Фрагмент для ознакомления
2
В основе развития современного мира лежат, с одной стороны, новейшие промышленные и экономические технологии и тренды, такие как Интернет вещей, Индустрия 4.0 и «зеленая» энергетика, а с другой стороны — фундаментальные изменения образа жизни людей: электронное здравоохранение, электромобили, умные дома, умные города и социальные сети. Эти тенденции создают серьезный спрос на электронные устройства нового поколения, соответствующие высоким требованиям по износостойкости, мобильности, обеспечению связи, производительности, энергоэффективности, надежности и поддержания максимальной скорости передачи данных.
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.
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.
