Skillnad mellan analoga och digitala signaler

Huvudskillnad - Analoga kontra digitala signaler

analog och digital är två former som används för att överföra signaler. De huvudskillnad mellan analoga och digitala signaler är det, i analoga signaler kan signalen ta några värde inom ett visst intervall medan, i digitala signaler kan signalen endast representera en av en diskret uppsättning värden.

Vad är analoga signaler

Analoga signaler är signaler som kan ta upp något värde i kontinuerlig skala. Det kan finnas en räckvidd för de värden som signalen kan ta, men inom detta område kan signalen representera något värde. En analog signal varierar kontinuerligt och smidigt med tiden, eftersom den mängd den registrerar ändrar sitt värde.

Som ett exempel på en analog signal, överväga en vinylrekord. När musik spelas i en studio tar mikrofonerna upp variationer i lufttryck på grund av ljudet och omvandlar dessa förändringar i lufttrycket till en spänningsändring i en elektrisk krets. Spänningen varierar också kontinuerligt när ljudet varierar. Den elektriska kretsen är ansluten till en nål som rör sig enligt spänningen. När nålen rör sig, skapar den spår i en lack. Senare överförs dessa spår på en vinylskiva. Variationen i spåren är kontinuerlig, och dessa variationer motsvarar de kontinuerliga variationerna av det ursprungliga ljudet. När musik spelas upp på en vinylskiva, flyttar en nål i spelaren längs spåren och omvandlar rörelserna till en kontinuerlig elektrisk signal. Signalen kan överföras till en högtalare, och högtalaren kan få membranet att röra sig fram och tillbaka i enlighet med signalen den mottar.

En förstoring av en vinylrekord som visar kontinuerligt varierande spår, vilka kan producera en kontinuerlig signal.

Eftersom analoga signaler varierar kontinuerligt med tiden, sägs de ha en oändlig upplösning. Det vill säga en analog signal kan överföra en förändring som uppträder under en oändligt liten tidsperiod. Dock kan ljud fortfarande införas, vilket försämrar signalens kvalitet över tiden.

Vad är digitala signaler

I en digital signal kan signalen endast ta upp en uppsättning diskreta värden. Signalen i sig är också diskontinuerlig, ändra sitt värde med tidsintervaller. Personliga datorer är bra exempel på enheter som använder digitala signaler. Eftersom datorer kommunicerar med "bitar" av 1 och 0, och eftersom det finns ett begränsat antal bitar som kan bearbetas under en viss tid, kan en dator inte hantera en kontinuerlig signal. Istället måste en signal brytas ner till en digital form. Detta gäller först provtagning den analoga signalen vid olika tidpunkter. Då är signalen kvantiserade: dvs för varje tidsintervall ges signalen ett approximativt, diskret värde för att representera ursprungssignalen. De aktuella intervallerna är ofta mycket små så att vi inte kan märka skillnaden (en låt eller en video som hörs på en dator ser kontinuerligt ut!)

Ju större den diskreta uppsättningen värden som den digitala signalen skulle kunna ta, desto närmare kommer signalen att vara till den ursprungliga analoga formen. Termen upplösning Indikerar hur många värden en signal kan delas upp i. En 1-bitars konvertering kan exempelvis bara ta två värden: antingen 0 eller 1. Med en 2-bitars konvertering kan signalen ta 4 olika värden (00, 01, 10, 11). Antalet värden som en digital signal kan ta varierar som de två höjda till antalet använda bitar. Ju större antal bitar som används, desto bättre är upplösningen.

Konvertera den kontinuerliga analoga signalen (röd) till en diskret digital signal (blå). Till vänster har omvandlingen gjorts med 2 bitar, vilket skapar 4 olika nivåer som den digitala signalen skulle kunna ta. Till höger används 3 bitar. Därför kan signalen representeras av 8 olika nivåer. Denna signal har en högre upplösning och är "närmare" till den ursprungliga analoga signalen.

Bilden nedan visar en förstoring av en yta på en cd-skiva (CD). På en CD spelas data in som en serie av gropar och stötar. Varje grop eller bump motsvarar en 0 eller en 1 och sålunda är den signal som produceras som en CD läses en digital. Jämför dessa variationer på cd-skivan med de mer kontinuerliga variationerna som finns på en vinylskiva (ovan).

Pits och stötar på en CD-yta (förstorad med hjälp av ett atomkraftmikroskop)

Med tiden kan en digital signal också skaffa ljud. Det är emellertid lättare att skilja ut bruset med en process som kallas regeneration.

Skillnad mellan analoga och digitala signaler

Signalens natur

En analog signal kan ta något värde i ett visst intervall.

en digital signal kan bara ta en av en diskret uppsättning värden.

Upplösning

Analoga signaler ha en oändlig upplösning.

Digitala signaler har en ändlig upplösning, som beror på antalet bitar som används för att förmedla data.

Ta bort brus

Det är svårt att ta bort ljud i analoga signaler. Buller kan byggas upp över tiden.

I digitala signaler, det är mycket lättare att ta bort ljud.

Image Courtesy

"En makro skott av rekordspår, med variation klart synlig." Av Shane Gavin (eget arbete) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

"2-bitars upplösning med fyra nivåer av kvantisering ..." av Hyacinth (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modified)

"3-bitars upplösning med åtta nivåer av kvantisering ..." av Hyacinth (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modified)

"Micrograph av en CD-ROM skapad med ett atomkraftmikroskop (avböjningsläge)" av freiermensch (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons