Классификация электронных устройств, аналоговые электронные устройства, электронные цифровые устройства
Для целей передачи, преобразования, и хранения информации применяются электронные устройства. Их работа основана на взаимодействиях заряженных частиц с электромагнитными полями, посредством которых и происходит то или иное преобразование электроэнергии, служащее конкретным целям.
Эти устройства могут, например, генерировать или усиливать электромагнитные колебания, служить средством вычисления, или быть средством хранения информации (память).
Область применения электронных устройств в современном мире поистине безгранична, и почти каждый современный электрический прибор имеет их в своей конструкции.
Электронные устройства делятся на два класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые устройства работают с непрерывно изменяющимися сигналами, а цифровые устройства – с сигналами в цифровой форме, т.е. в форме дискретных импульсов, по сути, с информацией, представленной посредством двоичного кода.
Для аналоговых устройств характерно непрерывное изменение сигнала в соответствии с физическим процессом, который он описывает. По сути, такой сигнал является непрерывной функцией с неограниченным числом значений в различные моменты времени.
Например: температура воздуха меняется, и соответствующим образом меняется аналоговый сигнал в виде перепадов напряжения, или маятник меняет свое положение, совершая гармонические колебания, и снимаемый аналоговый сигнал будет иметь форму синусоиды. Здесь электрический сигнал несет полную информацию о процессе.
Аналоговые устройства просты, надежны и обладают высоким быстродействием, что и обеспечило им весьма широкое применение, невзирая на не самую высокую точность обработки сигналов. Тем не менее, к недостаткам аналоговых устройств относятся: низкая помехоустойчивость, сильная зависимость от внешних факторов (температура, старение элементов, внешние поля), а также искажения при передаче и низкая энергоэффективность.
К аналоговым устройствам относятся:
-
источник питания,
-
выпрямитель,
-
усилитель,
-
компаратор,
-
фазоинвертор,
-
генератор,
-
смеситель,
-
мультивибратор,
-
магнитный усилитель,
-
фильтр,
-
аналоговый умножитель,
-
аналоговый компьютер,
-
согласователь импеданса и т.д.
Смотрите также: Сглаживающие фильтры и стабилизаторы напряжения
Цифровые электронные устройства работают с дискретными сигналами. Как правило, такой цифровой сигнал состоит из последовательности импульсов, значений в которой всего два – «Ложь» или «Истина» (0 или 1). В целом цифровые устройства могут быть реализованы на различных элементных базах: на электромагнитных реле, на транзисторах, на оптоэлектронных элементах, или на микросхемах.
Главным образом, современные цифровые схемы строятся из логических элементов, и могут быть связанны между собой посредством триггеров и счетчиков. Они нашли широкое применение в системах автоматизации и робототехнике, измерительных приборах, а также в системах радио и телекоммуникации.
Цифровой сигнал устойчив к помехам, его легко обрабатывать и записывать, а также передавать без искажений, что и дает электронным устройствам на этой основе неоспоримое преимущество перед аналоговыми устройствами.
К цифровым устройствам относятся:
-
триггер,
-
логический элемент,
-
счетчик,
-
компаратор,
-
генератор тактовых импульсов,
-
дешифратор,
-
шифратор,
-
мультиплексор,
-
демультиплексор,
-
сумматор,
-
полусумматор,
-
регистр,
-
арифметическо-логическое устройство,
-
микропроцессор,
-
микрокомпьютер,
-
микроконтроллер,
-
память и т.д.
Однако и у цифровых устройств есть недостатки: иногда цифровое устройство имеет более высокое энергопотребление, чем аналоговое устройство соответствующего функционала, например, в сотовых телефонах зачастую используют аналоговый интерфейс малой мощности для усиления и настройки радио-сигналов базовой станции.
Некоторые цифровые устройства дороже аналоговых. Бывает, что порча лишь одного фрагмента данных, записанных цифровым способом, приводит к искажению всего блока информации.
Смотрите также по этой теме: Аналоговая и цифровая электроника