Analoginiai, diskretieji ir skaitmeniniai signalai
Bet koks fizinis dydis pagal savo vertės pokyčio pobūdį gali būti pastovus (jei jis turi tik vieną fiksuotą reikšmę), diskretinis (jei jis gali turėti dvi ar daugiau fiksuotų reikšmių) arba analoginis (jei jis gali turėti begalinį reikšmių skaičių). Visi šie kiekiai gali būti skaitmeninami.
Analoginiai signalai
Analoginis signalas yra signalas, kurį galima pavaizduoti ištisine verčių rinkinio linija, apibrėžta kiekvienu laiko tašku, palyginti su laiko ašimi. Analoginio signalo reikšmės yra savavališkos bet kuriuo laiko momentu, todėl paprastai jis gali būti vaizduojamas kaip nuolatinė funkcija (priklausomai nuo laiko kaip kintamasis) arba kaip ištisinė laiko funkcija.
Analoginis signalas gali būti vadinamas, pavyzdžiui, garso signalu, kurį generuoja elektromagnetinio mikrofono ritė arba vamzdinis akustinis stiprintuvas, nes toks signalas yra nuolatinis ir jo reikšmės (įtampa arba srovė) labai skiriasi viena nuo kitos. bet kurią akimirką.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas šio tipo analoginio signalo pavyzdys.
Analoginės reikšmės tam tikrose ribose gali turėti begalinę reikšmių įvairovę. Jie yra tęstiniai ir jų vertės negali keistis šuoliais.
Analoginio signalo pavyzdys: termopora perduoda analoginę temperatūros reikšmę prie programuojamo loginio valdiklio, kuris valdo temperatūrą elektrinėje orkaitėje su kietojo kūno rele.
Diskretūs signalai
Jei signalas įgauna atsitiktines reikšmes tik tam tikrais laiko momentais, toks signalas vadinamas diskrečiu. Dažniausiai praktikoje naudojami diskretūs signalai, paskirstyti per vienodą laiko tinklelį, kurio žingsnis vadinamas atrankos intervalu.
Diskretus signalas prisiima tam tikras nulines reikšmes tik atrankos momentais, tai yra, jis nėra nuolatinis, skirtingai nei analoginis signalas. Jei iš garso signalo reguliariais intervalais išpjaunamos nedidelės tam tikro dydžio dalys, tokį signalą galima pavadinti diskrečiu.
Žemiau pateikiamas tokio diskretiško signalo generavimo pavyzdys su atrankos intervalu T. Atkreipkite dėmesį, kad matuojamas tik atrankos intervalas, o ne pačios signalo reikšmės.
Diskretūs signalai turi dvi ar daugiau fiksuotų verčių (jų reikšmių skaičius visada išreiškiamas sveikaisiais skaičiais).
Paprasto diskretiško signalo dviem reikšmėms pavyzdys: ribinio jungiklio įjungimas (jungiklio kontaktų perjungimas tam tikroje mechanizmo padėtyje). Signalą iš ribinio jungiklio galima priimti tik dviem versijomis — kontaktas atidarytas (neveikia, nėra įtampos), o kontaktas uždarytas (veikia, yra įtampa).
Skaitmeniniai signalai
Kai atskiras signalas įgauna tik tam tikras fiksuotas reikšmes (kurios gali būti tam tikro žingsnio tinklelyje), kad jas būtų galima pavaizduoti kaip kvantinių dydžių seriją, toks diskretus signalas vadinamas skaitmeniniu. Tai reiškia, kad skaitmeninis signalas yra atskiras signalas, kuris kvantuojamas ne tik laiko intervalais, bet ir lygiu.
Praktiškai diskretūs ir skaitmeniniai signalai nustatomi daugelyje problemų ir gali būti lengvai nustatomi kaip pavyzdžiai naudojant skaičiavimo įrenginį.
Paveikslėlyje parodytas skaitmeninio signalo formavimo analoginiu pagrindu pavyzdys. Atkreipkite dėmesį, kad skaitmeninių signalų reikšmės negali turėti tarpinių reikšmių, tik konkretų - sveikų žingsnių skaičių vertikalioje tinklelyje.
Skaitmeninis signalas nesunkiai įrašomas ir perrašomas į skaičiavimo įrenginių atmintį, jis tiesiog nuskaitomas ir nukopijuojamas neprarandant tikslumo, o analoginio signalo perrašymas visada siejamas su dalies, nors ir nereikšmingos, informacijos dalies praradimu.
Skaitmeninis signalų apdorojimas leidžia gauti labai didelio našumo įrenginius, nes atliekamos skaičiavimo operacijos visiškai neprarandant kokybės arba su nežymiais nuostoliais.
Dėl šių pranašumų skaitmeniniai signalai šiandien yra visur paplitę duomenų saugojimo ir apdorojimo sistemose. Visa šiuolaikinė atmintis yra skaitmeninė. Analoginių laikmenų (pavyzdžiui, kasečių ir kt.) seniai nebėra.
Analoginiai ir skaitmeniniai įtampos matavimo prietaisai:
Tačiau net ir skaitmeniniai signalai turi savo trūkumų.Jie negali būti perduodami tiesiogiai tokių, kokie yra, nes dažniausiai perduodami nuolatinėmis elektromagnetinėmis bangomis. Todėl perduodant ir priimant skaitmeninius signalus būtina griebtis prie papildomo moduliavimo ir konvertavimas iš analoginio į skaitmeninį... Mažesnis skaitmeninių signalų dinaminis diapazonas (didžiausios vertės ir mažiausios vertės santykis) dėl reikšmių kvantavimo tinkle yra dar vienas jų trūkumas.
Taip pat yra sričių, kuriose analoginiai signalai yra būtini. Pavyzdžiui, analoginis garsas niekada nebus lyginamas su skaitmeniniu, todėl vamzdiniai stiprintuvai ir įrašai dar neišėjo iš mados, nepaisant daugybės skaitmeninių garso įrašų formatų, pasižyminčių didžiausiu diskretizavimo dažniu.