Analoge, diskrete og digitale signaler

Enhver fysisk størrelse kan være konstant (hvis den bare har én fast verdi), diskret (hvis den kan ha to eller flere faste verdier) eller analog (hvis den kan ha et uendelig antall verdier). Alle disse mengdene kan digitaliseres.

Analoge signaler

Et analogt signal er et signal som kan representeres av en kontinuerlig linje med et sett med verdier definert på hvert tidspunkt i forhold til tidsaksen. Verdiene til et analogt signal er vilkårlige til enhver tid, så det kan generelt representeres som en slags kontinuerlig funksjon (avhengig av tid som en variabel) eller som en stykkevis kontinuerlig funksjon av tid.

Et analogt signal kan for eksempel kalles et lydsignal generert av en spole av en elektromagnetisk mikrofon eller en akustisk rørforsterker, fordi et slikt signal er kontinuerlig og dets verdier (spenning eller strøm) er svært forskjellige fra hverandre ved ethvert øyeblikk i tid.

Figuren nedenfor viser et eksempel på denne typen analogt signal.

Analoge verdier kan ha en uendelig variasjon av verdier innenfor visse grenser. De er kontinuerlige og verdiene deres kan ikke endres i sprang og grenser.

Et eksempel på et analogt signal: et termoelement overfører en analog temperaturverdi til den programmerbare logiske kontrolleren, som styrer temperaturen i en elektrisk ovn med et solid state-relé.

Diskrete signaler

Hvis et signal antar tilfeldige verdier bare på bestemte tidspunkter, kalles et slikt signal diskret. Oftest brukes i praksis diskrete signaler fordelt over et enhetlig tidsgitter, hvor trinnet kalles samplingsintervallet.

Et diskret signal antar visse ikke-nullverdier bare ved samplingsøyeblikk, det vil si at det ikke er kontinuerlig, i motsetning til et analogt signal. Hvis små deler av en viss størrelse kuttes ut av et lydsignal med jevne mellomrom, kan et slikt signal kalles diskret.

Nedenfor er et eksempel på generering av et slikt diskret signal med et samplingsintervall T. Merk at kun samplingsintervallet måles, ikke signalverdiene selv.

Diskrete signaler har to eller flere faste verdier (antallet av deres verdier er alltid uttrykt som heltall).

Et eksempel på et enkelt diskret signal for to verdier: aktivering av en grensebryter (bytte av bryterkontaktene i en bestemt posisjon av mekanismen). Signalet fra grensebryteren kan mottas i bare to versjoner - kontakten er åpen (ingen handling, ingen spenning) og kontakten er lukket (det er handling, det er spenning).

Digitale signaler

Når et diskret signal bare tar noen faste verdier (som kan være plassert på et rutenett med en viss tonehøyde) slik at de kan representeres som en serie av kvantestørrelser, kalles et slikt diskret signal digitalt. Det vil si at et digitalt signal er et diskret signal som kvantiseres ikke bare etter tidsintervaller, men også etter nivå.

I praksis identifiseres diskrete og digitale signaler i en rekke problemer og kan enkelt bestemmes som prøver ved hjelp av en dataenhet.

Figuren viser et eksempel på å danne et digitalt signal basert på et analogt. Vær oppmerksom på at digitale signalverdier ikke kan ha mellomverdier, bare spesifikke – heltall av trinn i et vertikalt rutenett.

Et digitalt signal registreres enkelt og omskrives i minnet til dataenheter, det leses og kopieres enkelt uten tap av nøyaktighet, mens omskriving av et analogt signal alltid er forbundet med tap av en del, om enn ubetydelig, del av informasjonen.

Digital signalbehandling gjør det mulig å oppnå enheter med svært høy ytelse på grunn av utførelse av beregningsoperasjoner med absolutt ingen tap av kvalitet eller med ubetydelig tap.

På grunn av disse fordelene er det digitale signaler som er allestedsnærværende i dag i datalagrings- og prosesseringssystemer. Alt moderne minne er digitalt. Analoge lagringsmedier (som kassetter osv.) er for lengst borte.

Analoge og digitale spenningsmåleinstrumenter:

Men selv digitale signaler har sine ulemper.De kan ikke overføres direkte som de er, fordi overføring vanligvis skjer gjennom kontinuerlige elektromagnetiske bølger. Derfor, når du sender og mottar digitale signaler, er det nødvendig å ty til til ytterligere modulering og analog-til-digital konvertering... Det mindre dynamiske området for digitale signaler (forholdet mellom den største verdien og den minste verdien), på grunn av kvantiseringen av verdiene langs nettverket, er en annen av deres ulemper.

Det er også områder hvor analoge signaler er uunnværlige. For eksempel vil analog lyd aldri bli sammenlignet med digital, så rørforsterkere og opptak har ennå ikke gått av moten, til tross for overfloden av digitale lydopptaksformater med de høyeste samplingsfrekvensene.