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Beherrschen analoge und digitale Schaltungen: Ein Anfängerführer

2023/12/20
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Definition und Eigenschaften von analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Der Unterschied zwischen analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Die Beziehung zwischen analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Wie man die Funktionen von analogen und digitalen Schaltungen verwirklicht

Anwendung

In der Welt der Elektronik ist das Verständnis von analogen und digitalen Schaltungen von grundlegender Bedeutung.Diese Schaltungen bilden das Rückgrat aller elektronischen Geräte, von Smartphones bis hin zu Computern und allem dazwischen.Dieser Artikel bietet Anfängern einen umfassenden Leitfaden, um die Konzepte von analogen und digitalen Schaltungen zu erfassen und den Weg für die weitere Erkundung im Bereich der Elektronik zu ebnen.

Definition und Eigenschaften von analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Der Bereich der integrierten Schaltungen ist in zwei unterschiedliche Kategorien unterteilt: analoge und digitale Schaltungen.

Analoge integrierte Schaltungen sind für die Erzeugung, Verstärkung und Verarbeitung kontinuierlicher Funktionsform-Signale wie Schall, Licht und Temperatur ausgelegt.Der Begriff "analog" bezeichnet in erster Linie die proportionale Reproduktion von Spannung (oder Strom) in Bezug auf reale Signale, die aus dem griechischen Wort stammt, das "proportional" bedeutet.
Die Hauptmerkmale umfassen:

1. Die Funktion nimmt eine unendliche Anzahl von Werten an.

2. Wenn sich die Bild- und Toninformationen ändern, ändert sich auch die Wellenform des Signals.Mit anderen Worten, die Informationen in einem analogen Signal sind in ihrer Wellenform enthalten (das Muster der Informationsänderung spiegelt sich direkt in den Veränderungen der Amplitude, Frequenz und Phasen des analogen Signals wider).

3. Primäre analoge Schaltungen befassen sich hauptsächlich mit zwei Hauptaspekten: 1. Amplifikation ， 2.Signalquelle.

4. Analoge Signale besitzen Kontinuität.

Eine digital integrierte Schaltung arbeitet mit diskreten Signalen und manipuliert sie durch arithmetische und logische Funktionen.Diese Signale im Binärcode wechseln zwischen zwei logischen Zuständen: 0 und 1. Diese Fähigkeiten in der Verarbeitung erhalten sie zum Spitznamen einer digitalen Logikschaltung.

Seine Hauptmerkmale sind: Digital integrierte Schaltkreise Excel bei der Durchführung gleichzeitiger arithmetischer und logischer Operationen aufgrund ihrer binären Logikalgebra -Stiftung.Sie kümmern sich um Aufgaben wie Operationen, Vergleiche und Entscheidungsfindung und nutzen Operationen wie und oder, und nicht.

Ihre binäre Basis gewährleistet eine robuste Zuverlässigkeit, die von Strom, Temperatur oder Prozessschwankungen weitgehend nicht betroffen ist - im Gegensatz zu ihren analogen Gegenstücken.

Insbesondere die hohe Integration von digitalen Schaltkreisen erleichtert einen geringen Verbrauch mit geringem Strom.Der Schaltungsdesign, die Wartung und die Reparatur sind bemerkenswert flexibel.Fortschritte in der integrierten Schaltungstechnologie haben die Entwicklung von SSI zu VLSI vorgelegt, was Funktionen auf Systemebene ermöglicht.Das Schaltungsdesign beinhaltet häufig einfach die Verknüpfung von Standardblockeinheiten, während programmierbare Logikarrays durch Programmierung maßgeschneiderte Anforderungen gerecht werden.

Der Unterschied zwischen analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Analoge Schaltungen sind die Schaltungen, die für die Verarbeitung analogen Signale entwickelt wurden, während digitale Schaltkreise auf den Umgang mit digitalen Signalen zugeschnitten sind.Analoge Signale sind zeitliche Funktionen, die kontinuierliche Änderungen der Menge darstellen, während digitale Signale diskret sind.Da sich alle elektronischen Systeme auf bestimmte elektronische Komponenten und Schaltkreise als Fundament stützen, sind im Bereich der Signalverarbeitung sowohl die Signalerfassung als auch die Wiederherstellung analog, wobei die digitale Verarbeitung in den Zwischenstadien auftritt.Insbesondere sind analoge Schaltungen hauptsächlich dem Umgang mit analogen Signalen gewidmet, die sowohl in den Zeit- als auch in den Wert -Domänen wie Sprachsignalen Kontinuität aufweisen.Im Gegensatz dazu unterliegen digitale Signale von Natur aus, die Signalabtastung, Quantisierung und Codierung beinhalten.

