Как «просигналишь», так и поедешь

В ассортименте «МПО Электромонтаж» есть не только электрическое оборудование, но и электронное. С каждым месяцем последнего становится всё больше и больше. Причём, уже и электронные изделия разительно отличаются друг от друга. Так, на смену аналоговых устройств приходят цифровые. Это, пожалуй, главный тренд 2014 года. Дальше будет больше. Конечно, цифровое оборудование дороже аналогового. Но оно экономнее. Профессиональнее. Комфортнее. Это подтвердит каждый, кто успел попользоваться нашими электронными новинками. Однако в этой рубрике мы рассказываем не об устройстве устройств, а о деталях, связанных с их использованием. Сегодня, например, попробуем разобраться, в чём принципиальное отличие цифровых и аналоговых технологий.

Аналоговая электроника изучает устройства, формирующие и обрабатывающие непрерывные во времени сигналы. Цифровая электроника использует дискретные во времени сигналы, выраженные чаще всего в цифровой форме. Что же такое сигнал? Сигнал — это что-либо, несущее информацию. Свет, звук, температура, скорость — всё это физические величины, изменение которых имеет для нас определённое значение: либо как процесс жизнедеятельности, либо как технологический процесс.

Многие физические величины человек способен воспринимать как информацию. Для этого у него есть преобразователи — органы чувств, которые разнообразные внешние сигналы преобразуют в импульсы (имеющие, кстати, электрическую природу), поступающие в головной мозг. При этом все виды сигналов: и свет, и звук, и температура преобразуются в импульсы одной природы. В электронных системах функции органов чувств выполняют датчики (сенсоры), которые преобразуют все физические величины в электрические сигналы. Для света — фотоэлементы, для звука — микрофоны, для температуры — терморезистор или термопара. Почему именно в электрические сигналы? Ответ очевиден, электрические величины универсальны, так как любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот; электрические сигналы удобно передавать и обрабатывать. После поступления информации, человеческий мозг на основе обработки этой информации отдаёт управляющие воздействия мышцам и другим механизмам. Аналогично в электронных системах электрические сигналы управляют электрической, механической, тепловой и другими видами энергии, посредством электродвигателей, электромагнитов, электрических источников света. Итак, вывод. То, что раннее делал человек (или не мог делать), выполняют электронные системы: контролируют, управляют, регулируют, связывают на расстоянии и т. п.

При использовании в качестве носителя информации электрических сигналов возможны две её формы: 1) аналоговая — электрический сигнал аналогичен исходному в каждый момент времени, т. е. непрерывен во времени. Температура, давление, скорость изменяются по непрерывному закону — датчики преобразуют эти величины в электрический сигнал, который изменяется по такому же закону (аналогичен). Величины, представленные в такой форме, могут принимать бесконечно много значений в каком-то диапазоне; 2) дискретная — импульсная и цифровая — сигнал представляет собой последовательность импульсов, в которых закодирована информация. При этом кодируются не все значения, а только в конкретные моменты времени — дискретизация сигнала. Импульсный режим работы — кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой. По сравнению с непрерывным (аналоговым), импульсный режим работы имеет ряд преимуществ: большие значения выходной мощности на такой же объем электронного устройства и более высокий коэффициент полезного действия; повышение помехоустойчивости, точности и надежности электронных устройств; уменьшение влияния температур и разброса параметров приборов, так как работа осуществляется в двух режимах: «включено» — «выключено»; реализация импульсных устройств на однотипных элементах, легко выполняемых методом интегральной технологии (на микросхемах).