Forskellen mellem analoge og digitale signaler

Indholdsfortegnelse:

Hovedforskel - Analoge kontra digitale signaler
Hvad er analoge signaler
Hvad er digitale signaler
Forskellen mellem analoge og digitale signaler

Hovedforskel - Analoge kontra digitale signaler

Analog og digital er to former, der bruges til at overføre signaler. Det hovedforskel mellem analoge og digitale signaler er, at i analoge signaler kan signalet tage enhver værdi inden for et givet område hvorimod, i digitale signaler kan signalet kun repræsentere et af et diskret sæt værdier.

Hvad er analoge signaler

Analoge signaler er signaler, der kan optage enhver værdi på en kontinuerlig skala. Der kan være et område for de værdier, som signalet kan tage, men inden for dette område kan signalet repræsentere enhver værdi. Et analogt signal varierer kontinuerligt og problemfrit med tiden, da mængden, det optager, ændrer dets værdi.

Som et eksempel på et analogt signal, overvej en vinylplade. Når der spilles musik i et studie, opfanger mikrofoner variationer i lufttryk på grund af lyden og konverterer disse ændringer i lufttryk til en ændring i spænding i et elektrisk kredsløb. Spændingen varierer også kontinuerligt, når lyden varierer. Det elektriske kredsløb er forbundet til en nål, som bevæger sig i henhold til spændingen. Når nålen bevæger sig, skaber den riller i en lak. Senere overføres disse riller til en vinylskive. Variationen i rillerne er kontinuerlig, og disse variationer svarer til de kontinuerlige variationer af den originale lyd. Når musik afspilles på en vinylskive, bevæger en nål i afspilleren sig langs rillerne og konverterer dens bevægelser til et kontinuerligt elektrisk signal. Signalet kan formidles til en højttaler, og højttaleren kan få sin membran til at bevæge sig frem og tilbage i henhold til det signal, den modtager.

En forstørrelse af en vinylplade, der viser løbende varierende riller, som er i stand til at producere et kontinuerligt signal.

Da analoge signaler varierer kontinuerligt med tiden, siges det at have en uendelig opløsning. Det vil sige, at et analogt signal kan transmittere en ændring, der sker i en uendelig lille periode. Dog kan der stadig introduceres støj, hvilket vil forringe signalets kvalitet over tid.

Hvad er digitale signaler

I et digitalt signal kan signalet kun optage et sæt diskrete værdier. Selve signalet er også diskontinuerligt og ændrer dets værdi med tidsintervaller. Personlige computere er gode eksempler på enheder, der bruger digitale signaler. Da computere kommunikerer ved hjælp af "bits" på 1'er og 0'er, og fordi der er et begrænset antal bits, der kan behandles på en given tid, kan en computer ikke håndtere et kontinuerligt signal. I stedet skal et signal "nedbrydes" til en digital form. Dette indebærer først prøveudtagning det analoge signal på forskellige tidspunkter. Så er signalet kvantiseret: dvs. for hvert tidsinterval får signalet en omtrentlig, diskret værdi til at repræsentere det originale signal. Tidsintervallerne er ofte meget små, så vi ikke kan mærke forskellen (en sang eller en video, der høres på en computer, ser kontinuerlig ud!)

Jo større det diskrete sæt værdier, som det digitale signal kunne tage, jo tættere vil signalet være på den oprindelige, analoge form. Begrebet løsning angiver, hvor mange værdier et signal kan brydes ned i. For eksempel kan en 1-bit-konvertering kun tage to værdier: enten 0 eller 1. Med en 2-bit-konvertering kan signalet tage 4 forskellige værdier (00, 01, 10, 11). Antallet af værdier, som et digitalt signal kan tage, varierer, når de to hæves til antallet af anvendte bits. Jo større antal bits der bruges, jo bedre er opløsningen.

Konvertering af det kontinuerlige analoge signal (rødt) til et diskret digitalt signal (blåt). Til venstre er konverteringen blevet udført ved hjælp af 2 bits og derved skabt 4 forskellige niveauer, som det digitale signal kunne tage. Til højre bruges 3 bits. Derfor kan signalet repræsenteres af 8 forskellige niveauer. Dette signal har en højere opløsning og er "tættere" på det originale analoge signal.

Billedet herunder viser et forstørret billede af en overflade på en compact disc (CD). På en cd registreres data som en række huller og buler. Hver pit eller bump svarer til en 0 eller en 1, og derfor er det signal, der produceres som en cd, der læses, et digitalt. Sammenlign disse variationer på cd'en med de mere kontinuerlige variationer, der findes på en vinylskive (ovenfor).