Vivemos em um mundo analógico. Há uma quantidade infinita de cores para pintar um objeto, mesmo que a diferença seja indiscernível para nossos olhos, há um número infinito de tons que podemos ouvir e há um número infinito de cheiros que podemos sentir. O tema comum entre todos esses sinais analógicos são suas infinitas possibilidades. Os sinais e objetos digitais lidam com o reino do discreto ou do finito, o que significa que há um conjunto limitado de valores. Isso pode significar apenas valores possíveis, como por exemplo, 255, 4.294.967.296 ou qualquer coisa, desde que não seja infinito. Compreender a Diferença sinal Analógico e Digital é crucial para entender como os sistemas eletrônicos funcionam e como interpretamos e processamos informações em diferentes contextos.
Trabalhar com eletrônica significa lidar com sinais, entradas e saídas analógicas e digitais. Nossos projetos eletrônicos precisam interagir de alguma forma com o mundo analógico real, mas a maioria de nossos microprocessadores, computadores e unidades lógicas são componentes puramente digitais. Esses dois tipos de sinais são como diferentes idiomas eletrônicos, alguns componentes eletrônicos são bilíngues, outros só conseguem entender e falar um dos dois. Neste tutorial, abordaremos o básico dos sinais digitais e analógicos, incluindo exemplos de cada um. Também falaremos sobre circuitos e componentes analógicos e digitais.
Sinais analógicos
Antes de irmos muito além, devemos falar um pouco sobre o que realmente é um sinal, especificamente os sinais eletrônicos. Os sinais de que estamos falando são “quantidades” variáveis no tempo, que transmitem algum tipo de informação. Na engenharia elétrica, a quantidade que varia no tempo é geralmente tensão. Então, quando falamos de sinais, pense neles como uma tensão que está mudando ao longo do tempo.
Os sinais são passados entre os dispositivos para enviar e receber informações, que podem ser vídeo, áudio ou algum tipo de dado codificado. Normalmente, os sinais são transmitidos através de fios, mas também podem passar pelo ar através de ondas de radiofrequência (RF). Os sinais de áudio, por exemplo, podem ser transferidos entre a placa de áudio e os alto-falantes do computador, enquanto os sinais de dados podem ser transmitidos pelo ar entre um tablet e um roteador WiFi.
Gráficos de sinais analógicos
Como um sinal varia ao longo do tempo, é útil plotá-lo em um gráfico em que o tempo é plotado na horizontal, eixo – x e voltagem na vertical, eixo – y . Observar um gráfico de um sinal é geralmente a maneira mais fácil de identificar se é analógico ou digital, um gráfico de tempo versus tensão de um sinal analógico deve ser suave e contínuo.
Embora esses sinais possam estar limitados a uma faixa de valores máximos e mínimos, ainda há um número infinito de valores possíveis dentro dessa faixa. Por exemplo, a tensão analógica que sai da tomada pode estar entre -120V e + 120V, mas, à medida que você aumenta a resolução cada vez mais, descobre um número infinito de valores que o sinal pode realmente ser como 64,4V , 64,42V, 64,424V e valores infinitos e cada vez mais precisos.
Exemplos de sinais analógicos
As transmissões de vídeo e áudio são frequentemente transferidas ou gravadas usando sinais analógicos. O vídeo composto que sai de um conector RCA antigo, por exemplo, é um sinal analógico codificado geralmente variando entre 0 e 1.073V. Pequenas alterações no sinal têm um efeito enorme na cor ou na localização do vídeo.
Sinais de áudio puro também são analógicos. O sinal que sai do microfone está cheio de frequências analógicas e harmônicas, que se combinam para criar uma música bonita.
Sinais Digitais
Os sinais digitais devem ter um conjunto finito de valores possíveis. O número de valores no conjunto pode estar em qualquer lugar entre dois e um número muito grande que não é infinito. Os sinais digitais mais comuns serão um dos dois valores, como 0V ou 5V. Os gráficos de tempo desses sinais parecem ondas quadradas.
