تفاوت مدار آنالوگ و دیجیتال

یکی از کاربردهای مدارهای دیجیتال و آنالوگ، انتقال اطلاعاتی مانند نور و صورت از یک محیط به صورت سیگنال‌های متغیر و پیوسته است. مدارهای آنالوگ می‌توانند این سیگنال‌ها را مستقیماً ارسال کنند، درحالی‌که مدارهای دیجیتال، سیگنال‌های آنالوگ را ببه صورت دوره‌ای ارزیابی می‌کنند و مقدار را تغییر می‌دهند.

، مدارهای آنالوگ می‌توانند سیگنال‌ها را مستقیماً ارسال کنند، درحالی‌که یک مدار دیجیتال باید اطلاعات را دوباره به سیگنال آنالوگ تبدیل کند سپس آن را ارسال کند. کار یک مدار آنالوگ را می‌توان با استفاده از یک‌ شکل موج معمولی برای تبدیل، ذخیره و تقویت سیگنال‌ها انجام داد، درحالی‌که یک مدار دیجیتال کل موج را به سیگنال‌های پالسی تبدیل می‌کند. این مقاله توضیح می‌دهد که چه تفاوتی بین مدار آنالوگ و دیجیتال وجود دارد.

مدار آنالوگ

بسیاری از اجزای تجهیزات الکترونیکی، مانند مقاومت، خازن، دیود سلف و … خاصیت آنالوگ دارند. مدارهایی که با استفاده از این المان‌ها ساخته می‌‌شوند همگی آنالوگ هستند‌. مدار الکترونیکی آنالوگ حاوی یک سیگنال آنالوگ با سیگنال پیوسته متغیر است. از مدارهای آنالوگ می‌توان برای تبدیل سیگنال اصلی به فرمت دیگری مانند سیگنال دیجیتال استفاده کرد.

مدارهای آنالوگ همچنین می‌توانند به طور ناخواسته سیگنال‌ها را تغییر دهند، به‌عنوان‌مثال با اضافه‌کردن نویز. مدارهای آنالوگ به دودسته تقسیم می‌شوند، مدار آنالوگ فعال و مدار آنالوگ غیرفعال، درمدارهای آنالوگ فعال انرژی الکتریکی را برای دست‌یابی به اهداف طراح استفاده می‌کنند، درحالی‌که مدارهای غیرفعال، انرژی الکتریکی خارجی مصرف نمی‌کنند.

مدار دیجیتال

یک مدار دیجیتال، با سیگنال‌‌های دیجیتال و گسسته کار می‌‌کند. این مدارها معمولاً ترکیبی از ترانزیستور و گیت‌‌های منطقی (خود این گیت‌‌ها هم معمولاً از ترانزیستور و مقاومت تشکیل شده‌‌اند) هستند یا این که از میکروکنترلرها و تراشه‌‌های دیگر تشکیل شده‌‌اند. بسیاری از پردازنده‌‌ها، خواه میکروکنترلرهای کوچک یا پردازنده‌‌های قدرتمند کامپیوتری، به‌صورت دیجیتال کار می‌‌کنند.

تفاوت مدار آنالوگ و دیجیتال

مدارهای آنالوگ هم می‌‌توانند ساختار و طراحی بسیار پیچیده‌‌ای داشته باشند و هم می‌‌توانند بسیار ساده باشند؛ مثلاً یک مدار با دو مقاومت می‌‌تواند یک تقسیم‌‌کننده ولتاژ ساده باشد که به‌ صورت آنالوگ کار می‌‌کند. به‌ طور کلی، مدارهای آنالوگ در مقایسه با مدارهای دیجیتال با عملکرد مشابه، ساختار بسیار پیچیده‌‌تری دارند.

به‌ عنوان‌ مثال طراحی و ساخت یک رادیو آنالوگ، دانش و مهارت بسیار زیادی می‌‌طلبد. در حالی‌ که ساخت همان رادیو به شکل دیجیتالی، آن‌قدر هم پیچیدگی ندارد. علاوه بر این، مدارهای آنالوگ نسبت به نویز (تغییرات اندک و نامطلوب در ولتاژ)، بسیار حساس هستند. تغییرات اندک در ولتاژ مدارهای آنالوگ می‌‌تواند خطاهای بسیار بزرگی را رقم بزند.

