Semnale analogice, discrete și digitale

Orice mărime fizică prin natura modificării sale de valoare poate fi constantă (dacă are o singură valoare fixă), discretă (dacă poate avea două sau mai multe valori fixe) sau analogică (dacă poate avea un număr infinit de valori). Toate aceste cantități pot fi digitizate.

Semnale analogice

Un semnal analogic este un semnal care poate fi reprezentat printr-o linie continuă a unui set de valori definite în fiecare moment în timp raportat la axa timpului. Valorile unui semnal analogic sunt arbitrare în orice moment de timp, astfel încât acesta poate fi reprezentat în general ca un fel de funcție continuă (în funcție de timp ca variabilă) sau ca o funcție continuă a timpului pe bucăți.

Un semnal analogic poate fi numit, de exemplu, un semnal audio generat de o bobină a unui microfon electromagnetic sau de un amplificator acustic cu tub, deoarece un astfel de semnal este continuu și valorile sale (tensiune sau curent) sunt foarte diferite unele de altele la orice moment din timp.

Figura de mai jos prezintă un exemplu de acest tip de semnal analogic.

Valorile analogice pot avea o varietate infinită de valori în anumite limite. Ele sunt continue, iar valorile lor nu se pot schimba vertiginos.

Un exemplu de semnal analogic: un termocuplu transmite o valoare analogică a temperaturii la controlerul logic programabil, care controlează temperatura într-un cuptor electric cu releu în stare solidă.

Semnale discrete

Dacă un semnal ia valori aleatorii numai în anumite momente de timp, atunci un astfel de semnal se numește discret. Cel mai adesea, în practică, sunt utilizate semnale discrete distribuite pe o grilă de timp uniformă, a cărei etapă se numește interval de eșantionare.

Un semnal discret își asumă anumite valori diferite de zero doar în momentele de eșantionare, adică nu este continuu, spre deosebire de un semnal analogic. Dacă părți mici de o anumită dimensiune sunt tăiate dintr-un semnal sonor la intervale regulate, un astfel de semnal poate fi numit discret.

Mai jos este un exemplu de generare a unui astfel de semnal discret cu un interval de eșantionare T. Rețineți că este măsurat doar intervalul de eșantionare, nu valorile semnalului în sine.

Semnalele discrete au două sau mai multe valori fixe (numărul valorilor lor este întotdeauna exprimat ca numere întregi).

Un exemplu de semnal discret simplu pentru două valori: activarea unui întrerupător de limită (comutarea contactelor comutatorului într-o anumită poziție a mecanismului). Semnalul de la întrerupătorul de limită poate fi primit în doar două versiuni — contactul este deschis (fără acțiune, fără tensiune) și contactul este închis (există acțiune, există tensiune).

Semnale digitale

Atunci când un semnal discret ia doar niște valori fixe (care pot fi situate pe o grilă cu o anumită pasă) astfel încât acestea să poată fi reprezentate ca o serie de mărimi cuantice, un astfel de semnal discret se numește digital. Adică, un semnal digital este un semnal discret care este cuantificat nu numai prin intervale de timp, ci și după nivel.

În practică, semnalele discrete și digitale sunt identificate într-o serie de probleme și pot fi determinate cu ușurință ca mostre folosind un dispozitiv de calcul.

Figura prezintă un exemplu de formare a unui semnal digital bazat pe unul analogic. Vă rugăm să rețineți că valorile semnalului digital nu pot lua valori intermediare, ci doar anumite — număr întreg de pași într-o grilă verticală.

Un semnal digital este ușor de înregistrat și rescris în memoria dispozitivelor de calcul, este pur și simplu citit și copiat fără pierderi de precizie, în timp ce rescrierea unui semnal analogic este întotdeauna asociată cu pierderea unei părți, deși nesemnificative, a informațiilor.

Procesarea digitală a semnalului face posibilă obținerea de dispozitive cu performanțe foarte ridicate datorită executării operațiilor de calcul fără pierderi absolute de calitate sau cu pierderi neglijabile.

Datorită acestor avantaje, semnalele digitale sunt astăzi omniprezente în sistemele de stocare și procesare a datelor. Toată memoria modernă este digitală. Suporturile de stocare analogice (cum ar fi casetele etc.) au dispărut de mult.

Instrumente de măsurare a tensiunii analogice și digitale:

Dar chiar și semnalele digitale au dezavantajele lor.Ele nu pot fi transmise direct așa cum sunt, deoarece transmisia se face de obicei prin unde electromagnetice continue. Prin urmare, atunci când transmiteți și primiți semnale digitale, este necesar să recurgeți la la modulare suplimentară și conversie analog-digitală... Intervalul dinamic mai mic al semnalelor digitale (raportul dintre cea mai mare valoare și cea mai mică valoare), datorită cuantizării valorilor de-a lungul rețelei, este un alt dezavantaj al acestora.

Există și zone în care semnalele analogice sunt indispensabile. De exemplu, sunetul analogic nu va fi niciodată comparat cu digitalul, așa că amplificatoarele cu tuburi și înregistrările nu s-au demodat încă, în ciuda abundenței formatelor de înregistrare audio digitală cu cele mai mari rate de eșantionare.