Analogue electronics
ڈیجیٹل الیکٹرانکس کے برعکس اینالاگ الیکٹرانکس () مسلسل متغیر سگنل والے الیکٹرانک سسٹم ہیں، جہاں سگنل عام طور پر صرف دو درجے لیتے ہیں۔ "اینالاگ" کی اصطلاح سگنل اور وولٹیج یا کرنٹ کے درمیان متناسب تعلق کو بیان کرتی ہے جو سگنل کی نمائندگی کرتا ہے۔ لفظ اینالاگ یونانی لفظ سے ماخوذ ہے جس کا مطلب "متناسب" ہے۔ اینالاگ سگنل ایک اینالاگ سگنل سگنل کی معلومات کو پہنچانے کے لیے میڈیم کی کچھ خاصیت کا استعمال کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک اینیرائڈ بیرومیٹر ماحولیاتی دباؤ میں ہونے والی تبدیلیوں کی معلومات پہنچانے کے لیے اشارے کے طور پر ایک سکڑتے ہوئے اور پھیلتے ہوئے خانے کے اوپر سوئی کی کونیی پوزیشن کا استعمال کرتا ہے۔ برقی اشارے اپنے وولٹیج، کرنٹ، فریکوئنسی، یا کل چارج کو تبدیل کر کے معلومات کی نمائندگی کر سکتے ہیں۔ معلومات کو ٹرانسڈیوسر کے ذریعے کسی دوسری جسمانی شکل (جیسے آواز، روشنی، درجہ حرارت، دباؤ، پوزیشن) سے برقی سگنل میں تبدیل کیا جاتا ہے جو ایک قسم کی توانائی کو دوسرے میں تبدیل کرتا ہے (جیسے۔ مائکروفون)۔ سگنلز ایک دی گئی رینج سے کوئی بھی قدر لیتے ہیں، اور ہر منفرد سگنل ویلیو مختلف معلومات کی نمائندگی کرتی ہے۔ سگنل میں کوئی بھی تبدیلی بامعنی ہے، اور سگنل کی ہر سطح اس رجحان کی ایک مختلف سطح کی نمائندگی کرتی ہے جس کی وہ نمائندگی کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، فرض کریں کہ سگنل درجہ حرارت کی نمائندگی کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے، جس میں ایک وولٹ ایک ڈگری سیلسیس کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس طرح کے نظام میں، 10 وولٹ 10 ڈگری کی نمائندگی کرے گا، اور 10.1 وولٹ 10.1 ڈگری کی نمائندگی کرے گا۔ اینالاگ سگنل پہنچانے کا ایک اور طریقہ ماڈیولیشن کا استعمال کرنا ہے۔ اس میں، کچھ بیس کیریئر سگنل کی خصوصیات میں سے ایک میں تبدیلی آتی ہے: طول و عرض ماڈیولیشن (اے ایم) میں ماخذ کی معلومات کے ذریعہ سینوسائڈل وولٹیج لہر کے طول و عرض کو تبدیل کرنا شامل ہے، فریکوئنسی ماڈیولیشن (ایف ایم) تعدد کو تبدیل کرتا ہے۔ دیگر تکنیکیں، جیسے فیز ماڈیولیشن یا کیریئر سگنل کے فیز کو تبدیل کرنا، بھی استعمال کی جاتی ہیں۔ اینالاگ ساؤنڈ ریکارڈنگ میں، مائکروفون سے ٹکرانے والی آواز کے دباؤ میں تغیر اس سے گزرنے والے کرنٹ یا اس کے پار وولٹیج میں اسی طرح کی تغیر پیدا کرتا ہے۔ آواز کے حجم میں اضافہ اسی لہر کی شکل یا شکل کو برقرار رکھتے ہوئے کرنٹ یا وولٹیج کے اتار چڑھاؤ کو متناسب طور پر بڑھانے کا سبب بنتا ہے۔ مکینیکل، نیومیٹک، ہائیڈرولک اور دیگر نظام بھی اینالاگ سگنلز کا استعمال کر سکتے ہیں۔ موروثی شور اینالاگ نظام میں ہمیشہ ایسا شور شامل ہوتا ہے جو بے ترتیب خلل یا تغیرات ہوتے ہیں، کچھ جوہری ذرات کے بے ترتیب تھرمل کمپن کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ چونکہ اینالاگ سگنل کے تمام تغیرات اہم ہوتے ہیں، اس لیے کوئی بھی خلل اصل سگنل میں تبدیلی کے برابر ہوتا ہے اور اس لیے شور کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ جیسے جیسے سگنل کاپی کیا جاتا ہے اور دوبارہ کاپی کیا جاتا ہے، یا طویل فاصلے پر منتقل کیا جاتا ہے، یہ بے ترتیب تغیرات زیادہ اہم ہو جاتے ہیں اور سگنل کے انحطاط کا باعث بنتے ہیں۔ شور کے دیگر ذرائع میں دوسرے اشاروں سے کراس اسٹاک یا ناقص طور پر ڈیزائن کیے گئے اجزاء شامل ہو سکتے ہیں۔ ان پریشانیوں کو شیلڈنگ اور کم شور والے یمپلیفائرز (ایل این اے) کا استعمال کرکے کم کیا جاتا ہے۔ اینالاگ بمقابلہ ڈیجیٹل الیکٹرانکس چونکہ معلومات کو اینالاگ اور ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں مختلف طریقے سے انکوڈ کیا جاتا ہے، اس لیے جس طرح سے وہ سگنل پر عمل کرتے ہیں اس کے نتیجے میں مختلف ہوتا ہے۔ وہ تمام کارروائیاں جو اینالاگ سگنل پر انجام دی جا سکتی ہیں جیسے کہ امپلیفیکیشن، فلٹرنگ، لمیٹنگ، اور دیگر، ڈیجیٹل ڈومین میں بھی نقل کی جا سکتی ہیں۔ ہر ڈیجیٹل سرکٹ بھی ایک اینالاگ سرکٹ ہے، جس میں کسی بھی ڈیجیٹل سرکٹ کے رویے کو اینالاگ سرکٹس کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے سمجھایا جا سکتا ہے۔ مائیکرو الیکٹرانکس کے استعمال نے ڈیجیٹل آلات کو سستا اور وسیع پیمانے پر دستیاب کر دیا ہے۔ شور اینالاگ سرکٹ پر شور کا اثر شور کی سطح کا ایک فعل ہے۔ شور کی سطح جتنی زیادہ ہوگی، اینالاگ سگنل اتنا ہی پریشان ہوگا، آہستہ آہستہ کم قابل استعمال ہوتا جائے گا۔ اس کی وجہ سے، اینالاگ سگنلز کو "شائستگی سے ناکام" کہا جاتا ہے۔ اینالاگ سگنلز اب بھی بہت زیادہ شور کے ساتھ قابل فہم معلومات پر مشتمل ہو سکتے ہیں۔ دوسری طرف، ڈیجیٹل سرکٹس شور کی موجودگی سے بالکل متاثر نہیں ہوتے جب تک کہ ایک خاص حد تک نہ پہنچ جائیں، جس مقام پر وہ تباہ کن طور پر ناکام ہو جاتے ہیں۔ ڈیجیٹل ٹیلی مواصلات کے لیے، غلطی کا پتہ لگانے اور اصلاح کوڈنگ اسکیموں اور الگورتھم کے استعمال سے شور کی حد کو بڑھانا ممکن ہے۔ اس کے باوجود، اب بھی ایک نقطہ ہے جس پر لنک کی تباہ کن ناکامی ہوتی ہے۔ ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں، کیونکہ معلومات کو مقداری بنایا جاتا ہے، جب تک کہ سگنل اقدار کی ایک حد کے اندر رہتا ہے، یہ ایک ہی معلومات کی نمائندگی کرتا ہے۔ ڈیجیٹل سرکٹس میں سگنل کو ہر منطق گیٹ پر دوبارہ پیدا کیا جاتا ہے، شور کو کم یا دور کرتا ہے۔ اینالاگ سرکٹس میں، سگنل کے نقصان کو امپلیفائرز کے ساتھ دوبارہ پیدا کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، شور پورے نظام میں مجموعی ہوتا ہے اور یمپلیفائر خود اپنے شور کے اعداد و شمار کے مطابق شور میں اضافہ کرے گا۔ درستگی متعدد عوامل اس بات پر اثر انداز ہوتے ہیں کہ سگنل کتنا درست ہے، بنیادی طور پر اصل سگنل میں موجود شور اور پروسیسنگ کے ذریعے شامل شور (سگنل سے شور کا تناسب دیکھیں)۔ اجزاء میں شاٹ شور جیسی بنیادی جسمانی حدود اینالاگ سگنلز کے حل کو محدود کرتی ہیں۔ ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں سگنل کی نمائندگی کے لیے اضافی ہندسوں کا استعمال کرکے اضافی درستگی حاصل کی جاتی ہے۔ ہندسوں کی تعداد میں عملی حد کا تعین اینالاگ ٹو ڈیجیٹل کنورٹر (اے ڈی سی) کی کارکردگی سے ہوتا ہے، کیونکہ ڈیجیٹل آپریشن عام طور پر درستگی کے نقصان کے بغیر انجام دیے جا سکتے ہیں۔ اے ڈی سی ایک اینالاگ سگنل لیتا ہے اور اسے بائنری نمبروں کے سلسلے میں تبدیل کرتا ہے۔ اے ڈی سی کا استعمال سادہ ڈیجیٹل ڈسپلے ڈیوائسز، جیسے تھرمامیٹر یا لائٹ میٹر میں کیا جا سکتا ہے لیکن اسے ڈیجیٹل ساؤنڈ ریکارڈنگ اور ڈیٹا کے حصول میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، ڈیجیٹل سے اینالاگ کنورٹر (ڈی اے سی) کا استعمال ڈیجیٹل سگنل کو اینالاگ سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ ڈی اے سی بائنری نمبروں کا ایک سلسلہ لیتا ہے اور اسے اینالاگ سگنل میں تبدیل کرتا ہے۔ اوپ-ایمپ کے گین کنٹرول سسٹم میں ڈی اے سی تلاش کرنا عام بات ہے جسے بدلے میں ڈیجیٹل ایمپلیفائرز اور فلٹرز کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ڈیزائن میں دشواری اینالاگ سرکٹس کو ڈیزائن کرنا عام طور پر مشکل ہوتا ہے، تصور کرنے کے لیے تقابلی ڈیجیٹل سسٹمز سے زیادہ مہارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک اینالاگ سرکٹ عام طور پر ہاتھ سے ڈیزائن کیا جاتا ہے کیونکہ ایپلی کیشن ہارڈ ویئر میں بنی ہوتی ہے۔ دوسری طرف، ڈیجیٹل ہارڈ ویئر میں تمام ایپلی کیشنز میں بہت زیادہ مشترکیت ہے اور اسے معیاری شکل میں بڑے پیمانے پر تیار کیا جا سکتا ہے۔ ہارڈ ویئر ڈیزائن بڑی حد تک بار بار ایک جیسے بلاکس پر مشتمل ہوتا ہے اور ڈیزائن کا عمل انتہائی خودکار ہو سکتا ہے۔ یہ ایک اہم وجہ ہے کہ ڈیجیٹل سسٹم اینالاگ ڈیوائسز سے زیادہ عام ہو گئے ہیں۔ تاہم، ڈیجیٹل ہارڈ ویئر کا اطلاق سافٹ ویئر/فرم ویئر کا ایک کام ہے اور اسے بنانا اب بھی بڑی حد تک محنت طلب عمل ہے۔ 2000 کی دہائی کے اوائل سے، کچھ پلیٹ فارم ایسے تھے جو تیار کیے گئے تھے جنہوں نے سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ینالاگ ڈیزائن کی وضاحت کی تھی-جو تیز تر پروٹو ٹائپنگ کی اجازت دیتا ہے۔ مزید برآں، اگر کسی ڈیجیٹل الیکٹرانک ڈیوائس کو حقیقی دنیا کے ساتھ تعامل کرنا ہے، تو اسے ہمیشہ ایک اینالاگ انٹرفیس کی ضرورت ہوگی۔ مثال کے طور پر، ہر ڈیجیٹل ریڈیو رسیور کے پاس وصول کرنے کی زنجیر میں پہلے مرحلے کے طور پر ایک اینالاگ پری امپلیفائر ہوتا ہے۔ ایس پی آئی سی ای جیسے سافٹ ویئر سرکٹ سمیلیٹرز کی آمد سے اینالاگ سرکٹس کے ڈیزائن کو بہت آسان بنایا گیا ہے۔ آئی بی ایم نے 1970 کی دہائی میں اپنا خود کا ان ہاؤس سمیلیٹر، اے ایس ٹی اے پی تیار کیا جس میں سرکٹ تجزیہ کا ایک غیر معمولی (دوسرے سمیلیٹرز کے مقابلے میں) اسپارس میٹرکس طریقہ استعمال کیا گیا۔ سرکٹ کی درجہ بندی اینالاگ سرکٹس مکمل طور پر غیر فعال ہو سکتے ہیں، جو مزاحموں، کیپسیٹرز اور انڈکٹرز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ فعال سرکٹس میں ٹرانجسٹر جیسے فعال عناصر بھی ہوتے ہیں۔ روایتی سرکٹس لمپڈ عناصر یعنی مجرد اجزاء سے بنائے جاتے ہیں۔ تاہم، ایک متبادل تقسیم شدہ عنصر سرکٹ ہے، جو ٹرانسمیشن لائن کے ٹکڑوں سے بنایا گیا ہے۔ اینالاگ چپ اینالاگ کمپیوٹر اینالاگ تصدیق اینالاگ اور ڈیجیٹل ریکارڈنگ ڈیجیٹل ڈیٹا کا موازنہ-اینالاگ حوالہ جات اینالاگ سرکٹس الیکٹرانک انجینئرنگ کے ساتھ موازنہ کے لیے بھی دیکھیں۔