Analogni, diskretni in digitalni signali

Vsaka fizična količina je po naravi spreminjanja vrednosti lahko konstantna (če ima samo eno fiksno vrednost), diskretna (če ima lahko dve ali več stalnih vrednosti) ali analogna (če ima lahko neskončno število vrednosti). Vse te količine je mogoče digitalizirati.

Analogni signali

Analogni signal je signal, ki ga je mogoče predstaviti z neprekinjeno črto niza vrednosti, definiranih v vsaki časovni točki glede na časovno os. Vrednosti analognega signala so poljubne v katerem koli časovnem trenutku, zato ga lahko na splošno predstavimo kot nekakšno zvezno funkcijo (odvisno od časa kot spremenljivke) ali kot delno zvezno funkcijo časa.

Analogni signal lahko imenujemo na primer zvočni signal, ki ga ustvari tuljava elektromagnetnega mikrofona ali cevni akustični ojačevalnik, ker je tak signal neprekinjen in se njegove vrednosti (napetost ali tok) med seboj zelo razlikujejo. kadar koli v času.

Spodnja slika prikazuje primer te vrste analognega signala.

Analogne vrednosti imajo lahko neskončno različne vrednosti v določenih mejah. So neprekinjeni in njihove vrednosti se ne morejo spreminjati v skokih in mejah.

Primer analognega signala: termočlen oddaja analogno vrednost temperature na programabilni logični krmilnik, ki nadzoruje temperaturo v električni pečici s polprevodniškim relejem.

Diskretni signali

Če signal prevzame naključne vrednosti le v določenih trenutkih časa, potem se tak signal imenuje diskreten. Najpogosteje se v praksi uporabljajo diskretni signali, porazdeljeni po enotni časovni mreži, katere korak se imenuje interval vzorčenja.

Diskretni signal prevzame določene neničelne vrednosti samo v trenutkih vzorčenja, to pomeni, da ni zvezen, za razliko od analognega signala. Če so iz zvočnega signala v rednih intervalih izrezani majhni deli določene velikosti, lahko tak signal imenujemo diskreten.

Spodaj je primer generiranja takega diskretnega signala z intervalom vzorčenja T. Upoštevajte, da se meri samo interval vzorčenja, ne pa samih vrednosti signala.

Diskretni signali imajo dve ali več fiksnih vrednosti (število njihovih vrednosti je vedno izraženo kot cela števila).

Primer preprostega diskretnega signala za dve vrednosti: aktiviranje končnega stikala (preklapljanje kontaktov stikala v določenem položaju mehanizma). Signal iz končnega stikala je mogoče sprejeti samo v dveh različicah - kontakt je odprt (ni delovanja, ni napetosti) in kontakt zaprt (obstaja delovanje, obstaja napetost).

Digitalni signali

Kadar diskretni signal zavzame le nekaj fiksnih vrednosti (ki se lahko nahajajo na mreži z določenim korakom), tako da jih je mogoče predstaviti kot niz kvantnih količin, se tak diskretni signal imenuje digitalni. To pomeni, da je digitalni signal diskretni signal, ki je kvantiziran ne le s časovnimi intervali, ampak tudi z nivojem.

V praksi so diskretni in digitalni signali identificirani v številnih problemih in jih je mogoče zlahka določiti kot vzorce z uporabo računalniške naprave.

Slika prikazuje primer oblikovanja digitalnega signala na osnovi analognega. Upoštevajte, da vrednosti digitalnega signala ne morejo prevzeti vmesnih vrednosti, temveč samo določeno - celo število korakov v navpični mreži.

Digitalni signal se zlahka posname in prepiše v pomnilnik računalniških naprav, preprosto se prebere in kopira brez izgube natančnosti, medtem ko je prepisovanje analognega signala vedno povezano z izgubo nekega, čeprav nepomembnega, dela informacije.

Digitalna obdelava signalov omogoča pridobitev naprav z zelo visoko zmogljivostjo zaradi izvajanja računalniških operacij brez izgube kakovosti ali z zanemarljivo izgubo.

Zaradi teh prednosti so digitalni signali tisti, ki so danes vseprisotni v sistemih za shranjevanje in obdelavo podatkov. Ves sodobni pomnilnik je digitalen. Analognih pomnilniških medijev (kot so kasete itd.) že zdavnaj ni več.

Analogni in digitalni instrumenti za merjenje napetosti:

Toda tudi digitalni signali imajo svoje pomanjkljivosti.Takšnih, kakršni so, jih ni mogoče neposredno prenašati, ker prenos običajno poteka prek neprekinjenih elektromagnetnih valov. Zato se je pri oddajanju in sprejemanju digitalnih signalov treba zateči k na dodatno modulacijo in analogno-digitalno pretvorbo... Manjši dinamični razpon digitalnih signalov (razmerje med največjo vrednostjo in najmanjšo vrednostjo), zaradi kvantizacije vrednosti vzdolž omrežja, je še ena njihova slabost.

Obstajajo tudi področja, kjer so analogni signali nepogrešljivi. Analognega zvoka na primer nikoli ne bomo primerjali z digitalnim, zato cevni ojačevalniki in zapisi še niso šli iz mode, kljub obilici digitalnih zapisov zvoka z najvišjimi stopnjami vzorčenja.