Diferença entre eletrônica analógica e digital explicada por Super Mario

É difícil encontrar alguém, independentemente da idade ou de quando cresceu, que nunca tenha ouvido falar de Super Mario Bros. Mesmo quem não viveu a era de ouro dos videogames nos anos 80 reconhece o famoso encanador e suas aventuras.

E embora muitas vezes nos perguntemos por que um encanador consegue atirar bolas de fogo de uma flor, ou por que ele continua pulando em canos para salvar uma princesa, podemos fazer o mesmo ao tentar entender a diferença entre analógico e digital. Mas o que torna cada um deles único? Os mundos analógico e digital são duas realidades diferentes que coexistem lado a lado, tal como o Reino do Cogumelo e o nosso Planeta Terra. Neste artigo usaremos alguns videogames clássicos, como o Nintendo NES e o Nintendo 64, para descobrir a diferença.

Antes de entrar nos detalhes técnicos, é importante esclarecer dois termos fundamentais que aparecerão frequentemente em nossa explicação: sinais e circuitos . Os sinais podem ser comparados às bolas de fogo que Super Mario lança sempre que ganha o poder da flor. Essas bolas de fogo sempre se movem em uma direção específica e, se você quiser, poderá medir a distância que elas percorrem em um determinado período de tempo e a quantidade de dano que causam quando atingem um inimigo.

Um sinal no mundo do Super Mario é semelhante a uma bola de fogo, mas no contexto da eletrônica é uma tensão ou corrente medida à medida que varia com o tempo. Os sinais são usados ​​para transmitir dados por meio de cabos ou métodos sem fio, como radiofrequência (RF) ou WiFi. Independentemente da sua forma, o objetivo de cada sinal é o mesmo: transferir informações entre dispositivos.

Esses sinais operam dentro de um circuito, que é essencialmente um caminho fechado através do qual a eletricidade flui para executar funções específicas, como alimentar um alto-falante, acender um LED ou ligar um motor. Os circuitos podem incluir sinais digitais e analógicos, e essa combinação é o que permite realizar operações complexas, como converter a inclinação de um joystick em um controle do Nintendo 64 para determinar a velocidade e direção que Super Mario corre no Reino dos Cogumelos.

Explicando o digital com o Nintendo NES

Alguns de vocês devem se lembrar de jogar Super Mario Bros no Nintendo NES. Aqueles eram os dias de quebrar tijolos, subir em canos e pisar em cogumelos até escurecer (ou em alguns casos até o amanhecer). Em Super Mario Bros, tudo existe num plano bidimensional. Nosso Mario pixelizado poderia se mover para cima, para baixo, para a esquerda ou para a direita.

É exatamente assim que funciona o mundo dos sinais digitais. É um mundo binário, no qual os sinais só podem ter dois estados lógicos, ou seja, 1 ou 0. Tomemos como exemplo o controle do Nintendo NES . Cada botão tem uma finalidade definida e pode assumir dois estados: pressionado e não pressionado, que lembram os estados lógicos do código binário. O D-pad também tinha apenas quatro direções e dois botões A e B para realizar ações específicas. Então, se você pressionar a seta para a direita, Mario andará um passo para a direita, e se você pressionar o botão A, Mario pulará uma vez. Não importa o quão forte você pressione cada botão; estes simplesmente executam suas ações individuais sem qualquer variação.

No mundo dos sinais digitais , podemos pensar em substituir os botões do nosso controlador por tensões. A tensão pode ter um nível lógico alto (5 volts) ou um nível lógico baixo (0 volts) e é como fazer o botão do nosso controlador subir e descer. Tudo o que está no meio não existe . Se você plotasse uma forma de onda de sinal digital em um gráfico, seria semelhante à figura a seguir:

Como você pode ver, a parte superior da forma de onda representa o nível alto lógico e é considerada nossa posição “ ON ”, também conhecida pelo valor binário 1. A parte inferior da forma de onda está em 0V e é considerada nossa posição “ OFF ”, também conhecido pelo valor binário 0.

Características dos sinais digitais

Ao contrário de suas contrapartes analógicas complexas, os circuitos digitais são muito mais definidos e consistem principalmente em portas lógicas, microcontroladores e microprocessadores . Esses processadores podem ser de qualquer tamanho, desde os poderosos executados em seu console de videogame até os minúsculos em uma placa Arduino . Mas todos têm o mesmo propósito: emitir um sinal digital.

Grande parte da eletrônica que usamos hoje é baseada em sinais digitais . Você conhece aquele cabo HDMI que você usa para conectar seu console de videogame à TV? Este cabo transmite um sinal digital composto por uma série de 1s e 0s . E todas as músicas que você transmite no Spotify? Eles também são transmitidos por meio de sinais digitais. Mas o que torna os sinais digitais tão populares?

