Analoog-, diskreet- ja digitaalsignaalid

Iga füüsikaline suurus oma väärtuse muutumise olemuse järgi võib olla konstantne (kui sellel on ainult üks fikseeritud väärtus), diskreetne (kui sellel võib olla kaks või enam fikseeritud väärtust) või analoog (kui sellel võib olla lõpmatu arv väärtusi). Kõik need kogused on digiteeritavad.

Analoogsignaalid

Analoogsignaal on signaal, mida saab esitada igal ajahetkel ajatelje suhtes määratletud väärtuste kogumi pideva reaga. Analoogsignaali väärtused on igal ajahetkel suvalised, nii et seda saab üldiselt esitada omamoodi pideva funktsioonina (olenevalt ajast kui muutujast) või aja tükkhaaval pideva funktsioonina.

Analoogsignaaliks võib nimetada näiteks elektromagnetilise mikrofoni mähise või lampakustilise võimendi genereeritud helisignaali, kuna selline signaal on pidev ja selle väärtused (pinge või vool) on üksteisest väga erinevad. igal ajahetkel.

Alloleval joonisel on seda tüüpi analoogsignaali näide.

Analoogväärtustel võib teatud piirides olla lõpmatu hulk väärtusi. Need on pidevad ja nende väärtused ei saa hüppeliselt muutuda.

Analoogsignaali näide: termopaar edastab analoogtemperatuuri väärtuse programmeeritavale loogikakontrollerile, mis juhib temperatuuri pooljuhtreleega elektriahjus.

Diskreetsed signaalid

Kui signaal omandab juhuslikke väärtusi ainult teatud ajahetkedel, nimetatakse sellist signaali diskreetseks. Kõige sagedamini kasutatakse praktikas ühtlase ajavõrgu peale jaotatud diskreetseid signaale, mille etappi nimetatakse diskreetseks intervalliks.

Diskreetne signaal eeldab teatud nullist erinevaid väärtusi ainult diskreetimishetkedel, see tähendab, et see ei ole erinevalt analoogsignaalist pidev. Kui helisignaalist lõigatakse korrapäraste ajavahemike järel välja teatud suurusega väikesed osad, võib sellist signaali nimetada diskreetseks.

Allpool on näide sellise diskreetse signaali genereerimisest diskreetse intervalliga T. Pange tähele, et mõõdetakse ainult diskreetimisintervalli, mitte signaali väärtusi endid.

Diskreetsetel signaalidel on kaks või enam fikseeritud väärtust (nende väärtuste arv on alati väljendatud täisarvudena).

Näide lihtsast diskreetsest signaalist kahe väärtuse jaoks: piirlüliti aktiveerimine (lüliti kontaktide ümberlülitamine mehhanismi teatud asendis). Piirlüliti signaali saab vastu võtta ainult kahes versioonis — kontakt on avatud (ei toimi, pole pinget) ja kontakt on suletud (toimib, on pinge).

Digitaalsed signaalid

Kui diskreetne signaal võtab ainult mõned fikseeritud väärtused (mis võivad asuda teatud sammuga ruudustikus), nii et neid saab esitada kvantsuuruste seeriana, nimetatakse sellist diskreetset signaali digitaalseks. See tähendab, et digitaalsignaal on diskreetne signaal, mida kvantifitseeritakse mitte ainult ajavahemike, vaid ka tasemete järgi.

Praktikas tuvastatakse diskreetsed ja digitaalsed signaalid mitmete probleemide korral ning neid saab arvutusseadme abil lihtsalt näidistena määrata.

Joonisel on näide analoogsignaalil põhineva digitaalsignaali moodustamisest. Pange tähele, et digitaalsete signaalide väärtused ei saa võtta vahepealseid väärtusi, vaid konkreetsed - vertikaalse ruudustiku sammude täisarv.

Digitaalne signaal salvestatakse ja kirjutatakse lihtsalt arvutusseadmete mällu, seda lihtsalt loetakse ja kopeeritakse ilma täpsust kaotamata, samas kui analoogsignaali ümberkirjutamine on alati seotud mõne, ehkki ebaolulise osa teabe kadumisega.

Digitaalne signaalitöötlus võimaldab hankida väga suure jõudlusega seadmeid tänu arvutustoimingute sooritamisele absoluutse kvaliteedi kadumiseta või tühise kaoga.

Nende eeliste tõttu on just digitaalsed signaalid tänapäeval andmete salvestamise ja töötlemise süsteemides üldlevinud. Kogu kaasaegne mälu on digitaalne. Analoogkandjad (nagu kassetid jne) on ammu kadunud.

Analoog- ja digitaalsed pingemõõteriistad:

Kuid isegi digitaalsetel signaalidel on oma puudused.Neid ei saa sellisena otse edastada, kuna edastamine toimub tavaliselt pidevate elektromagnetlainete kaudu. Seetõttu tuleb digitaalsete signaalide edastamisel ja vastuvõtmisel kasutada täiendavale modulatsioonile ja analoog-digitaal muundamineDigisignaalide väiksem dünaamiline ulatus (suurima väärtuse ja väikseima väärtuse suhe), mis on tingitud väärtuste kvantiseerimisest võrgus, on veel üks nende puudustest.

On ka piirkondi, kus analoogsignaalid on asendamatud. Näiteks analoogheli ei saa kunagi võrrelda digitaalse heliga, seega pole lampvõimendid ja salvestused veel moest läinud, vaatamata kõrgeima diskreetimissagedusega digitaalse helisalvestuse formaatide rohkusele.