سیگنال آنالوگ نحوه عملکرد و کاربرد (مخابرات) مهندسی برق _ الکترونیک
نویسنده: دکتر (افشین رشید )
نکته مهم : مدارهای آنالوگ معمولا به نویز (تغییرات کوچک و ناخواسته در ولتاژ) خیلی حساس هستند. یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند خطاهای زیادی را در عملکرد به همراه داشته باشد.
دنیای ما یک دنیای آنالوگ است. بینهایت تن صدا وجود دارد که می‌توانیم بشنویم،
سیگنال‌ها و اشیای دیجیتال در محدوده‌ای تهی و متناهی قرار دارند، یعنی تعداد مقدارهایی که می‌توانند داشته باشند محدود است. آن‌ها می‌توانند فقط دو، 255، 4,249,967,296 و یا هر تعداد مقدار دیگری داشته باشند؛ فرقی نمی‌کند، با این حال محدود هستند
تعریف سیگنال
قبل از اینکه وارد موضوع شویم، باید اول ببینیم اصلا سیگنال، به ویژه سیگنال الکترونیک، دقیقاً چیست (این سیگنال با سیگنال‌های ترافیکی و سیگنال‌های برقراری ارتباط و … اشتباه گرفته نشود). سیگنال‌هایی که ما داریم راجع به آن صحبت می‌کنیم مقادیری هستند که در طول زمان ثابت نیستند و نوعی اطلاعات را منتقل می‌کنند. در مهندسی برق به این مقادیر متغیر در زمان معمولا ولتاژ گفته میشود (یا در برخی جاها به آن جریان می‌گویند). پس هرکجا حرف از سیگنال زدیم، به ولتاژهایی فکر کنید که در طول زمان در حال تغییر هستند.
سیگنال‌ها بین دستگاها رفت و آمد می‌کنند تا اطلاعات را منتقل کنند، که این اطلاعات می‌توانند ویدیو، صوت یا نوعی داده‌ی رمزنگاری شده باشد. معمولا این سیگنال‌ها توسط سیم‌ها منتقل می‌شوند، ولی همچنین می‌توان آن‌ها را از طریق هوا توسط امواج رادیویی نیز منتقل کرد؛ مثلا سیگنال‌های صوتی ممکن است بین کارت صدای رایانه شما و بلندگوها جابه‌جا شوند، درحالی که سیگنال‌های اینترنت در هوا بین تبلت و روتر وای‌فای رد و بدل می‌شوند
گراف سیگنال آنالوگ
از آنجایی که سیگنال‌ها در طول زمان متفاوت هستند، بهتر است که آن‌ها را برروی گراف‌هایی بکشیم که خط افقی در مدار xها نشان دهنده‌ی زمان و خط عمودی در مدار yها نشان دهنده‌ی ولتاژ باشد. نگاه کردن به گراف سیگنال معمولا ساده‌ترین راه برای تشخیص آنالوگ یا دیجیتال بودن سیگنال است. یک گراف زمان-ولتاژ آنالوگ باید نرم و دنباله‌دار باشد
سیگنال آنالوگ چگونه اندازه گیری میشود
سیگنال آنالوگ در طی هر بازه T نمونه‌برداری میشود. مهم‌ترین عامل در نمونه‌برداری نرخ مربوط به نمونه‌برداری سیگنال آنالوگ است. بر اساس قضیه Nyquist، نرخ نمونه‌برداری باید دست‌کم دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال باشد.
مثال برای سیگنال‌های آنالوگ
سیگنال‌های ویدیو و صوت معمولا در نوع آنالوگ ثبت و منتقل می‌شوند. برای مثال سیگنال‌های ویدیویی که توسط سیم‌های قدیمی RCA (سیم‌های سه شاخه‌ی زرد و قرمز و سفید) منتقل می‌شوند، توسط سیگنال‌های آنالوگی بین 0 تا 0/073 ولت منتقل می‌شوند. کوچکترین تغییری در این سیگنال‌ها می‌تواند تاثیر بزرگی برروی رنگ و محل فیلم داشته باشد.
مدارهای آنالوگ معمولا از ترکیب پیچیده‌ی تقویت‌کننده‌ها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای پایه‌ی الکترونیک تشکیل شده‌اند.
مدارهای آنالوگ می‌توانند با تعداد زیادی از اجزا، طراحی شیکی را ارائه دهند، و یا می‌توانند خیلی ساده باشند، مثل دو تا مقاومت که با هم ترکیب می‌شوند تا یک کاهش‌دهنده ولتاژ را شکل دهند. ولی به طور کلی، طراحی مدارهای آنالوگ خیلی سختتر از طراحی مدارهای دیجیتال است. طراحی یک مدار آنالوگ گیرنده رادیویی و یا شارژر باتری، کار هر کسی نیست. در واقع تجهیزات دیجیتال برای این ساخته شده‌اند که کار طراحی را خیلی ساده‌تر کنند
نویسنده: دکتر (افشین رشید )