کارکرد مدارهای آنالوگ و دیجیتال

کار یک مدار آنالوگ را می‌توان با شکل موج‌های معمولی انجام داد و آن‌ها را تغییر داد. به‌ عنوان‌ مثال در مدار آنالوگ از میکروفونی استفاده می‌شود که امواج صوتی را به امواج الکتریکی آنالوگ تبدیل می‌کند. این سیگنال‌ها را می‌توان روی نوار ذخیره کرد سپس در یک تقویت‌کننده‌ی آنالوگ تقویت کرد و در آخر توسط یک بلندگو به امواج صوتی مرتبط تبدیل نمود.

یک مدار دیجیتال برای تبدیل امواج به امواج پالسی استفاده می‌شود. شکل موج را هزاران بار در ثانیه اندازه‌گیری می‌کند و داده‌ها را به‌صورت باینری ذخیره می‌کند. به‌ عنوان‌ مثال، یک سیگنال ممکن است ۲٫۴ ولت بعد از ۱۲ میلی‌ثانیه و ۲٫۶ ولت بعد از ۱۴ میلی‌ثانیه بالا باشد. این مدار ولت‌ها و زمان‌ها را به داده‌های باینری تبدیل می‌کند و امواج به‌صورت یک سری صفر و یک می‌شوند. هنگامی‌ که به مدار تولید صدا از بلندگو نیاز است، سیگنال O/P تولید می‌کند که در ۱۲ میلی‌ثانیه ۲٫۴ و در ۱۴ میلی‌ثانیه در ۲٫۶ ولت است، مشابه موج اصلی.

کارایی یک مدار

کارایی یک مدار عمدتاً به این بستگی دارد که چقدر سریع می‌تواند نتیجه بگیرد و چقدر انرژی مصرف می‌کند. این مدارها قبل از اینکه بتوانند کار خود را انجام دهند باید منتظر موجی باشند تا یک چرخه را کامل کند و آن‌ها به قدرت کافی برای ایجاد موج نیاز دارند. در بیشتر کاربردها، مدارهای آنالوگ کندتر هستند و نسبت به مدارهای دیجیتال به توان بیشتری نیاز دارند.

عملکرد و دقت

عملکرد مدارهای آنالوگ به طراحی بستگی دارد. آنها مستعد نقص در طراحی، تغییرات ناشی از قدیمی‌شدن قطعات و تأثیرات خارجی مانند نویز الکتریکی هستند. مدارهای دیجیتال فقط باید مسیر پالس‌های خود را حفظ کنند. حتی اگر تعداد زیادی پالس ناپدید شوند، تنها تعداد کمی‌ از هزاران قدر تحت‌تأثیر قرار می‌گیرند. در نتیجه، این مدارها دقیق‌تر هستند و می‌توانند i/ps خود را بادقت بیشتری تکرار کنند.

تفاوت مدار آنالوگ و دیجیتال

مدارهای دیجیتال با سیگنال‌هایی کار می‌کنند که به‌ سادگی در دو سطح صفر و یک باینری وجود دارند. طراحی یک مدار آنالوگ دشوار است زیرا هر جزء باید با دست قرار گیرد تا مدارها طراحی شود. طراحی مدار دیجیتال بسیار آسان است زیرا فناوری اتوماسیون می‌تواند در سطوح مختلف طراحی مدار مفید باشد. هیچ تغییری در سیگنال‌های ورودی/خروجی قبل از پردازش لازم نیست. مدار به طور مستقیم عملیات منطقی مختلفی را انجام می‌دهد و یک O/P آنالوگ تولید می‌کند.

در مدارهای دیجیتال، سیگنال‌های I/P قبل از پردازش از آنالوگ به دیجیتال (A/D) تغییر می‌کنند، یعنی مدار دیجیتال فقط با پردازش سیگنال‌های دیجیتال به دست می‌آید و o/p تولید می‌کند که دوباره از دیجیتال به سیگنال‌های آنالوگ می‌رسد. D/A به عقب برگردانده می‌شود تا o/p نتایج مرتبطی را ارائه دهد که برای افراد قابل‌ درک باشد. مدارهای آنالوگ معمولاً به طور معمول ساخته می‌شوند و انعطاف‌پذیر نیستند اما مدارهای دیجیتال از خاصیت ارتجاعی بالایی برخوردار هستند.

این مقاله مدارهای الکترونیکی آنالوگ، مدارهای الکترونیکی دیجیتال و تفاوت مدارهای آنالوگ و دیجیتال را توضیح داد. امیدواریم این مفاهیم را بهتر درک کرده باشید.