Аналоговый и цифровой ввод/вывод
Почему вам нужно знать разницу между аналоговым и цифровым входом
Почему вам нужно различать два метода ввода?
Честно говоря, это различие важно для обработки сигналов схем.
Вы должны знать об этом, чтобы избежать неправильного объединения одной системы с другой.
Кроме того, аналоговый ввод имеет совершенно иное применение, чем цифровой ввод.
Если вы совершите ошибку, вы пойдете не в том направлении в двух наиболее важных элементах управления промышленным оборудованием:
Система распределенного управления (DCS) и программируемый логический контроллер (PLC).
Такие датчики, как абсолютные датчики, используются вместе с РСУ. DCS помогает в производственном процессе, регулируя поток материалов через завод.
Между тем, программируемый логический контроллер управляет поведением коммерческого оборудования.
Он получает сигналы (входы) от кнопок или переключателей, на которые нажимает человек.
Затем ПЛК выдает команды машинам для выполнения определенных задач, предусмотренных его программным обеспечением.
РСУ и ПЛК для цифровых и аналоговых систем — это не одно и то же.
Объяснение аналогового ввода
Информация поступает в машину с помощью аналоговых входов.
Термин «аналоговый ввод» часто называют аналоговым вводом-выводом в области информационных технологий и электроники.
Чтобы объяснить это легко, давайте возьмем в качестве примера голос человека.
Речевой ввод для записывающего устройства поступает из аналогового источника (голоса), а диктофон (машина) обрабатывает эти аналоговые данные.
Другие типы аналоговых входов:
- Животный/человеческий голос
- Атмосферные условия/климат/погода
- Температура тела
- Движение человека/животного
- Влажность
- Давление
Интерфейс необходим для приема информации от этих аналоговых сигналов или аналоговых входов.
Этот интерфейс называется устройством аналогового ввода. В нашем примере с человеческим голосом эта машина является диктофоном.
Аналоговая печатная плата
Печатные платы для аналогового ввода
Аналоговые печатные платы требуют другого подхода к управлению шумом и маршрутизации, чем цифровые печатные платы.
Проблема часто заключается в скачках тока, которые подвергаются воздействию аналоговых печатных плат.
Иногда источниками электромагнитных помех (иначе называемых «шумом») являются радиопередачи, а иногда и линии электропередач.
Для обеспечения безупречной работы необходимо правильно настроить диапазон частот аналоговой платы.
Разработка аналоговых печатных плат требует использования отдельной плоскости.
Даже обычные цифровые плоскости не должны содержать чувствительных компонентов, таких как усилители.
Кроме того, блок питания необходимо отделить от аналоговых компонентов, поскольку он может вызывать скачки напряжения.
Объяснение цифрового ввода
Вы можете считывать данные с измерительного интерфейса машины благодаря цифровому устройству ввода/вывода.
Давайте представим, что вы вводите число в банкомат.
Компьютер переводит число так, чтобы оно могло дать вам деньги.
В этом случае клавиатура, реле банкомата, используется для ввода цифрового входа.
Примечательно, что, когда мы сравниваем цифровой ввод/вывод с аналоговым вводом/выводом, цифровые имеют следующее преимущество:
- Лучшее распределение мощности
- Оптимизирован для контроля импеданса
- улучшенная устойчивость к инцидентам с электромагнитными помехами
- сохраняет исходное сообщение сигнала нетронутым.
- Низкий уровень шума
- Снижение помех между соседними каналами.
Цифровая печатная плата
Печатные платы для цифрового ввода
Цифровые печатные платы содержат больше микросхем и других высокопроизводительных платных модулей, чем аналоговые печатные платы.
ИС и BGA, установленные на них, позволяют им выполнять несколько миллиардов операций в секунду.
Цифровая печатная плата, использующая проводящие дорожки, вытравленные на ламинированной меди и расположенные между непроводящими слоями подложки, представляет собой блестящее достижение.
Цифровые печатные платы управляют электрическими компонентами и соединяют их, и продаются такими авторитетными компаниями, как наша, PCBMay.
Преобразование аналогового ввода в цифровой ввод
В этой области мы сосредоточимся на преобразовании аналоговых сигналов в цифровые. Почему же тогда это важно?
Мы живем в мире, который становится все более и более цифровым, поэтому нам необходимо преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые.
Например, снова используя иллюстрацию записи голоса, как только мы записали голос человека, мы оцифровали его.
Затем мы можем использовать цифровые машины для усиления, воспроизведения и настройки записи по своему вкусу.
Мы даже можем распространять запись голоса столько раз, сколько захотим.
Вместо того, чтобы человек постоянно повторял слова, мы можем просто использовать цифровую версию, чтобы сэкономить время и усилия.
Эту проблему можно решить с помощью аналого-цифровых преобразователей.
АЦП преобразователь
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
Преобразователи АЦП используют следующие способы преобразования аналогового сигнала в цифровой:
- Преобразование значений в наборы, чтобы аналоговая информация стала набором значений. Только значения внутри набора распознаются цифровой системой как допустимый сигнал.
- Преобразование значений в сигналы дискретного времени, которые используют только целые значения независимой переменной. Это необходимо для того, чтобы память компьютера могла хранить захваченные сигналы. Сигнал цифрового кабельного телевидения является распространенным примером, который мы можем привести.
Вы можете посмотреть на рисунок ниже, чтобы увидеть разницу дискретного времени и дискретной амплитуды на аналоговых и цифровых входах:
Дискретное время и дискретная амплитуда
Существует несколько преобразователей АЦП, которые вы можете использовать. Наиболее распространенными являются:
- Прямой тип или флэш-АЦП - широко используется в оцифровке видео.
- Двойной наклон
- Высокоточный АЦП (сигма-дельта)
- Конвейерный
- SAR (последовательное приближение)
- Полуфлеш-АЦП
Просто помните, что сбор данных улучшается благодаря инновационному использованию интегральных схем в схемах АЦП.
Данные собираются быстрее и с большей точностью. Высокопроизводительные АЦП обладают точной пропускной способностью и повышенной надежностью + воспроизводимостью.
Еще одним преимуществом является более низкая цена + более низкое энергопотребление.
Между тем, чувствительность к электромагнитным помехам снижена, что делает использование АЦП очень удобным.
Если вам когда-нибудь понадобится печатная плата для АЦП, вы можете обратиться за ней в PCBMay.
Что такое смешанный входной сигнал?
Если устройство имеет смешанный входной сигнал, вам понадобится микросхема для приема сигналов двух разных типов.
Есть два подхода к включению смешанных сигналов: первый — использование контроллеров. Они состоят из АЦП и ЦАП.
Аппаратные кодеки — это второе средство, с помощью которого смешанные сигналы становятся жизнеспособными.
Аппаратное обеспечение CODEC специально разработано для преобразования сигналов из аналоговых в цифровые потоки данных. Он также может изменить направление, преобразовывая цифровые потоки данных в аналоговые.
Этот тип аппаратного обеспечения включает функции как АЦП, так и ЦАП.
На рынке представлено несколько типов, таких как:
- Цифровой видеодекодер с ИС (тонкий четырехъядерный плоский корпус)
- IC Encoder RGB в NTSC (система на кристалле)
- Карты видеопередатчика Signage
ИС смешанных сигналов
Печатные платы для ввода смешанных сигналов
ИС, подобные названным выше, монтируются на печатных платах (печатных платах).
При создании печатных плат со смешанными сигналами необходимо соблюдать следующие рекомендации:
- Приоритетом является снижение электромагнитных помех и перекрестных шумов.
- Сосредоточьтесь на методах прокладки кабелей, используйте развязку или исключите емкость.
- В целях проводки для тренажеров необходимы конденсаторы; они должны быть подключены близко к контакту питания.
- Отделите различные типы цифровых схем от аналоговых схем.
- Придерживайтесь схемы печатной платы, и если у вас есть какие-либо сомнения, вы можете воспользоваться услугами профессиональных поставщиков услуг по проектированию печатных плат.
- Контакты должны быть как можно короче и как можно ближе к источнику питания.
- Близость источника питания к питаемому им компоненту должна учитываться при проектировании целостности питания.
- В то же время источник питания не должен находиться слишком близко к чувствительным компонентам.
- Ваша печатная плата со смешанными сигналами будет успешной при правильной координации, особенно на поверхностном проводе и шнуре питания.
Плата для смешанных сигналов
Типы печатных плат, которые могут обрабатывать смешанные сигналы:
- Двусторонняя печатная плата – некоторые простые приборы используют этот тип
- Гибкая печатная плата — они распространены в миниатюрных устройствах, таких как умные часы.
- Печатная плата из твердого золота - как те, что находятся на концевой кромке плат памяти
- HDI PCB — для приложений высокой четкости, беспроводной связи и Интернета
- Высокочастотная печатная плата - возможно, используется для автомобильных и передовых инструментов.
- Светодиодная печатная плата – реле освещения и светодиодов
- Многослойная печатная плата — от 4 до 40-слойных печатных плат
- Печатная плата с металлическим сердечником – гарантия высокой термостойкости
- Жёсткие Печатные платы - твердые доски без гибких частей
- гибко-жёсткие Печатные платы – жесткие платы с разъемами, прикрепленными к FPC
Заключение
Вы можете узнать больше о различиях между аналоговыми и цифровыми входами из нашего блога.
У нас была продолжительная дискуссия об аналоговых сигналах.
Затем мы обсудили цифровые вывески. Наконец, мы говорили о смешанных сигналах.
Для каждого из этих типов входных сигналов требуется электронное оборудование.
Эти микросхемы позже устанавливаются на печатные платы.
Мы являемся производителем печатных плат в Китае и можем предоставить вам все типы печатных плат.
Уже более 12 лет мы выполняем заказы на печатные платы, где требуются аналоговые входы.
В то же время мы производим OEM цифровые печатные платы, а также платы со смешанными сигналами.
Поскольку вы опытный покупатель печатных плат, вы ожидаете лучшего.
Производительность ваших печатных плат (аналоговых, цифровых или смешанных) не должна вас беспокоить.
По этой причине вы должны полагаться на производителя печатных плат, который имеет солидную репутацию в обеспечении удовлетворенности клиентов.
Пожалуйста, свяжитесь с нами как можно скорее, чтобы мы могли завершить разработку вашего устройства.
