Analoge, diskrete og digitale signaler

Enhver fysisk størrelse kan i kraft af arten af ​​dens værdiændring være konstant (hvis den kun har én fast værdi), diskret (hvis den kan have to eller flere faste værdier) eller analog (hvis den kan have et uendeligt antal værdier). Alle disse mængder kan digitaliseres.

Analoge signaler

Et analogt signal er et signal, der kan repræsenteres af en kontinuerlig linje af et sæt værdier defineret på hvert tidspunkt i forhold til tidsaksen. Værdierne af et analogt signal er vilkårlige på ethvert tidspunkt, så det kan generelt repræsenteres som en slags kontinuerlig funktion (afhængig af tid som en variabel) eller som en stykkevis kontinuerlig funktion af tiden.

Et analogt signal kan for eksempel kaldes et lydsignal genereret af en spole i en elektromagnetisk mikrofon eller en rørakustisk forstærker, fordi et sådant signal er kontinuerligt og dets værdier (spænding eller strøm) er meget forskellige fra hinanden ved ethvert tidspunkt i tiden.

Figuren nedenfor viser et eksempel på denne type analogt signal.

Analoge værdier kan have en uendelig række af værdier inden for visse grænser. De er kontinuerlige, og deres værdier kan ikke ændre sig i spring og grænser.

Et eksempel på et analogt signal: et termoelement sender en analog temperaturværdi til den programmerbare logiske controller, som styrer temperaturen i en elektrisk ovn med et solid state-relæ.

Diskrete signaler

Hvis et signal kun antager tilfældige værdier på bestemte tidspunkter, kaldes et sådant signal diskret. Oftest anvendes i praksis diskrete signaler fordelt over et ensartet tidsgitter, hvis trin kaldes samplingsintervallet.

Et diskret signal antager kun visse ikke-nul-værdier ved samplingsøjeblikke, det vil sige, at det ikke er kontinuerligt, i modsætning til et analogt signal. Hvis små dele af en vis størrelse skæres ud af et lydsignal med jævne mellemrum, kan et sådant signal kaldes diskret.

Nedenfor er et eksempel på generering af et sådant diskret signal med et samplingsinterval T. Bemærk, at kun samplingsintervallet måles, ikke signalværdierne selv.

Diskrete signaler har to eller flere faste værdier (antallet af deres værdier er altid udtrykt som heltal).

Et eksempel på et simpelt diskret signal for to værdier: aktivering af en endestopkontakt (omskiftning af kontaktkontakterne i en bestemt position af mekanismen). Signalet fra endestopkontakten kan kun modtages i to versioner - kontakten er åben (ingen handling, ingen spænding) og kontakten er lukket (der er handling, der er spænding).

Digitale signaler

Når et diskret signal kun tager nogle faste værdier (som kan være placeret på et gitter med en bestemt pitch), så de kan repræsenteres som en række kvantestørrelser, kaldes et sådant diskret signal digitalt. Det vil sige, at et digitalt signal er et diskret signal, der kvantiseres ikke kun efter tidsintervaller, men også efter niveau.

I praksis identificeres diskrete og digitale signaler i en række problemer og kan let bestemmes som prøver ved hjælp af en computerenhed.

Figuren viser et eksempel på dannelse af et digitalt signal baseret på et analogt. Bemærk venligst, at digitale signalværdier ikke kan have mellemværdier, kun specifikke — heltal antal trin i et lodret gitter.

Et digitalt signal optages let og omskrives i computerens hukommelse, det læses og kopieres ganske enkelt uden tab af nøjagtighed, mens omskrivning af et analogt signal altid er forbundet med tab af nogle, omend ubetydelige, del af informationen.

Digital signalbehandling gør det muligt at opnå enheder med meget høj ydeevne på grund af udførelse af beregningsoperationer med absolut intet tab af kvalitet eller med ubetydeligt tab.

På grund af disse fordele er det digitale signaler, der er allestedsnærværende i dag i datalagrings- og behandlingssystemer. Al moderne hukommelse er digital. Analoge lagringsmedier (såsom kassetter osv.) er for længst væk.

Analoge og digitale spændingsmålingsinstrumenter:

Men selv digitale signaler har deres ulemper.De kan ikke transmitteres direkte, som de er, fordi transmission normalt sker gennem kontinuerlige elektromagnetiske bølger. Derfor, når du sender og modtager digitale signaler, er det nødvendigt at ty til til yderligere modulering og analog-til-digital konvertering... Det mindre dynamiske område af digitale signaler (forholdet mellem den største værdi og den mindste værdi), på grund af kvantiseringen af ​​værdierne langs netværket, er en anden af ​​deres ulemper.

Der er også områder, hvor analoge signaler er uundværlige. For eksempel vil analog lyd aldrig blive sammenlignet med digital, så rørforstærkere og optagelser er endnu ikke gået af mode, på trods af overfloden af ​​digitale lydoptagelsesformater med de højeste samplingfrekvenser.