他类型的能量。

所以，结论。人类以前所做（或不能）的事情由电子系统完成：它们控制、管理、调节、远程通信等。

呈现信息的方式

当使用电信号作为数据载体时，有两种可能的形式：

1）模拟——电信号在任何时刻都与原始信号相似，即时间连续。温度、压力、速度按连续规律变化——传感器将这些值转换成按相同规律（相似）变化的电信号。这种形式表示的值在指定范围内可以取无限多个值。

2) 一个单独的——脉冲和数字——信号是一系列信息被编码的脉冲。在这种情况下，并不是所有的值都被编码，而是只在特定的时刻——信号采样。

脉冲操作 - 信号的短期暴露与暂停交替出现。

与连续（模拟）操作相比，脉冲操作有几个优点：

——同体积电子设备输出功率值大，效率更高；

——提高电子设备的抗噪性、准确性和可靠性；

— 减少温度的影响和设备参数的分散，因为工作以两种模式进行：“开”-“关”；

— 在单一类型的元件上实现脉冲装置，很容易通过积分技术的方法（在微电路上）实现。

图 1a 显示了用矩形脉冲对连续信号进行编码的方法——调制过程。

脉冲幅度调制 (PAM) — 脉冲幅度与输入信号成正比。

脉冲宽度调制 (PWM) — 脉冲宽度 tpulse 与输入信号成正比，脉冲的幅度和频率是恒定的。

脉冲频率调制 (PFM) — 输入信号决定具有恒定持续时间和幅度的脉冲的重复率。

图 1 — a) 用矩形脉冲对连续信号进行编码的方法，b) 矩形脉冲的基本参数

最常见的脉冲是矩形的。图 1b 显示了矩形脉冲的周期序列及其主要参数。脉冲由以下参数表征： Um——脉冲幅度； timp 是脉冲持续时间； tpause — 脉冲之间暂停的持续时间； Tp = tp + tp——脉冲重复周期； f=1/Tp——脉冲重复频率； QH = Tp / tp — 脉冲占空比。

在电子工程中，除了矩形脉冲外，锯齿形、指数形、梯形等形状的脉冲也被广泛使用。

数字操作模式——信息以对应于一组特定脉冲（数字代码）的数字形式传输，只有脉冲的存在或不存在才是必要的。

数字设备通常只使用两个信号值 - 零 «0»（通常是低电压或无脉冲）和 «1»（通常是高电压电平或存在方波），即信息以二进制数字系统表示。

这是由于创建、处理、存储和传输以二进制系统表示的信号的便利性：开关闭合——打开，晶体管打开——闭合，电容器充电——放电，磁性材料被磁化——去磁，等等。

数字信息以两种方式表示：

1) 电位 — 值 «0» 和 «1» 对应于低电压和高电压。

2) 脉冲——二元变量对应于特定时刻电脉冲的存在与否。