2. Классификация электронных устройств.

Электронные устройства по способу формирования и обработки сигналов делятся на два больших класса – аналоговые и дискретные (импульсные).

Аналоговые электронные устройства(АЭУ) предназначены для обработки электрических сигналов, которые являются непрерывной функцией времениy=f(t) или другой физической величины. К достоинствам АЭУ относятся простота схем и высокое быстродействие, к недостаткамнизкая помехоустойчивость, зависимость от внешних воздействий, трудность хранения аналоговой информации, низкая энергетическая эффективность.

Дискретные электронные устройства(ДЭУ) предназначены для обработки электрических сигналов импульсной формы, которые могут быть получены путем квантования аналогового сигнала по времени и амплитуде. Квантованием называется процесс замены непрерывного (аналогового) сигнала его значениями в определенные моменты времени.

Достоинствами ДЭУ являются:

использование ключевого режима работы схемы;

высокая импульсная мощность;

более высокая по сравнению с аналоговой системой обработки стабильность и помехоустойчивость.

К недостаткам относят частичную потерю информации.

Дискретные электронные устройства подразделяются на три вида - импульсные, релейные и цифровые.

Импульсные электронные устройства (ИЭУ) используют квантование сигнала в виде функции времени в импульсную последовательность, как правило, неизменной частоты. Процесс преобразования аналогового сигнала в импульсную последовательность называется импульсной модуляцией. На практике наибольшее распространение получили следующие виды модуляции:

амплитудно-импульсная (АИМ);

широтно-импульсная (ШИМ);

фазо-импульсная (ФИМ).

При АИМ изменяемым параметром является амплитуда, т. е. амплитуда импульсов в отдельные моменты времени соответствует амплитуде аналогового модулирующего сигнала U(t).U(nT_K) =fn(Tх)(рис. 1.1, а).

При широтно-импульсной модуляции информационным параметром является длительность импульса ширина импульса (рис. 1.1, в). t_и=fx(nTк).

U(t)

а

t

Рис. 2. Квантование по времени и уровню

t

Рис. 3. Цифровое кодирование сигнала

t

г

₂

₁

Рис. 1. Квантование сигнала в импульсную последовательность

Для характеристики ШИМ могут быть использованы -совокупность импульсной последовательности, которая определяется как отношениеили коэффициент заполнения Кз = 1/.

При фазо-импульсной модуляции изменяемым (модулируемым) параметром является расстояние между импульсами исходной последовательности и импульсами модулированного сигнала (рис. 1, г). =fХ(nTк).

Релейные электронные устройства (РЭУ) обеспечивают квантование исходного аналогового сигналаU(t) по уровню и преобразуют его в ступенчатый сигнал (рис. 2).

Изменение уровня сигнала происходит в произвольные моменты времени, определяемые ограничениями nhи параметрамиU(t). Амплитуды сигнала РЭУ иU(t) совпадают в отдельные моменты времени (рис. 2). РЭУ используются преимущественно в силовой преобразовательной технике и по сравнению с импульсными устройствами обладают более высоким быстродействием.

Цифровые электронные устройства (ЦЭУ) обеспечивают квантование входного сигналаU(t) как по времени, так и по амплитуде, поэтому в дискретные моменты времени цифровые сигналы приближенно соответствуют аналоговомуU(t), рис. 3. Чем больше уровней дискретизации, тем точнее будут соответствовать ЦС аналоговым.

Процесс преобразования дискретных уровней сигнала в числовые значения называется кодированием, а последовательность полученных чисел кодом сигнала. Таким образом, последовательность преобразования сигнала можно заменить последовательностью обработки кодов сигнала. Устройства, обеспечивающие преобразование, передачу и обработку кодов (кодированной информации, которая определенным образом связана с аналоговым сигналом), называются цифровыми устройствами.

Достоинства ЦЭУ:

высокая помехоустойчивость;

высокая надежность;

возможность длительного хранения информации без ее потери;

энергетическая эффективность;

высокая технологичность и повторяемость устройств, практически не требующая настройки.

Недостатки ЦЭУ:

низкое быстродействие по сравнению с АЭУ;

частичная потеря информации;

работа, как правило, не в реальном времени;

низкая точность.