Um sinal digital pode ser uma representação discreta de uma forma de onda analógica. Visto de longe, a função de onda abaixo pode parecer suave e analógica, mas quando você olha de perto, há pequenos passos discretos enquanto o sinal tenta aproximar valores.
Essa é a grande diferença entre ondas analógicas e digitais. As ondas analógicas são suaves e contínuas, as ondas digitais são tridimensionais, quadradas e discretas.
Exemplos de sinais digitais
Nem todos os sinais de áudio e vídeo são analógicos. Sinais padronizados como HDMI para vídeo e áudio, e MIDI, I2S ou AC’97 para áudio, todos transmitem digitalmente. A maioria das comunicações entre circuitos integrados é digital. Interfaces como serial, I2C e SPI transmitem dados por uma sequência codificada de ondas quadradas.
Circuitos analógicos e digitais
Eletrônica Analógica
A maioria dos componentes eletrônicos fundamentais como, resistores, capacitores, indutores, diodos , transistores e amplificadores operacionais são todos inerentemente analógicos. Os circuitos construídos com uma combinação apenas desses componentes são geralmente analógicos.
Os circuitos analógicos podem ter designs muito elegantes com muitos componentes ou podem ser muito simples, como dois resistores combinados para formar um divisor de tensão . Em geral, os circuitos analógicos são muito mais difíceis de projetar do que aqueles que realizam a mesma tarefa digitalmente.
É necessário um tipo especial de assistente de circuito analógico para projetar um receptor de rádio analógico ou um carregador de bateria analógico, no entanto, existem componentes digitais para tornar esses designs muito mais simples.
Além disso, os circuitos analógicos geralmente são muito mais suscetíveis a ruídos (pequenas variações indesejadas de tensão). Assim, pequenas alterações no nível de tensão de um sinal analógico podem produzir erros significativos durante o processamento.
Eletrônica Digital
Os circuitos digitais operam usando sinais digitais discretos. Por exemplo, esses circuitos geralmente são feitos de uma combinação de transistores e portas lógicas e, em níveis mais altos, pessoas usam microcontroladores ou outros chips de computação. Por outro lado, a maioria dos processadores, sejam eles grandes no seu computador ou pequenos microcontroladores, opera no mundo digital.
Os circuitos digitais geralmente usam um esquema binário para sinalização digital. Esses sistemas atribuem duas tensões diferentes como dois níveis lógicos diferentes, uma alta tensão, geralmente 5V, 3,3V ou 1,8V, onde representa um valor e uma baixa tensão geralmente 0V que representa o outro. Embora os circuitos digitais sejam geralmente mais fáceis de projetar, eles tendem a ser um pouco mais caros do que um circuito analógico com a mesma tarefa.
Analógico e Digital Combinado
Não é raro ver uma mistura de componentes analógicos e digitais em um circuito. Embora os microcontroladores sejam geralmente digitais, eles possuem circuitos internos que permitem a interface com circuitos analógicos, que são os conversores analógico-digitais , modulação por largura de pulso e conversores digital-analógico.
Um conversor analógico-digital (ADC) permite que um microcontrolador se conecte a um sensor analógico como, fotocélulas ou sensores de temperatura. Além disso, o conversor digital-analógico menos comum permite que um microcontrolador produza voltagens analógicas, o que é útil quando é necessário som.
Conclusão
Agora que você sabe a diferença entre sinais analógicos e digitais, sugerimos que você verifique o tutorial de Conversão de analógico para digital. Trabalhar com microcontroladores ou realmente com qualquer eletrônica baseada em lógica, significa trabalhar no mundo digital na maioria das vezes.
Em resumo, se você deseja detectar luz, temperatura ou conectar um microcontrolador a uma variedade de outros sensores analógicos, precisará saber como converter a tensão analógica que eles produzem em um valor digital. Se houver alguma dúvida ou sugestão quanto a este tutorial, não hesite em deixar um comentário abaixo.