Die digitale Signalübertragung verwendet ein spezifisches Codierungsschema, bei dem jede Schallintensitätsstufe mit einem eindeutigen Code übereinstimmt.Für jedes erfasste Schallproben wird der entsprechende Code gesendet.Trotz der Granularität der Schallpegel und der Stichprobenrate ist ein gewisser Verlust des ursprünglichen Signals unvermeidlich.Dies kann jedoch gelindert werden, indem die Stichprobenfrequenz - ideal, auf mehr als das Doppelte der ursprünglichen Signalfrequenz für die volle Wiederherstellung erhöht wird.Die Nuancen dieser Merkmale erfordern einen genaueren Vergleich.

Vergleich von analogen integrierten Geräten und digitalen integrierten Gerätendaten

Die Beziehung zwischen analogen Schaltungen und digitalen Schaltungen

Im Bereich der elektronischen Schaltkreise führen analoge Schaltungen die Leistung aus, um Funktionen in digitalen Schaltungen zu energetisieren und auszuführen.Diese beiden Bereiche unterscheiden sich in der Darstellung von Signalen und teilen sich jedoch eine gemeinsame Grundlage für ihre operativen Fähigkeiten.Die Manipulationen, die analoge Signale unterziehen, einschließlich Verstärkung, Filtration und Einschränkung, finden eine Resonanz im Bereich digitaler Signale.Es ist eine Binsenweisheit, dass in ihrem Kern alle digitalen Schaltkreise den grundlegenden Prinzipien der analogen Schaltung eng festhalten.

Ein komplementärer Metal-Oxid-Sämiener (CMOS) besteht aus zwei komplementären Metalloxid-Sämiener-Feld-Effekt-Transistoren (MOSFETs) mit symmetrischen und komplementären Strukturen, sodass es sowohl hohe als auch niedrige digitale Logikwerte verarbeiten kann.Das Entwurfsziel von digitalen Schaltkreisen besteht jedoch darin, digitale Signale zu verarbeiten.Die Einführung von willkürlichen analogen Signalen ohne zusätzliche Verarbeitung kann zu Quantisierungsrauschen führen.

Im Sprachgebrauch der Signaltheorie steht ein diskretes Signal als numerische Ausführungsform eines Signals an einem erkennbaren Array diskreter zeitlicher Kreuzung.Diese Nomenklatur ergibt sich aus der Prävalenz von diskreten Zeitsignalen als Proben, die aus analogen Signalen in regulären (wenn auch manchmal, zeitweise unregelmäßigen) zeitlichen Intervallen angegeben sind.Es ist erwähnenswert, dass die Begriffe "diskrete Zeit" und "digital" häufig austauschbar verwendet werden, um ein und das gleiche Signal zu beschreiben.Es wird erwähnt, dass bestimmte Theorien, die im Bereich diskreter Zeitsignale erläutert wurden, im Bereich der digitalen Signale zwar eine zwingende Anwendbarkeit finden.

Wie man die Funktionen von analogen und digitalen Schaltungen verwirklicht

Analoge Schaltungen und digitale Schaltkreise dienen beide als Träger von Signalschwankungen.In analogen Schaltungen werden die Verstärkung und Abschwächung von Signalen durch die Amplifikationseigenschaften von Komponenten erreicht, während in digitalen Schaltkreisen die Signalübertragung durch die Schalteigenschaften erreicht werden.

In analogen Schaltungen sind Änderungen in Spannung, Strom, Frequenz und Periode voneinander abhängig, während in digitalen Schaltungen Änderungen der Spannung, des Stroms, der Frequenz und des Zeitraums diskret sind.

Analoge Schaltungen können unter hohen Strom- und Hochspannungsbedingungen arbeiten, während digitale Schaltkreise unter niedrigen Spannung, niedrigem Strom und niedrigem Stromverbrauchsbedingungen arbeiten, um stabile Kontrollsignale zu erzeugen.

Anwendung

Analoge Schaltungen umfassen praktisch das gesamte Elektronikfeld, da die Implementierung der Funktionalität in einem elektronischen Schaltkreis analoge Elemente beinhaltet.

Digitale Schaltkreise und digitale Elektroniktechnologie finden weit verbreitete Anwendungen in Bereichen wie Fernsehen, Radar, Kommunikation, elektronisches Computer, automatische Steuerung, Luft- und Raumfahrt sowie verschiedene wissenschaftliche und technologische Bereiche.

Das Design analogen Schaltungen ist in der Regel schwieriger und erfordert ein höheres Maß an Fachwissen von Designern.Dies ist einer der Gründe, warum digitale Schaltungssysteme im Vergleich zu analogen Schaltungssystemen häufiger eingesetzt werden.Analoge Schaltungen erfordern häufig mehr manuelle Berechnung, und der Automatisierungsgrad des Entwurfsprozesses ist im Vergleich zu digitalen Schaltungen niedriger.

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