Analog, ayrık ve dijital sinyaller

Değer değişiminin doğası gereği herhangi bir fiziksel nicelik, sabit (yalnızca bir sabit değeri varsa), ayrık (iki veya daha fazla sabit değeri olabilirse) veya analog (sonsuz sayıda değeri olabilirse) olabilir. Tüm bu miktarlar sayısallaştırılabilir.

analog sinyaller

Bir analog sinyal, zaman eksenine göre zamanın her noktasında tanımlanan bir dizi değerin sürekli bir satırıyla temsil edilebilen bir sinyaldir. Bir analog sinyalin değerleri zamanın herhangi bir anında keyfidir, bu nedenle genellikle bir tür sürekli fonksiyon (değişken olarak zamana bağlı olarak) veya zamanın parçalı sürekli fonksiyonu olarak temsil edilebilir.

Bir analog sinyal, örneğin, bir elektromanyetik mikrofon bobini veya bir tüp akustik amplifikatör tarafından üretilen bir ses sinyali olarak adlandırılabilir, çünkü böyle bir sinyal süreklidir ve değerleri (gerilim veya akım) birbirinden çok farklıdır. zamanda herhangi bir an.

Aşağıdaki şekil, bu tip analog sinyalin bir örneğini göstermektedir.

Analog değerler, belirli sınırlar içinde sonsuz çeşitlilikte değerlere sahip olabilir. Süreklidirler ve değerleri sıçramalar ve sınırlarla değişemezler.

Bir analog sinyal örneği: bir termokupl, bir analog sıcaklık değeri iletir programlanabilir mantık denetleyicisinekatı hal rölesi ile elektrikli bir fırındaki sıcaklığı kontrol eden.

Ayrık sinyaller

Bir sinyal yalnızca belirli anlarda rastgele değerler alıyorsa, böyle bir sinyale ayrık denir. Çoğu zaman, pratikte, adımı örnekleme aralığı olarak adlandırılan tekdüze bir zaman ızgarası üzerinde dağıtılan ayrık sinyaller kullanılır.

Ayrık bir sinyal, yalnızca örnekleme anlarında sıfır olmayan belirli değerleri varsayar, yani analog bir sinyalin aksine sürekli değildir. Belirli bir boyuttaki küçük parçalar düzenli aralıklarla bir ses sinyalinden kesilirse, böyle bir sinyal ayrık olarak adlandırılabilir.

Aşağıda, örnekleme aralığı T ile böyle ayrı bir sinyal üretmenin bir örneği verilmiştir. Sinyal değerlerinin kendilerinin değil, yalnızca örnekleme aralığının ölçüldüğünü unutmayın.

Ayrık sinyallerin iki veya daha fazla sabit değeri vardır (değerlerinin sayısı her zaman tamsayı olarak ifade edilir).

İki değer için basit bir ayrık sinyal örneği: bir limit anahtarının etkinleştirilmesi (mekanizmanın belirli bir konumunda anahtar kontaklarının anahtarlanması). Limit anahtarından gelen sinyal yalnızca iki versiyonda alınabilir - kontak açık (hareket yok, voltaj yok) ve kontak kapalı (hareket var, voltaj var).

Dijital sinyaller

Ayrık bir sinyal, bir dizi kuantum niceliği olarak temsil edilebilmeleri için yalnızca bazı sabit değerleri (belirli bir perdeye sahip bir ızgaraya yerleştirilebilen) aldığında, böyle ayrı bir sinyale dijital denir. Yani, dijital bir sinyal, yalnızca zaman aralıklarıyla değil, aynı zamanda seviyeyle de nicelenen ayrık bir sinyaldir.

Uygulamada, ayrık ve sayısal sinyaller bir dizi problemde tanımlanır ve bir bilgi işlem cihazı kullanılarak kolayca numuneler olarak belirlenebilir.

Şekil, analog olana dayalı bir dijital sinyal oluşturmanın bir örneğini göstermektedir. Lütfen dijital sinyal değerlerinin ara değerler alamayacağını, yalnızca belirli - dikey bir ızgaradaki tamsayı adım sayısını alamayacağını unutmayın.

Bir dijital sinyal kolayca kaydedilir ve bilgi işlem cihazlarının belleğine yeniden yazılır, doğruluk kaybı olmadan basitçe okunur ve kopyalanırken, bir analog sinyalin yeniden yazılması her zaman bilgilerin önemsiz de olsa bir kısmının kaybıyla ilişkilendirilir.

Dijital sinyal işleme, hesaplama işlemlerinin kesinlikle kalite kaybı olmadan veya ihmal edilebilir kayıpla yürütülmesi nedeniyle çok yüksek performanslı cihazlar elde etmeyi mümkün kılar.

Bu avantajlar nedeniyle, günümüzde veri depolama ve işleme sistemlerinde her yerde bulunan dijital sinyallerdir. Tüm modern bellek dijitaldir. Analog depolama ortamları (kasetler vb.) çoktan geride kaldı.

Analog ve dijital voltaj ölçüm cihazları:

Ancak dijital sinyallerin bile sakıncaları vardır.Doğrudan oldukları gibi iletilemezler, çünkü iletim genellikle sürekli elektromanyetik dalgalarla yapılır. Bu nedenle, dijital sinyalleri iletirken ve alırken, başvurmak gerekir. ek modülasyona Ve analogdan dijitale dönüştürme... Ağ boyunca değerlerin nicelleştirilmesinden dolayı dijital sinyallerin daha küçük dinamik aralığı (en büyük değerin en küçük değere oranı), dezavantajlarından bir diğeridir.

Analog sinyallerin vazgeçilmez olduğu alanlar da vardır. Örneğin, analog ses hiçbir zaman dijitalle karşılaştırılmayacaktır, bu nedenle, en yüksek örnekleme oranlarına sahip dijital ses kayıt formatlarının bolluğuna rağmen tüp amplifikatörlerin ve kayıtların modası henüz geçmemiştir.