Os sinais digitais são extremamente previsíveis: eles são simplesmente ligados ou desligados, 1 ou 0. Essa simplicidade permite obter resultados incrivelmente complexos combinando a lógica dentro de um circuito. Além disso, os sinais digitais podem ser replicados infinitamente. Por exemplo, na música, os sinais digitais podem ser copiados e reproduzidos mantendo uma qualidade aceitável, ao contrário dos sinais analógicos das fitas cassete antigas, que deterioram o som com o tempo. Os sinais digitais também são muito mais precisos. Sendo apenas 1 ou 0, sem valores intermediários, podem fornecer resultados extremamente precisos. Em contraste, os sinais analógicos podem variar continuamente entre 1 e 0, com uma gama virtualmente infinita de valores possíveis.

É claro que os sinais e circuitos digitais nunca teriam existido sem a base analógica que os precedeu. Agora, vamos explorar o mundo em constante evolução do analógico, com a ajuda do Nintendo 64

Explique analógico com o Nintendo 64

Alguns de vocês devem se lembrar do dia em que o Nintendo 64 foi lançado. Foi a primeira vez que Super Mario pôde rodar em 3D e isso mudou tudo completamente! Ser capaz de fazer o Super Mario rodar em um espaço aberto e em qualquer direção é a essência do sinal analógico.

Ao contrário do controle puramente digital do NES, o controle do Nintendo 64 introduziu um novo recurso revolucionário: um joystick analógico . Esta inovação redefiniu completamente as possibilidades de um mundo virtual. Já não estávamos limitados a movimentos para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita; era possível avançar em qualquer direção intermediária! Super Mario poderia voar, pular e deslizar em um cenário de jogo tridimensional completamente novo.

Esse é o encanto do analógico: liberdade sem limites! Os sinais analógicos mudam constantemente, ao contrário de seus equivalentes digitais, que possuem apenas estados lógicos ligados e desligados bem definidos. Se medissemos um sinal analógico em um gráfico, ficaria assim:

Como você pode ver, mesmo que um sinal analógico esteja contido dentro dos limites máximo e mínimo, ele pode variar em qualquer ponto ao longo de sua forma de onda. É por isso que o analógico é frequentemente considerado “infinito”: pode assumir qualquer valor a qualquer momento. No entanto, esse recurso também torna um pouco difícil de manusear.

Características dos sinais analógicos

A relação com o analógico é um misto de fascínio e frustração: a sua capacidade de variar continuamente torna-o fascinante, mas também imprevisível e sujeito a interferências . Você se lembra das antigas TVs de tubo? Às vezes, a imagem ficava borrada e era necessário tocar na TV ou mover levemente a antena para ajustá-la. Esse foi um exemplo de sinal analógico perturbado por interferência externa.

Apesar desses problemas, o analógico também é o sinal mais puro que você pode encontrar , e todo o mundo físico em que vivemos os contém. Aquela linda voz cantante que te dá arrepios? Essas ondas sonoras que você ouve são sinais analógicos.

Em circuitos analógicos, você encontrará muitos componentes eletrônicos essenciais em uso, como resistores, capacitores, diodos, transistores e assim por diante. Como esses circuitos são muito mais difíceis de dominar devido às suas variáveis ​​em constante mudança, existem engenheiros cuja única especialidade é dominar o mundo analógico, projetando dispositivos como um receptor de rádio analógico ou um carregador de bateria.

Quando analógico e digital colidem

Analógico e digital nem sempre vivem separados. Na verdade, hoje falamos cada vez mais de circuitos de "sinais mistos" , nos quais circuitos analógicos e circuitos digitais coexistem em um único chip semicondutor. Seu uso cresceu dramaticamente com o aumento do uso de telefones celulares, telecomunicações, eletrônicos portáteis e sensores digitais. Considere a voz de um cantor, provavelmente gravada com um microfone analógico, capaz de captar todas as nuances, desde os agudos mais agudos até os graves mais profundos. Mas o que acontece quando essa música é convertida para o formato digital? O software de gravação digital faz amostras da forma de onda analógica, semelhante a uma série de instantâneos. Eles são então convertidos em uma sequência de 1s e 0s, prontos para serem usados ​​e reproduzidos na música que você transmite no Spotify.

O que se perde neste processo de conversão é, infelizmente, a pureza do sinal analógico original. Toda a magia do instrumento analógico não está mais presente. E embora esse processo seja ótimo para criar arquivos muito pequenos que podem ser compartilhados e copiados mantendo a qualidade, é preciso perguntar: você está ouvindo a mesma música que ouviu pela primeira vez em sua forma analógica original?

Concluindo, podemos dizer que tanto o analógico quanto o digital têm seu papel a desempenhar no mundo da eletrônica, seja transmitindo peças de música digital para seus ouvidos, ou permitindo a vasta liberdade que um joystick analógico oferece em um mundo virtual. . E não podemos esquecer que sem os fundamentos da eletrónica analógica, o digital nunca teria sido possível!

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