Devreler, tıpkı çerezler gibi, birçok farklı aromaya sahip olmasının yanında her bir devrenin amacı oldukça basit ve açıktır. Birincil hedefi, istenen çıktıya ulaşmak için elektronların yolunu kontrol etmektir. Ham formdaki elektrik akımının birçok farklı kullanım senaryosu içine kanalize edilebileceği bilinmektedir ve bunu başarmak için öncelikle iki ana yol kullanılmaktadır. Bu yollar analog devre ve bir dijital devre kullanmak şeklindedir.
Analog Devreler
Bir analog devrenin ne olduğuna girmeden önce, analog sinyalin ne olduğunu anlamaya çalışalım. Analog sinyal, bir devrenin aldığı elektronik sinyalin sürekli ve gerçek olduğunu göstermektedir. İçinde yaşadığımız gerçek dünya, sonsuz doğa ve biçimlere sahiptir, tamamen analogdur. Kokular, görsel deneyimler, işitsel pozlamalar gibi her türlü olgu düşünülmelidir, bu yüzden kombinasyonlar ve olasılıklar milyarlarca edettir. Analog sinyalleri incelemeden önce, sinyalin ne olduğu hakkında temel bir bilgi sahibi olunması gerekir. Elektrik mühendisliği açısından, sinyal zamanla değişen miktarların voltaj ve akım gibi kombinasyonu olarak tanımlanabilmektedir. Böylece, ilerledikçe, zaman içinde voltaj değişmektedir.
Analog sinyaller, sinyalin bilgilerini iletmek için bir ortamın bazı özelliklerini kullanmaktadır. Elektrik sinyalleri voltaj, akım, frekans veya toplam şarj için bilgileri temsil edebilmektedir ve sinyaller belirli bir aralıktaki herhangi bir değeri alabilmektedir. Her sinyal benzersiz ve farklı bilgiler vermektedir. Analog sinyaldeki herhangi bir değişiklik anlamlıdır ve sinyalin her seviyesi temsil ettiği fenomenin farklı bir seviyesini temsil etmektedir. Örneğin, belirli bir ortamın ortam sıcaklığını temsil etmek için kullanılan bir sinyal düşünüldüğünde bir voltun bir derece Celsius’u temsil etmesi durumunda, böyle bir sistemde 10 volt, 10 derece olarak temsil edilmektedir.
Analog devreler, op-amp, direnç, kapasitör ve diğer gerekli elektronik bileşenlerin kombinasyonu olarak tanımlanabilmektedir. Devrelerin kombinasyonu büyük ölçüde değişmektedir. Voltaj bölücü oluşturmak için iki direncin basit bir kombinasyonu veya diğer birçok bileşenle zarif bir şekilde inşa edilmiş bir örnek olabilmektedir. Kullanım durumlarında iki analog devrenin uygulaması yararlıdır ve bu aşağıdaki gibidir:
• Sinyalleri Filtreleme: Sürekli bir sinyalle uğraşırken, istenmeyen tüm olası frekans içeriğini kaldırmak için sürekli analog filtre gerekmektedir. Dijital filtreye kıyasla, maliyeti daha düşük ve kullanımı çok daha pratiktir. Sensörler: Sensörler, gerçek dünyadaki bilgileri bilgisayar veya gömülü sistem tarafından tanınabilecek verilere dönüştürmektedir. Bu bilgi gerçek dünyada mevcut değildir; bunun yerine, sensörler önce analog sinyal oluşturmaktadır ve daha sonra bunu dijital sinyallere dönüştürmektedir. Yüksek voltajlı sistemlerin aksine, sensörler düşük genliğe sahiptir ve ADC’nin tüm aralığını daha iyi kullanmak için sinyalin değerini artırmak için sinyal koşullandırmaya ihtiyaç duymaktadır.
Dijital Elektronik
Dijital elektronik, dijital sinyaller üzerinde çalışan elektroniklerdir. Bu basit ve oldukça açık olsa da, dijital sinyal hakkında temel düzeyde bilgi sahibi olunması gerekir. Dijital sinyal, verileri ayrı değerlerin bir sırası olarak temsil etmek için kullanılan bir sinyaldir. Herhangi bir zamanda, sinyal sadece bir dizi sınırlı olasılık içermektedir. Herhangi bir zamanda gerçek bağımsız değerler alabilen analog sinyallerin aksine, dijital sinyaller dijital formda aynı analog değeri temsil etmek için 0 ve 1’lerin bir kombinasyonu üzerinde çalışmaktadır.
Dijital sistem, bir sinyali temsil etmek için daha hassastır, çünkü sinyali temsil etmek için ikili kullanmaktadır. İkili sistem, herhangi bir sayı veya değeri (alfabe ve özel karakterler) 0 ve 1 kombinasyonu şeklinde ifade etme işlemi olduğundan, 0 ve 1 şeklinde bu mantığın gösterimi Boole mantığı olarak bilinmektedir. Bu, dijital devreyi daha ölçeklenebilir hale getirmektedir, çünkü bilgilerin depolanması analog sistemden çok daha doğal hale gelmektedir.
Dijital devre genellikle mantık kapıları adı verilen küçük elektronik devrelerden yapılmaktadır. Mantık geçidi genellikle geleneksel olarak transistörler olan bir veya daha fazla elektronik olarak kontrol edilen anahtardan oluşturulmaktadır. Mantık çıkışı daha sonra diğer mantık kapılarını besleyerek çalıştırabilmektedir. Bu mantıklar, birleşimsel mantığın yaratılmasına yol açan tüm mantıksal temsil biçimlerini temsil etmek için kullanılabilmektedir. Kombinasyonel mantık, bir amaca ulaşmak için çeşitli basit mantıkların birleşimidir. Her mantık geçidi belirli bir mantıksal işlevi yerine getirmek için tasarlanmıştır. Dijital elektroniklerin uygulaması çok yönlüdür ve bugün kullanılan neredeyse tüm elektronik bileşenler bir çeşit dijital elektronik modeline dayanmaktadır.
Farklılıklar
Yukarıdaki bölümler, analog ve dijital devreler arasındaki farklar hakkında oldukça net bir fikir sağlamasına rağmen, birkaç temel farklılık vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Analog devreler, yaygın olarak sürekli değerli sinyaller olarak bilinen analog sinyaller üzerinde çalışmaktadır.
• Dijital devreler, yalnızca iki seviyede olan sinyaller üzerinde işlev görmektedir, yani sıfırlar ve olanlar.
• Analog bir devrenin tasarımı zordur, çünkü devrelerin tasarımı için her bileşen elle konumlandırılmalıdır.
• Dijital devrelerin tasarımı çok basittir, çünkü otomasyon tekniği çeşitli devre tasarımı seviyelerinde yararlı olabilmektedir.
• İşleme başlamadan önce giriş sinyallerinin değiştirilmesi gerekmemektedir; devre doğrudan farklı mantıksal işlemleri yürütmekte ve bir analog çıkış üretmektedir.
• Dijital devrelerde, önce analog bir forma dönüşüm yapılır sonra giriş sinyalleri işlenmektedir, bu demek oluyor ki dijital devre yalnız dijital sinyallerin işlenmesi ile elde edilmekte ve sonrasında tekrar dijital sinyallerden analog sinyallere (D / A) değiştirilen çıkış üretmektedir. Böylece çıktı bireyler tarafından anlaşılabilecek alakalı sonuçlar vermektedir.
• Analog devreler genellikle rutin olarak yapılmaktadır ve esneklikten yoksundur.
• Dijital devreler yüksek derecede esnekliğe sahiptir.
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu