Analogiaelektroniikka

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Analogiaelektroniikalla tarkoitetaan elektronisia järjestelmiä, jotka käsittelevät arvoiltaan jatkuvasti muuttuvia jännite- ja virtasignaaleja, toisin kuin digitaalielektroniikassa, jossa signaali voi saada vain tiettyjä, ennalta määriteltyjä arvoja.

Analoginen signaali[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Analoginen signaali on signaali joka voi saada mitä arvoja tahansa amplitudinsa sisällä. Esimerkiksi ilman lämpötilalle on vaikea sanoa tarkkaa arvoa, mutta pystymme tarkkailemaan nestelämpömittarin pinnankorkeutta ja saada siten tietoa lämpötilasta. Elektroninen signaali voi kuljettaa tietoa jännitteen, virran tai taajuuden muodossa. Tieto voidaan muuntaa alkuperäisestä muodostaan (kuten äänestä, valosta, lämpötilasta, paineesta, sijainnista) sähköiseen muotoon.[1]

Signaali voi saada mitä tahansa arvoja annetulla välillä. Pienikin muutos tarkasteltavassa ilmiössä saa aikaan muutoksen signaalissa. Lämpötilaa mitattaessa voidaan esimerkiksi määrittää, että yhden celsius-asteen muutos vastaisi yhden voltin muutosta.

Analogista signaalia voidaan muokata myös moduloimalla sitä, jolloin signaalin kantoaallon ominaisuuksia muutetaan. Yleisiä tapoja moduloida signaalia ovat amplitudimodulaatio (AM), taajuusmodulaatio (FM) sekä vaihemodulaatio (PM).[2]

Analogisessa äänentallennuksessa ilmanpaineen vaihtelu aiheuttaa muutoksen tallennuslaitteen läpi kulkevassa virrassa tai jännitteessä. Äänenvoimakkuuden kasvu aiheuttaa sähköisessä signaalissa amplitudin muutoksen, mutta vaihe säilyy samana.

Analogia- ja digitaalielektroniikan erot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Koska informaatio on ilmaistuna eri tavalla analogisten ja digitaalisten piirien välillä, niiden tavat käsitellä signaalia eroavat toisistaan täysin.

Ensimmäiset elektroniikan sovellukset olivat analogisia, mutta puolijohteiden ja integroitujen piirien kehittyessä digitaalitekniikka alkoi yleistymään.

Kohina[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tapa, jolla informaatio siirtyy analogisissa piireissä on alttiimpi häiriölle verrattuna digitaalisiin piireihin. Pienikin muutos signaaliin voi vaikuttaa suuresti siitä tulkittavan informaation paikkansapitävyyteen. Digitaalisessa signaalissa informaatio ilmaistaan yleensä kahdella eri signaalitasolla; pieni kohina ei muuta signaalia tarpeeksi, että informaatio muuttuisi. Häiriön on oltava noin puolet signaalin amplitudista, jotta se aiheuttaisi muutoksia informaatiossa.[3]

Tarkkuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Useat tekijät vaikuttavat signaalin tarkkuuteen, eniten kuitenkin alkuperäisessä signaalissa ja käsittelyssä syntyvä kohina. Fysikaaliset rajat vähentävät analogisen signaalin tarkkuutta. Digitaalielektroniikassa tarkkuutta pystytään kasvattamaan käyttämällä useampia bittejä signaalin kuvaamiseen; käytännössä bittien lukumäärä riippuu A/D-muuntimen ominaisuuksista, sillä digitaaliset operaatiot eivät yleensä heikennä tarkkuutta. A/D-muuntimeen tuodaan analoginen signaali, joka muuntuu digitaaliseksi signaaliksi. Se voidaan esittää bittijonona. Näitä muuntimia käytetään mm. yksinkertaisissa digitaalisissa näyttölaitteissa, kuten lämpömittareissa. Niitä voidaan käyttää myös esimerkiksi digitaalisessa äänentallennuksessa.[4]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Singmin, Andrew (2001). Beginning Digital Electronics Through Projects. Newnes, 9. ISBN 0-7506-7269-2. “Signals come from transducers...” 
  2. Miller, Mark R. (2002). Electronics the Easy Way. Barron's Educational Series, 232–239. ISBN 0-7641-1981-8. “Until the radio came along...” 
  3. Chen, Wai-Kai (2005). The electrical engineering handbook. Academic Press, 101. ISBN 0-12-170960-4. “Noise from an analog (or small-signal) perspective...” 
  4. Scherz, Paul (2006). Practical electronics for inventors. McGraw-Hill Professional, 730. ISBN 0-07-145281-8. “In order for analog devices... to communicate with digital circuits...” 

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Salste, Mikko; Porra, Veikko: Elektroniikka: sovelletun elektroniikan ja digitaalitekniikan perusteet. Otaniemi: Otakustantamo, 1973. ISBN 951-671-053-0.
  • Silvonen, Kimmo: Sähkötekniikka ja elektroniikka. Helsinki: Otatieto, 2003. ISBN 951-672-33-7.
  • Silvonen, Kimmo; Tiilikainen, Matti; Helenius Kari: Analogiaeletroniikka. Helsinki: Edita, 2004 (2002). ISBN 951-37-3839-6.