Analoogelektroonika

Analoogelektroonika on elektroonika haru, mis tegeleb pidevalt muutuvate elektrisignaalidega (analoogsignaalidega) ja erineb sellega digitaalelektroonikast, kus töödeldakse digitaal- ehk arvsignaale. Ümbritsevas maailmas puutuvad inimesed kokku just pidevalt muutuvate suurustega (näiteks (heli, valgus, temperatuur, rõhk), seega analoogsignaalidega. Sõna "analoogne" tuleb kreekakeelsest sõnast ἀνάλογος (analogos) ja tähendab "samalaadne", "vastav".

Analoogsignaal 

Analoogsignaali kandja kasutab mingit omadust signaali informatsiooni esitamiseks. Näiteks aneroidbaromeeter kasutab näidiku nõela pöördenurka informatsiooni esitamiseks õhurõhu muutuste kohta.

Heli salvestamisel analoogelektroonikaseadmega tekitavad helirõhu muutused mikrofoni väljundis pinge, mis muutub analoogselt helirõhu muutustega, kusjuures signaali lainekuju jääb samaks.

Analoogsignaal võib omada mistahes väärtusi oma muutumisvahemiku ulatuses. Näiteks kui signaali kasutatakse temperatuuri esitamiseks ja iga volt tähendab ühte kraadi Celsiuse skaalal, siis tähendab 10 volti 10 kraadi ja 10,1 volti 10,1 kraadi.

Rakendused 
Analoogelektroonikal on suur hulk rakendusi. Sisuliselt kõik elektroonilised süsteemid töötlevad mingis osas, peamiselt sisendis ja väljundis analoogsignaale. Mõnel juhul saadakse mõõtesignaal kohe digitaalsignaalina.

Helisüsteemid ja multimeedia 

Tõenäoliselt tuntuim näide analoogelektroonika rakenduse kohta on helivõimendussüsteem, mis koosneb mikrofonist, võimendist ja kõlarist. Mikrofon muundab heli elektrisignaaliks, võimendi tugevdab signaali piisavalt, et see annaks läbi kõlarite kuulaja(te)ni tugevama heli kui oleks andnud otse algallikast lähtuv heli.

Multimeediasüsteemid kombineerivad tihti analoog- ja digitaalelektroonikat. Heli, mis on olemuselt analoogsignaal, muundatakse mikrofoni abil elektriliseks signaaliks ja konverteeritakse analoog-digitaalmuunduri abil digitaalsignaaliks. Digitaalkujul saab selle salvestada CD-plaatidele ja muudele digitaalsetele andmekandjatele. Ettemängimisel digitaalsignaal dekodeeritakse, muudetakse analoogsignaaliks ja esitatakse läbi kõlarite. Varem laialt levinud vinüülplaatide ja helikassettide puhul salvestati andmekandjatele analoogsignaalid kas otse või enamikul juhtudel siiski neid eelnevalt kõrgekvaliteetsel kujul magnetlindile salvestades.

Osa audiofiile leiab, et vinüülplaadid ja analoogmagnetofonid annavad oluliselt loomulikuma heli, kui see on digitaalse salvestise korral. Väidetakse, et digitaalsalvestuse puhul läheb osa infost digiteerimise käigus kaduma. Kui see digitaalsete andmekandjate kasutuselevõtmise algusaegadel mõnikord nii ka oli, siis analoog-digitaalmuundamise tehnika arenedes on see probleem nihkunud tagaplaanile, ja ei tohiks enamikule kuulajatest märgatav olla. Analoog-digitaalmuundamise protsessi nüansirikkuse tõttu siin probleeme siiski tundub jätkuvat.

Meditsiin 

Analoogsignaale kasutatakse ka mitmes meditsiini diagnostika valdkonnas, näiteks ultrasonograafias ja elektrokardiogrammi puhul. Ultrasonograafia seade tekitab elektroonsete vahendite abil ultrahelisignaali, mis läbib otse saatja vastas olevad pehmed koed ja peegeldub kaugematelt ja kõvematelt kudedelt tagasi. Tagasi peegeldunud signaal muundatakse uuesti elektriliseks ja sellest signaalist tekitatakse signaalitöötluse abil piltkujutis ekraanil.

Elektrokardiogrammi ülesvõtmise seade näitab inimese südamelöökidest tulenevaid pingeimpulsse. Elektroodide abil saadud nõrka pingesignaali võimendatakse ja kuvatakse siis ekraanil ajas laotatult näivalt analoogsignaalina.

Telekommunikatsioon 

Televisiooni- ja raadioülekannete edastamiseks või salvestamiseks kasutatavad mikrofonid ja videokaamerad võtavad info (heli ja video) alguses vastu analoogsignaalidena. Varem moduleeriti ringhäälingusaadete edastamiseks kasutatud raadiolaineid otse nende võimendatud analoogsignaalidega. Tänapäeval on üle mindud nendele vastavate digitaalsignaalide edastamisel. Euroopa Liit on otsustanud, et alates 2012. aastast edastatakse liikmesriikides telesaateid digitaalselt. Eesti otsustas 2008. aastal, et 2010. aasta 1. juulil minnakse üle digitelevisioonile, ja seda ka tehti.

Telefoniliinid on sarnased muutused juba aastaid tagasi läbi teinud.

Et edastatavad või salvestatavad signaalid on oma olemuselt analoogsignaalid, siis digitaalsel kujul edastamiseks või salvestamiseks tuleb nad enne muundada numbriliseks analoog-digitaalmuunduri abil.

Signaalitöötlus 

Tänapäeval käib signaalitöötlus enamasti digitaalselt, sest digitaalelektroonika areng ja digitaalsignaali protsessorite ilmumine on selle lihtsaks ja taskukohaseks muutnud. Enne analoog-digitaalmuundurit tuleb signaal siiski läbi analoogfiltri lasta ja väga kõrgete sageduste korral on signaalitöötluseks endiselt kasutusel analoogelektroonika. Et analoog- ja digitaalelektroonika kodeerivad infot erinevalt, siis töödeldakse ka signaale erinevalt. Kõiki analoogelektroonikaga tehtavaid operatsioone, nagu võimendamine ja filtreerimine, saab teha ka digitaalelektroonika vahenditega.

Analoog- ja digitaalelektroonika võrdlus 
Kõigi analoogsüsteemide probleemiks on müra. Müraks nimetatakse signaalis sisalduvaid ning sellele lisanduvaid häireid ja muudatusi. Kui signaali kopeeritakse (vahel korduvalt) või saadetakse pika vahemaa taha, siis need juhuslikud muudatused omandavad suurema tähtsuse ja signaali kvaliteet halveneb. Informatsiooni kodeerimise iseärasuste tõttu on analoogsüsteemid müra suhtes tundlikud: väike muudatus signaalis võib tähendada olulist muudatust informatsioonis, mida signaal kannab, ja võib põhjustada infokadu.

Digitaalsignaalid omavad põhimõtteliselt ainult kahte võimalikku väärtust ning seetõttu peab häiriv signaal olema põhisignaalist palju võimsam, et tekiks viga. Digitaalsignaal jäljendab analoogsignaali seda täpsemalt, mida suurem on analoog-digitaalmuunduri diskreetimis- ehk näiduvõtusagedussagedus (vaata diskreetsignaal) ja mida suurema kahendarvuga iga näiduvõtuväärtust väljendatakse. Digitaalsed operatsioonid ise kulgevad tavaliselt signaalikaota.

Vaata ka 
 Elektrisignaal
 Diskreetsignaal
 Digitaalsignaal

Viited

Kirjandus
 
 D. I Crecraft, S Gergely. Analog Electronics: Circuits, Systems and Signal Processing Butterworth-Heinemann 2002 ISBN 0750650958.
id=av_37zMG5H4C&pg=PA9&dq=analogue+electronics+transducer#v=onepage&q=&f=false Beginning digital electronics through projects], 2001 Newnes. ISBN 0750672696.
 Hwei Piao Hsu. Schaum's outline of theory and problems of analogue and digital communications. McGraw-Hill Professional, 2003. ISBN 0071402286.
 Joseph J. Carr. Secrets of RF circuit design McGraw-Hill Professional, 2000. ISBN 0071370677.
 David B. Roe, Jay G. Wilpon . Voice communication between humans and machines, U.S. National Academy of Science Press, 1994. ISBN 0309049887.
 Wai-Kai Chen. The electrical engineering handbook, Academic Press, 2005. ISBN 0121709600.
 Paul Scherz. Practical electronics for inventors, McGraw-Hill Professional, 2006. ISBN 0071452816.

Välislingid 
 Analoogsignaal

Elektroonika