مدارهای آنالوگ در الکترونیک – علیرضا محمودی فرد

طبق گزارش فرا اقتصاد بین الملل، مدارهای آنالوگ، کاربردهای زیادی را تاکنون در صنعت الکترونیک داشته‌اند؛ با اینکه این مدارها بسیاری از جایگاه‌های خود را امروزه به مدارهای دیجیتال داده‌اند، ولی هنوز هم در کاربردهایی استفاده می‌شوند.

تعریف مدار آنالوگ

مدار آنالوگ به دسته‌ای از مدارهای الکترونیکی اطلاق می‌شود که با سیگنال‌های پیوسته کار می‌کنند؛ در مقابل، مدارهای دیجیتال از سیگنال‌های گسسته یا باینری استفاده می‌کنند. سیگنال‌های آنالوگ شامل اطلاعاتی هستند که به‌صورت پیوسته در طول زمان تغییر می‌کنند، مانند ولتاژ و جریان.

اجزای تشکیل‌دهنده مدارهای آنالوگ

مقاومت‌ها: برای تنظیم و کنترل جریان و ولتاژ در مدار.

خازن‌ها: برای ذخیره‌سازی و فیلتر کردن سیگنال‌ها.

سلف‌ها: برای تشکیل مدارهای فیلتر و نیز ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی.

تقویت‌کننده‌های عملیاتی (Op-Amps): برای تقویت و پردازش سیگنال‌های آنالوگ.

دیودها و ترانزیستورها: برای سوئیچینگ و تقویت سیگنال‌ها.

عملکرد مدارهای آنالوگ

مدارهای آنالوگ به‌طور معمول شامل پردازش سیگنال‌های ورودی، تقویت آن‌ها و خروجی آن‌ها به‌صورت مشاهده‌پذیر می‌باشند. برخی کاربردهای رایج این مدارها شامل موارد زیر است:

تقویت صدا: مدارهای آنالوگ در سیستم‌های صوتی برای تقویت سیگنال‌های صوتی و تبدیل آن‌ها به خروجی قوی‌تر بسیار مهم هستند.

مدارهای فیلتر: این مدارها می‌توانند سیگنال‌های ناخواسته را حذف کنند، یا سیگنال‌های مطلوب را تقویت نمایند. فیلترهای پایین‌گذر (low-pass filter)، بالاگذر (high-pass filter)، میان‌گذر (Band-pass filter) و میان‌نگذر (Band-reject filter)، نمونه‌های معروفی از این دسته هستند.

سیستم‌های کنترلی: در سیستم‌های کنترلی آنالوگ، به‌ویژه در صنعت، از مدارهای آنالوگ برای کنترل و نظارت بر پارامترهایی مانند دما، فشار و جریان استفاده می‌شود.

سیگنال‌های حسگر: بیشتر حسگرها مانند حسگرهای دما، فشار و نور، سیگنال‌های آنالوگ تولید می‌کنند که پس از پردازش، قابل استفاده هستند.

مزایای مدارهای آنالوگ

طبیعت پیوسته: توانایی پردازش سیگنال‌های پیوسته، که کیفیت صدا و تصویر بالاتری تولید می‌کند.

سادگی: طراحی مدارهای آنالوگ معمولاً ساده‌تر از مدارهای دیجیتال است، به‌ویژه در کاربردهای ابتدایی.

معایب مدارهای آنالوگ

حساسیت به نویز: سیگنال‌های آنالوگ بیشتر تحت‌تأثیر نویز قرار می‌گیرند، که می‌تواند کیفیت عملکرد را کاهش دهد.

عدم قابلیت پردازش برای دقت بالا: مدارهای آنالوگ معمولاً قادر به پردازش سیگنال‌ها با دقت بسیار بالا نمی‌باشند.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

مدارهای آنالوگ، نقش کلیدی در دنیای الکترونیک دارند و هنوز هم در بسیاری از سیستم‌ها، به‌ویژه در عرصه صوت و تصویر و کنترل صنعتی، کاربردهای وسیعی دارند. فهم عمیق از ساختار، اجزاء و عملکرد این مدارها به طراحی و ساخت سیستم‌های الکترونیکی کمک می‌کند و به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهد که بهترین راه‌حل‌ها را برای نیازهای مختلف ارائه دهند. با وجود پیشرفت‌های فناوری دیجیتال، مدارهای آنالوگ همچنان جایگاه خود را در بسیاری از حوزه‌ها حفظ کرده‌اند.

علیرضا محمودی فرد – مدرس درس آزمایشگاه سیستم‌های انرژی الکتریکی در دانشگاه و مشاور مدیرعامل در امور فناوری اطلاعات و ارتباطات شرکت فناوری و مهندسی پرتو صنعت طلایی