아날로그 전자공학(analogue electronics)은 시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호, 즉 아날로그 신호를 처리하는 전자공학의 한 분야이다. 이는 신호가 보통 두 개의 이산적인 레벨(0과 1)만을 갖는 디지털 전자공학과 대조된다. 아날로그 전자공학에서 다루는 신호는 전압, 전류, 주파수, 전하 등 연속적인 물리량으로 표현되며, 신호의 모든 변화가 유의미한 정보를 담고 있다.
어원
'아날로그(analog)'라는 용어는 '비례'를 의미하는 그리스어 'ανάλογος(analogos)'에서 유래하였다. 이는 신호와 그 신호를 나타내는 전압 또는 전류 사이의 비례 관계를 묘사하는 데서 비롯된 표현이다.
아날로그 신호의 특성
아날로그 신호는 주어진 범위 내에서 어떤 값이라도 가질 수 있으며, 각각의 고유한 신호 값은 서로 다른 정보를 나타낸다. 예를 들어, 1볼트가 섭씨 1도를 나타내는 온도 측정 시스템에서 10볼트는 10도를, 10.1볼트는 10.1도를 의미한다. 아날로그 신호를 전달하는 주요 방식으로는 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM), 위상 변조 등이 있다.
아날로그 회로의 구성 요소
아날로그 회로는 저항기, 축전기, 유도자와 같은 수동 소자와 트랜지스터, 다이오드, 연산 증폭기(Op-Amp)와 같은 능동 소자로 구성된다. 주요 회로 구성으로는 증폭기, 필터, 발진기, 변조기, 정류기, 전원 공급 장치 등이 있다. 아날로그 회로는 일반적으로 회로도로 표현되며, 키르히호프의 전기회로 법칙(KCL, KVL)이 기본적인 해석 도구로 사용된다.
아날로그와 디지털의 비교
아날로그 시스템은 노이즈에 의해 신호가 점진적으로 저하되는 '우아한 실패(fail gracefully)' 특성을 보인다. 반면 디지털 회로는 특정 임계값까지는 노이즈에 영향을 받지 않지만, 그 지점을 넘으면 치명적으로 실패한다. 아날로그 회로는 일반적으로 설계가 더 어렵고 높은 수준의 전문성을 요구한다. 그러나 모든 디지털 회로는 물리적으로 아날로그 회로의 규칙을 따르며, 디지털 장치가 현실 세계와 상호 작용하려면 항상 아날로그 인터페이스(ADC, DAC)가 필요하다.
응용 분야
아날로그 전자공학은 오디오 장비, 라디오 수신기, 센서 인터페이스 회로, 전원 공급 장치, 무선 통신 시스템의 RF 프론트엔드, 의료 기기(심전계, 뇌파 측정기), 자동차 전자 장치 등 광범위한 분야에서 활용된다. 현대의 혼성 신호( mixed-signal) 집적 회로는 아날로그 회로와 디지털 회로를 하나의 칩에 통합하여 사용한다.
