الکترونیک آنالوگ

آشنایی با الکترونیک آنالوگ

نکات برگزیده مقاله

  • معرفی سیگنال های آنالوگ
  • تأثیرات نویز بر سیستم های آنالوگ

الکترونیک آنالوگ سیستمهای الکترونیکی با سیگنال پیوسته هستند، برخلاف الکترونیک دیجیتال که سیگنال ها معمولاً فقط دو سطح دارند. اصطلاح “آنالوگ” رابطه متناسب بین یک سیگنال و یک ولتاژ یا جریان را نشان می دهد که سیگنال را توصیف می کند. کلمه آنالوگ از کلمه یونانی analogos به معنی “متناسب” گرفته شده است.

سیگنال های آنالوگ

سیگنالهای الکتریکی ممکن است اطلاعات را با تغییر ولتاژ، جریان، فرکانس یا تغییر همه آنها نشان دهند. اطلاعات از یک فرم فیزیکی (مانند صدا ، نور ، دما ، فشار ، موقعیت) توسط یک ترانسدیوسر (مانند میکروفون) که یک نوع انرژی را به نوع دیگری تبدیل می کند، به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

سیگنالها هر مقداری را از یک محدوده معین می گیرند، و هر مقدار سیگنال منحصر به فرد، نشان دهنده اطلاعات مختلف است. هرگونه تغییر در سیگنال معنی دار است و هر سطح سیگنال نشان دهنده سطح متفاوتی از پدیده ای است که نشان می دهد. به عنوان مثال ، فرض کنید از سیگنال برای نشان دادن دما استفاده می شود که یک ولت یک درجه سانتیگراد را نشان می دهد. در چنین سیستمی ۱۰ ولت ۱۰ درجه و ۱۰.۱ ولت ۱۰.۱ درجه را نشان می دهد.

الکترونیک آنالوگ

روش دیگر انتقال سیگنال آنالوگ استفاده از مدولاسیون است. در این روش، هر سیگنال حامل پایه یکی از ویژگیهای آن را تغییر داده است: مدولاسیون دامنه (AM) شامل تغییر دامنه یک موج ولتاژ سینوسی توسط اطلاعات منبع است و مدولاسیون فرکانس (FM) فرکانس را تغییر می دهد. تکنیک های دیگری مانند مدولاسیون فاز یا تغییر فاز سیگنال حامل نیز استفاده می شود.

در یک ضبط صوت آنالوگ ، تغییر در فشار صدای یک میکروفون، در اثر تغییرات جریان عبوری از آن یا تغییر ولتاژ در آن، تغییر می کند. افزایش حجم صدا باعث می شود ضمن حفظ همان شکل موج ، نوسان جریان یا ولتاژ به طور متناسب افزایش یابد.

سیستم های مکانیکی ، پنوماتیک ، هیدرولیک و سایر سیستم ها ممکن است از سیگنال های آنالوگ استفاده کنند.

نویز ذاتی

سیستم های آنالوگ همواره نویز پذیرند، که باعث اختلالات تصادفی یا تغییرات می شود، برخی از آنها ناشی از لرزش های حرارتی تصادفی ذرات اتمی است. از آنجا که همه تغییرات یک سیگنال آنالوگ قابل توجه هستند ، هرگونه اختلال برابر است با تغییر در سیگنال اصلی و به همین دلیل نویز ظاهر می شود. از آنجا که سیگنال کپی و دوباره کپی شده است ، یا در مسافت های طولانی منتقل می شود ، این تغییرات تصادفی قابل توجه تر می شوند و منجر به تخریب سیگنال می شوند. منابع دیگر نویز ممکن است شامل عبور از سیگنال های دیگر یا قطعات کاملاً ضعیف باشد. این اختلالات با محافظ و با استفاده از تقویت کننده های کم نویز (LNA) کاهش می یابد.

آنالوگ در مقابل الکترونیک دیجیتال

از آنجا که اطلاعات در الکترونیک های آنالوگ و دیجیتال به طور متفاوتی کدگذاری می شوند، در نتیجه نحوه پردازش سیگنال متفاوت است. کلیه عملیاتی که بر روی یک سیگنال آنالوگ مانند تقویت، فیلتر، محدود کردن و موارد دیگر انجام می شود ، می توانند در دامنه دیجیتال نیز کپی شوند. هر مدار دیجیتال نیز یک مدار آنالوگ است، به این ترتیب که رفتار هر مدار دیجیتال را می توان با استفاده از قوانین مدارهای آنالوگ توضیح داد. استفاده از میکروالکترونیک باعث شده تا دستگاه های دیجیتالی ارزان و به طور گسترده ای در دسترس باشند.

