Сравнительная оценка аналоговых, импульсных и цифровых устройств

Аналоговые устройства.

Импульсные устройства.

Цифровые устройства.

Точность отражения информации с помощью сигналов

Теоретически максимально достижимая точность, так как информационные процессы имеют непрерывный характер. Примером может служить микрофон, который является датчиком звуковой информации.

Отсутствует квантование по уровню, что обеспечивает меньшую ошибку по сравнению с цифровыми сигналами.

Цифровые сигналы получаются дискретизацией аналоговых сигналов по времени и квантованием, но уровню. Поэтому информация отображается с ошибкой в виде «шумов квантования». Минимальный шаг квантования огранивается максимальной разрядностью кодовых слов, обрабатываемых цифровой системой.

Точность выполняемой функции (операции)

Имеют ограниченную точность, что обусловлено влиянием дестабилизирующих факторов (температуры, давления, действия внешних полей и др.) на режимы работы устройства. Например, нелинейными искажениями может быть вызвано смещение рабочей точки на характеристике транзистора.

Имеют более высокую точность но отношению к аналоговым устройствам. Однако также сказывается влияние дестабилизирующих факторов. Например, формирование прямоугольных импульсов с помощью мультивибратора не позволяет получить высокой стабильности периода колебаний.

Имеют наиболее высокую точность благодаря двухуровневому кодированию.

Быстродействие

Обладают наиболее высоким быстродействием, так как для выполнения функционального преобразования используется непосредственно аналоговый сигнал, несущий информацию.

Импульсные сигналы имеют более высокую скорость изменения, поэтому импульсные устройства уступают по быстродействию аналоговым устройствам (если используется одинаковая элементная база).

Теоретически уступают по быстродействию аналоговым устройствам из-за необходимости перехода от аналоговой формы к цифровой и обратно. Однако благодаря успехам, достигнутым в технологии интегральных схем, вся обработка информации может выполняться на одном кристалле с тактовыми частотами, превышающими 1 ГГц. Кроме того, широко используются возможности одновременного выполнения большого числа операций.

Аналоговые устройства.

Импульсные устройства.

Цифровые устройства.

Помехоустойчивость

Низкая помехоустойчивость, что обусловлено непрерывным характером аналоговых сигналов и шумов.

Более высокая помехоустойчивость, так как сокращается время, в течение которого помеха может влиять на передаваемый сигнал.

Высокая помехоустойчивость, что обусловлено достаточно высоким перепадом уровней между логическими нулем и единицей.

Унификация

Для преобразования АС используется широкий набор разнотипных узлов: усилители, автогенераторы, преобразователи частоты, модуляторы, детекторы и др. При этом один и гот же функциональный узел может иметь множество схемных решений. Например, частотный детектор может быть построен на основе амплитудного или фазового детектора. Разнообразие схемных решений препятствует унификации аналоговых устройств.

Занимают промежуточное положение между аналоговыми и цифровыми устройствами.

Основой для построения цифровых устройств служит ограниченный набор элементарных функциональных узлов — логических элементов. Принципиально любое цифровое устройство может быть реализовано на одном элементе, например на логическом элементе И-НЕ, что способствует широкой унификации цифровых устройств.

Микросхемы и их применение для построения устройств

Для построения аналоговых устройств используются аналоговые микросхемы (гибридные и полупроводниковые), представляющие собой более или менее завершенные заготовки функциональных узлов. Чтобы придать устройству законченную форму, необходимо использовать большое количество навесных элементов (конденсаторов, резисторов, фильтров и др.).

Для построения импульсных устройств используются цифровые интегральные схемы малой и средней степени интеграции.

При этом требуется значительно меньшее количество навесных элементов.

Для построения цифровых устройств используются цифровые интегральные схемы всех категорий: малые, средние, большие и сверхбольшие. При этом требуется минимальное количество навесных элементов. В большинстве случаев интегральная схема представляет собой завершенный функциональный узел. Цифровые микросхемы имеют менее жесткие допуски на параметры, что позволяет обходиться без точных регулировок. Число контро;

Аналоговые устройства.

Импульсные устройства.

Цифровые устройства.

лируемых параметров ограничено, и имеется достаточно полная информация о них в справочной литературе.

Хранение результатов обработки информации

Требуют создания отдельных устройств для хранения аналоговой и импульсной информации (сигналов). Наиболее часто применяют накопители на магнитной ленте.

Имеется широкий и разнообразный комплекс средств для хранения цифровой информации: постоянные, статические и динамические полупроводниковые запоминающие устройства, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, накопители на оптических дисках.

Массогабаритные показатели

Самые высокие.

Средние.

Самые низкие.

Надежность

Самая низкая.

Средняя.

Самая высокая.

Стоимость

Самая высокая.

Средняя.

Самая низкая.

Основные области применения

Радиовещание, телевидение, космическая связь, измерительная техника, бытовая аппаратура и др. Во многих областях аналоговые устройства вытесняются цифровыми

Телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, источники вторичного электропитания и др. Находят менее широкое применение по сравнению с аналоговыми и цифровыми устройствами.

Наиболее широкая сфера применения: вычислительная техника, пром ы ш л е н н ая, а в го м ат и ка, устройства связи и обработки данных, бытовая аппаратура.