Tärkein ero - Analogiset ja digitaaliset signaalit

Analoginen ja digitaalinen ovat kaksi muotoa, joita käytetään signaalien siirtämiseen. The tärkein ero analogisten ja digitaalisten signaalien välillä on, analogisissa signaaleissa signaali voi ottaa minkä tahansa arvon tietyllä alueella kun taas, digitaalisissa signaaleissa signaali voi edustaa vain yhtä erillisistä arvoista.

Mitä ovat analogiset signaalit

Analogiset signaalit ovat signaaleja, jotka voivat ottaa minkä tahansa arvon jatkuvassa mittakaavassa. Signaalin ottamille arvoille voi olla alue, mutta tällä alueella signaali voi edustaa mitä tahansa arvoa. Analoginen signaali vaihtelee jatkuvasti ja tasaisesti ajan myötä, kun tallennettava määrä muuttaa sen arvoa.

Esimerkki analogisesta signaalista on vinyylilevy. Kun musiikkia toistetaan studiossa, mikrofonit havaitsevat äänen aiheuttamat ilmanpaineen vaihtelut ja muuttavat nämä ilmanpaineen muutokset jännitteen muutokseksi sähköpiirissä. Jännite vaihtelee myös jatkuvasti, kun ääni vaihtelee. Sähköpiiri on kytketty neulaan, joka liikkuu jännitteen mukaan. Kun neula liikkuu, se luo uriin lakkia. Myöhemmin nämä urat siirretään vinyylilevylle. Urien vaihtelu on jatkuvaa, ja nämä vaihtelut vastaavat alkuperäisen äänen jatkuvia vaihteluja. Kun musiikkia toistetaan vinyylilevyllä, soittimen neula liikkuu uria pitkin ja muuntaa liikkeensä jatkuvaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaali voidaan siirtää kaiuttimeen ja kaiutin voi saada kalvonsa liikkumaan edestakaisin vastaanottamansa signaalin mukaan.

Suurennus vinyylilevyltä, jossa on jatkuvasti vaihtelevia uria, jotka pystyvät tuottamaan jatkuvan signaalin.

Koska analogiset signaalit vaihtelevat jatkuvasti ajan myötä, niillä sanotaan olevan ääretön resoluutio. Toisin sanoen analoginen signaali voi lähettää muutoksen, joka tapahtuu äärettömän lyhyessä ajassa. Kuitenkin melua voi silti tulla, mikä heikentää signaalin laatua ajan myötä.

Mitä ovat digitaaliset signaalit

Digitaalisessa signaalissa signaali voi ottaa vain joukon erillisiä arvoja. Signaali itsessään on myös epäjatkuva, ja sen arvo muuttuu aikavälein. Henkilökohtaiset tietokoneet ovat hyviä esimerkkejä laitteista, jotka käyttävät digitaalisia signaaleja. Koska tietokoneet kommunikoivat käyttämällä 1: n ja 0: n "bittejä" ja koska tiettynä aikana voidaan käsitellä rajallinen määrä bittejä, tietokone ei voi käsitellä jatkuvaa signaalia. Sen sijaan signaali on "hajotettava" digitaaliseen muotoon. Tämä koskee ensin näytteenotto analogista signaalia eri ajankohtina. Sitten signaali on kvantisoitu: eli kullekin aikavälille signaalille annetaan likimääräinen, diskreetti arvo edustamaan alkuperäistä signaalia. Aikavälit ovat usein hyvin pieniä, joten emme voi huomata eroa (tietokoneella kuunneltu kappale tai video näyttää jatkuvalta!)

Mitä suurempi digitaalisen signaalin diskreetti arvojoukko voi ottaa, sitä lähempänä signaali on alkuperäistä analogista muotoa. Termi resoluutio ilmaisee kuinka monta arvoa signaali voidaan jakaa. Esimerkiksi 1-bittinen muunnos voi ottaa vain kaksi arvoa: joko 0 tai 1. 2-bittisellä muunnoksella signaali voi ottaa 4 eri arvoa (00, 01, 10, 11). Digitaalisen signaalin mahdollisten arvojen lukumäärä vaihtelee, kun arvot nostetaan käytettyjen bittien määrään. Mitä suurempi bittien määrä, sitä parempi resoluutio.

Jatkuvan analogisen signaalin (punainen) muuntaminen erilliseksi digitaaliseksi signaaliksi (sininen). Vasemmalla muunnos on tehty käyttämällä 2 bittiä, mikä luo 4 eri tasoa, jotka digitaalinen signaali voisi ottaa. Oikealla on 3 bittiä. Siksi signaali voidaan esittää kahdeksalla eri tasolla. Tällä signaalilla on suurempi resoluutio ja se on "lähempänä" alkuperäistä analogista signaalia.

Alla olevassa kuvassa on suurennettu kuva CD -levyn (CD) pinnasta. CD -levylle tiedot tallennetaan kuoppia ja kuoppia. Jokainen kuoppa tai kohouma vastaa arvoa 0 tai 1, joten CD -levyllä luettava signaali on digitaalinen. Vertaa näitä CD: n muunnelmia vinyylilevyltä löytyviin jatkuvampiin vaihteluihin (yllä).

Kuoppia ja kolhuja CD -pinnalla (suurennettuna atomivoimamikroskoopilla)

Ajan myötä myös digitaalinen signaali voi saada kohinaa. Kohinan erottaminen on kuitenkin helpompaa tunnetulla menetelmällä regenerointi.

Analogisten ja digitaalisten signaalien välinen ero

Signaalin luonne

An analoginen signaali voi ottaa minkä tahansa arvon tietyllä alueella.

A digitaalinen signaali voi ottaa vain yhden erillisistä arvoista.

Resoluutio

Analogiset signaalit on ääretön resoluutio.

Digitaaliset signaalit on rajallinen resoluutio, joka riippuu datan välittämiseen käytettyjen bittien määrästä.

Kohinan poistaminen

Melua on vaikea poistaa analogiset signaalit. Melu voi kertyä ajan myötä.

Sisään digitaalisia signaaleja, melun poistaminen on paljon helpompaa.

Kuva kohteliaasti

"Makrokuva ennätysurista, vaihtelu selvästi näkyvissä." kirjoittanut Shane Gavin (oma teos) [CC BY 2.0], Wikimedia Commonsin kautta

“2-bittinen resoluutio ja neljä kvantisointitasoa…”, Hyasintti (Oma teos) [CC BY-SA 3.0], Wikimedia Commonsin kautta (Muokattu)

“3-bittinen resoluutio kahdeksalla kvantisointitasolla…”, Hyasintti (Oma teos) [CC BY-SA 3.0], Wikimedia Commonsin kautta (Muokattu)

“Mikrokuva CD-ROM-levyltä, joka on tehty atomivoimamikroskoopilla (taipumatilassa)”, kirjoittanut freiermensch (Oma työ) [CC BY-SA 3.0], Wikimedia Commonsin kautta