الکترونیک آنالوگ

نویز

تأثیر نویز بر روی مدار آنالوگ تابعی از سطح نویز است. هرچه میزان نویز بیشتر باشد، بیشتر سیگنال آنالوگ مختل می شود و کم کم غیر قابل استفاده می شود. به همین دلیل گفته می شود که سیگنال های آنالوگ به آرامی از بین می روند. سیگنال های آنالوگ با وجود سطح نویز بسیار بالا، هنوز هم می توانند دارای اطلاعات قابل فهم باشند. از طرف دیگر مدارهای دیجیتالی تا رسیدن آستانه مشخص به هیچ وجه تحت تأثیر حضور نویز قرار نمی گیرند که در این مرحله آنها فاجعه بار Fail می شوند. برای ارتباطات دیجیتال، می توان با استفاده از طرح های رمزگذاری و تصحیح خطا و الگوریتم ها، آستانه نویز را افزایش داد.

در الکترونیک دیجیتال از آنجا که اطلاعات کوانتیده است ، تا زمانی که سیگنال در محدوده ای از مقادیر باقی بماند ، همان اطلاعات را نشان می دهد. در مدارهای دیجیتالی ، سیگنال در هر گیت منطقی بازسازی می شود و باعث کاهش یا حذف نویز می شود. در مدارهای آنالوگ ، از دست دادن سیگنال می تواند با تقویت کننده ها بازسازی شود. با این حال، نویز در کل سیستم وجود دارد و خود آمپلی فایر با توجه به شکل نویز آن، به نویز اضافه می کند.

دقت

تعدادی از عوامل بر دقیق بودن سیگنال تأثیر می گذارند (به طور عمده نویز موجود در سیگنال اصلی و نویز اضافه شده با پردازش). محدودیت های فیزیکی اساسی مانند برخورد نویز در اجزای سازنده (کامپوننت ها)، باعث کاهش وضوح سیگنال های آنالوگ می شود. در الکترونیک دیجیتال با استفاده از ارقام اضافی برای نشان دادن سیگنال دقت بیشتری به دست می آید. حد عملی تعداد ارقام با عملکرد مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تعیین می شود ، زیرا عملیات دیجیتالی معمولاً بدون از دست دادن دقت انجام می شود. ADC یک سیگنال آنالوگ می گیرد و آن را به یک سری اعداد باینری تغییر می دهد. ADC ممکن است در دستگاههای نمایشگر دیجیتال ساده، دماسنج و در ضبط صوت دیجیتال استفاده شود. اما ، از مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) برای تغییر یک سیگنال دیجیتال به سیگنال آنالوگ استفاده می شود. DAC یک سری اعداد باینری را می گیرد و آن را به یک سیگنال آنالوگ تبدیل می کند.

سختی طراحی

مدارهای آنالوگ معمولاً برای طراحی مشکل تر هستند و نیاز به مهارت بیشتری نسبت به سیستم های دیجیتال قابل مقایسه دارند. این یکی از اصلی ترین دلایلی است که سیستم های دیجیتال نسبت به دستگاه های آنالوگ رایج تر شده اند. یک مدار آنالوگ معمولاً با دست طراحی می شود و فرایند بسیار کمتری نسبت به سیستم های دیجیتال دارد. از اوایل دهه ۲۰۰۰ ، برخی پلتفرم ها ایجاد شده بودند که باعث می شدند طراحی آنالوگ با استفاده از نرم افزار تعریف شود ،این کار امکان را برای شبیه سازی سریعتر می دهد. اما اگر یک وسیله الکترونیکی دیجیتالی با دنیای واقعی ارتباط برقرار کند ، همیشه به یک رابط آنالوگ نیاز دارد. به عنوان مثال ، هر گیرنده رادیویی دیجیتال دارای پیش تقویت کننده آنالوگ به عنوان اولین مرحله در زنجیره دریافت است.

الکترونیک آنالوگ

طبقه بندی مدار

مدارهای آنالوگ می توانند کاملاً پسیو باشند و از مقاومت ، خازن و سلف تشکیل شوند. مدارهای آنالوگ اکتیو همچنین حاوی عناصر فعال مانند ترانزیستورها هستند.

به این مقاله امتیاز بدهید:

امتیاز کاربران: اولین نفر باشید!
منبع
ویکی پدیای انگلیسی
برچسب ها
نمایش بیشتر

محسن چهرازی

من محسن چهرازی، دانش آموخته رشته مهندسی برق- الکترونیک هستم. در زمینه های کنترل تابلو فرمان آسانسور، برنامه نویسی میکروکنترلرها (زبان C) و MATLAB، کدنویسی VHDL برای FPGA ها و تا حدودی نانو الکترونیک تخصص دارم. این وبسایت رو درست کردم تا با هم یاد بگیریم تحلیلی به مسائل الکترونیک نگاه کنیم و کمی از بخاطر سپردن دریای فرمول ها فاصله بگیریم.

دیدگاه خود را بنویسید. (این مقاله بر اساس نظرات شما به روز رسانی خواهد شد.)

avatar
  مشترک شدن  
اطلاع رسانی کن
دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن