Um zu verstehen, was ein analoger Schaltkreis ist, müssen wir verstanden haben, dass es sich um einen Schaltkreis aus analoger Elektronik handelt, der analoge Signale verarbeitet und erzeugt.
Dieser Schaltkreis kann kontinuierlich variable Signale mit einer proportionalen Beziehung zwischen Spannungs- oder Stromstärke und elektrischem Signal erzeugen. Das heißt, wir können ein analoges Signal mit unterschiedlicher Skalierung erzeugen.
Was ist analoges Schaltungsdesign?
Analoge Schaltkreise nutzen viele Signalformen, um sie zu verarbeiten und in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das wir lesen und analysieren können. Manche Temperatursensoren können beispielsweise bei jeder Erfassung des Ergebnisses ein kontinuierliches Signal anzeigen.
Elektrische Signale können uns viele Informationen zu Spannung, Strom, Frequenz, Phase und vielem mehr liefern. Diese Signale werden durch einen analogen Schaltkreis mit physikalischen Formen als Eingang verarbeitet (Licht, Druckposition, Ton, Temperatur und mehr).
Anders als bei digitalen Schaltkreisen, bei denen ein Ausgangssignal nur zwei Spannungspegel hat (repräsentiert 0 und 1), erzeugt der analoge Schaltkreis ein Signal mit einem beliebigen Wert aus einem bestimmten Bereich und ist einzigartig, da er unterschiedliche Informationen liefert. Jedes Signal repräsentiert unterschiedliche Arten von Phänomenen.
Ein Temperatursensor kann durch ein elektrisches Signal mit einer proportionalen Berechnung dargestellt werden, beispielsweise kann ein Volt ein Grad Celsius darstellen. Wir können es weiter nach unseren Wünschen modifizieren, indem wir die Skalierung ändern, sagen wir, zehn Grad Celsius werden durch ein Volt dargestellt.
Nicht nur die Kodierung Informationen unterscheiden sich von digitalen Schaltkreisen, auch ihre Verarbeitungsmethode ist anders. Analoge Schaltkreise können als Verstärker, Filter, Begrenzer und mehr fungieren.
Denken Sie daran, dass wir bei der Verwendung analoger Schaltkreise auf den Rauschfaktor achten müssen. Je stärker das Rauschen, desto stärker die Störung unserer Signalverarbeitung und -ausgabe. Auf der anderen Seite wird ein digitaler Schaltkreis erst ab einem bestimmten Schwellenwert durch das Vorhandensein von Rauschen beeinträchtigt.
So entwerfen Sie analoge Schaltkreise
Analoge Schaltkreise sind im Vergleich zu digitalen Schaltkreisen normalerweise komplexer zu entwerfen. Für den Aufbau eines richtigen analogen Schaltkreises sind mehr Fähigkeiten erforderlich. Er besteht aus aktiven und passiven Komponenten wie Widerständen, Induktoren, Kondensatoren, Transistoren, Dioden und vielen mehr.
Analoge Schaltkreise können je nach Eingang entweder Wechselstrom– oder Gleichstrom Schaltkreise sein.
Ein analoger Schaltkreis arbeitet ausschließlich mit analogen Signalen, einem Signal mit kontinuierlich variablen Werten, das je nach Aufbau eine bestimmte Welle bildet.
Analogsignale ähneln im Vergleich zu digitalen Schaltkreisen unseren realen Phänomenen. Ton, Licht, Vibration und alle Dinge, die durch eine Wellenform dargestellt werden können, sind alle elektromagnetisches Spektrum. Dieses elektromagnetische Spektrum ist eine analoge Sache.
Jedes physikalische Phänomen wird mit kontinuierlichen Wellen wahrgenommen und verarbeitet, und daher ist der analoge Schaltkreis proportional zur Welt.
Es ist wirklich einfach, einen analogen Schaltkreis mit allen bekannten elektrischen Schaltkreis Elementen aufzubauen. Es ist viel einfacher, als einen digitalen Schaltkreis mit denselben Komponenten aufzubauen. Aber das bedeutet nicht, dass er keine Schwächen hat.
Wenn wir über integrierte Schaltkreise sprechen, ist ein digitaler Schaltkreis viel einfacher zu bauen, da wir digitale Komponenten kennen und wissen, wie wir ihn programmieren können. Das ist der Nachteil eines analogen Schaltkreises, er ist nicht so automatisiert wie ein digitaler Schaltkreis.
Analoge Schaltkreise sind außerdem anfällig für Rauschen in ihrer Umgebung. Ihre Fehlerrate ist aufgrund höherer Komplexität, Variabilität, eingeschränkter Bewertung der Zuverlässigkeit und geringerer Automatisierung deutlich höher und erfordert zusätzliche Analysen, um Fehler und Rauschen zu reduzieren.
Sehen Sie sich den Beispiel Schaltkreis unten an.
Dies ist das einfachste Beispiel eines Operationsverstärkers, ein invertierender Verstärker. Bevor wir einen analogen Schaltkreis entwerfen, müssen wir unsere analytischen Fähigkeiten beherrschen.
Glücklicherweise kann die Analyse eines analogen Schaltkreises effizient mit unseren bekannten elektrischen Schaltkreis Analysen wie dem Ohmschen Gesetz, den Kirchhoffschen Gesetzen, der Knotenspannung, dem Maschenstrom und vielen mehr durchgeführt werden.
Was ist der Unterschied zwischen analogen und digitalen Schaltkreisen?
Trotz der Popularität digitaler Schaltkreise werden analoge Schaltkreise immer noch in vielen Industriezweigen wie Leistungselektronik, Medizintechnik, Telekommunikation und Instrumentierung wie elektrischen Messungen verwendet.
Ein analoger Schaltkreis ist ein elektrischer Schaltkreis, der ein Signal verwendet und erzeugt, das kontinuierlich von Null bis zur maximalen Spannungsversorgung des Schaltkreises variiert. Dies ist der grundlegende Unterschied zu einem digitalen Schaltkreis, der binäre Signale verwendet, 0 oder 1.
Während ein analoger Schaltkreis kontinuierlich eine Spannung von Null bis zur maximalen Spannungsversorgung erzeugen kann, kann ein digitaler Schaltkreis nur eine Spannung von 0 oder maximal erzeugen. Mit einem digitalen Schaltkreis können wir logische Programme mit den Werten Wahr (1) und Falsch (0) generieren.
So lernen Sie den Entwurf analoger Schaltungen
Wenn wir wirklich lernen wollen, wie man einen analogen Schaltkreis entwirft, müssen wir uns mit dem wichtigen analogen integrierten Schaltkreis vertraut machen. Es handelt sich um einen Operationsverstärker oder kurz OP-Amp. Diese Komponente ist sehr vielseitig und kann je nach Konfiguration zum Aufbau vieler verschiedener analoger Schaltkreise verwendet werden.
Sehen Sie sich den Schaltkreis unten an.
Das Dreieck ist der Operationsverstärker, und aufgrund seiner Konfiguration handelt es sich um einen nicht invertierenden Operationsverstärker. Der Eingang ist nicht invertiert, da er an den Pluspol geliefert wird, während der Minuspol durch Rückkopplung von seinem Ausgang versorgt wird.
Im Gegensatz dazu invertiert ein invertierender Operationsverstärker die Eingangs Wellenform mit einer einfachen Modifikation des obigen Beispiels. Betrachten Sie die Schaltung unten.
Der Eingang wird an den Minuspol geliefert, daher wird er basierend auf unserer Konfiguration der verbleibenden Komponenten invertiert.
Operationsverstärker können weiter in folgende Teile unterteilt werden
- Summierverstärker
- Differenzverstärker
- Kaskadierter Verstärker
- Integrator Verstärker
- Differenzierung Verstärker
- Und viele mehr.
Mit fortgeschritteneren Studien und Analysen können wir Schaltung Filter sogar einfacher mit einem Operationsverstärker als aktivem Filter herstellen.
Die eigentliche Frage ist: Ist eine analoge Schaltung langsamer?
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Analogschaltkreis?
Ein Analogschaltkreis ist ein Schaltkreis, der aus einigen Komponenten und einigen einfachen ICs besteht. Ein Analogschaltkreis ist mit Sensor Geräten verbunden, um Eingangssignale aus der Umgebung zu empfangen. Dieses Signal wird verarbeitet und dargestellt.
Wo werden Analoge Schaltkreise verwendet?
Die Anwendungsgebiete von Analogen Schaltkreisen sind sehr vielfältig, beispielsweise als aktive Filter, Oszillatoren und Modulatoren. Diese Anwendungen sind sehr hilfreich, um kontinuierliche Signale in Echtzeit zu verarbeiten. Darüber hinaus können wir Analog Schaltkreise als Batterieladegerät, Stromrichter und Spannungsregler verwenden.
Was ist der Unterschied zwischen einem Analog- und einem Digital Schaltkreis?
Ein Analogschaltkreis ist ein elektrischer Schaltkreis, der ein Signal verwendet und erzeugt, das kontinuierlich von Null bis zur maximalen Spannungsversorgung des Schaltkreises variiert. Dies ist der grundlegende Unterschied zu einem Digital Schaltkreis, der binäre Signale verwendet, 0 oder 1.
Warum brauchen wir Analoge Schaltkreise?
Auch wenn sich Analoge Schaltkreise und Digitale Schaltkreise sehr unterscheiden, können wir Analog Schaltkreise verwenden, um das Analogsignal zu verarbeiten, das dann vom Digital Schaltkreis empfangen und verarbeitet wird. Einige grundlegende Elemente wie Widerstand, Induktor, Kondensator, Transistor und Operationsverstärker können einem digitalen Schaltkreis sehr helfen.
Ist analog Wechsel- oder Gleichspannung?
Von den Eingängen aus betrachtet wird der analoge Schaltkreis meist mit Gleichspannung verwendet. Das Signal wird hauptsächlich auf Gleiche Spannungsniveau dargestellt. Analoge Schaltkreise können jedoch mit Wechselspannung für Kommunikationsgeräte verwendet werden, während analoge Schaltkreise mit Gleichspannung zur Signalübertragung verwendet werden.