Verschil tussen analoge en digitale signalen

Belangrijkste verschil - analoge versus digitale signalen

Analoog en digitaal zijn twee vormen die worden gebruikt om signalen over te dragen. De grootste verschil tussen analoge en digitale signalen is dat, in analoge signalen kan het signaal duren ieder waarde binnen een bepaald bereik terwijl, in digitale signalen kan het signaal slechts een van een discrete reeks waarden vertegenwoordigen.

Wat zijn analoge signalen

Analoge signalen zijn signalen die elke waarde op een continue schaal kunnen opnemen. Er kan een zijn reeks voor de waarden die het signaal kan aannemen, maar binnen dit bereik kan het signaal elke waarde vertegenwoordigen. Een analoog signaal varieert continu en soepel met de tijd, omdat de hoeveelheid die wordt opgenomen, de waarde verandert.

Als voorbeeld voor een analoog signaal, overweeg een vinylverslag. Wanneer muziek in een studio wordt gespeeld, nemen microfoons variaties in de luchtdruk op vanwege het geluid en zetten deze veranderingen in luchtdruk om in een verandering van de spanning in een elektrisch circuit. De spanning varieert ook continu wanneer het geluid varieert. Het elektrische circuit is verbonden met een naald, die beweegt volgens de spanning. Wanneer de naald beweegt, worden er groeven in een lak gevormd. Later worden deze groeven overgebracht op een vinylschijf. De variatie in de groeven is continu en deze variaties komen overeen met de continue variaties van het originele geluid. Wanneer muziek wordt afgespeeld op een vinylschijf, beweegt een naald in de speler langs de groeven en zet de bewegingen om in een continu elektrisch signaal. Het signaal kan naar een luidspreker worden overgebracht en de spreker kan zijn membraan heen en weer laten bewegen in overeenstemming met het signaal dat het ontvangt.

Een vergroting van een vinylplaat die continu veranderende groeven toont, die in staat zijn om een ​​continu signaal te produceren.

Aangezien analoge signalen in de loop van de tijd continu variëren, wordt er gezegd dat ze een oneindige resolutie. Dat wil zeggen, een analoog signaal kan een verandering verzenden die optreedt in een oneindig kleine tijdsperiode. Er kan echter nog steeds ruis worden geïntroduceerd die de kwaliteit van het signaal in de loop van de tijd zal verslechteren.

Wat zijn digitale signalen

In een digitaal signaal kan het signaal slechts een reeks discrete waarden opnemen. Het signaal zelf is ook discontinu, waardoor de waarde ervan met tussenpozen verandert. Personal computers zijn goede voorbeelden van apparaten die digitale signalen gebruiken. Omdat computers communiceren met behulp van "bits" van enen en nullen, en omdat er een eindig aantal bits is dat in een bepaalde tijd kan worden verwerkt, kan een computer een continu signaal niet verwerken. In plaats daarvan moet een signaal worden "afgebroken" naar een digitale vorm. Dit gaat eerst monsterneming het analoge signaal op verschillende tijdstippen. Dan is het signaal gekwantificeerde: d.w.z. voor elk tijdsinterval krijgt het signaal een benaderde, discrete waarde om het originele signaal weer te geven. De betreffende tijdsintervallen zijn vaak erg klein, zodat we het verschil niet kunnen opmerken (een liedje of een video die op een computer wordt gehoord lijkt continu!)

Hoe groter de discrete verzameling waarden die het digitale signaal zou kunnen hebben, hoe dichter het signaal bij de originele, analoge vorm zal zijn. De voorwaarde resolutie geeft aan hoeveel waarden een signaal kan worden uitgesplitst. Een 1-bits conversie kan bijvoorbeeld slechts twee waarden aannemen: 0 of 1. Bij een 2-bits conversie kan het signaal 4 verschillende waarden aannemen (00, 01, 10, 11). Het aantal waarden dat een digitaal signaal zou kunnen aannemen, varieert naargelang het aantal dat is verhoogd naar het aantal gebruikte bits. Hoe groter het aantal gebruikte bits, hoe beter de resolutie.

Het continue analoge signaal (rood) converteren naar een afzonderlijk digitaal signaal (blauw). Aan de linkerkant is de conversie uitgevoerd met behulp van 2 bits, waardoor 4 verschillende niveaus zijn gecreëerd die het digitale signaal zou kunnen aannemen. Aan de rechterkant worden 3 bits gebruikt. Daarom kan het signaal worden weergegeven door 8 verschillende niveaus. Dit signaal heeft een hogere resolutie en is "dichter" bij het originele analoge signaal.

De afbeelding hieronder toont een vergroot beeld van een oppervlak van een compact disc (CD). Op een CD worden gegevens geregistreerd als een reeks putten en hobbels. Elke put of hobbel komt overeen met een 0 of een 1, en dus is het signaal dat als een CD wordt geproduceerd, een digitaal signaal. Vergelijk deze variaties op de CD met de meer continue variaties op een vinyl disc (hierboven).

Pits en hobbels op een CD-oppervlak (vergroot met een atomic force-microscoop)

Na verloop van tijd kan een digitaal signaal ook ruis krijgen. Het is echter gemakkelijker om de ruis te scheiden met behulp van een proces dat bekend staat als vernieuwing.

Verschil tussen analoge en digitale signalen

Aard van het signaal

Een analoog signaal kan elke waarde in een bepaald bereik aannemen.

EEN digitaal signaal kan slechts een van een discrete reeks waarden aannemen.

Resolutie

Analoge signalen heb een oneindige resolutie.

Digitale signalen hebben een eindige resolutie, die afhangt van het aantal bits dat wordt gebruikt om gegevens over te brengen.

Ruis verwijderen

Het is moeilijk om ruis in te verwijderen analoge signalen. In de loop van de tijd kan er ruis ontstaan.

In digitale signalen, het is veel gemakkelijker om ruis te verwijderen.

Afbeelding Met dank

"Een macro-opname van recordgrooves, met variatie duidelijk zichtbaar." Door Shane Gavin (eigen werk) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

"2-bits resolutie met vier kwantisatieniveaus ..." door Hyacinth (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Gewijzigd)

"3-bits resolutie met acht kwantisatieniveaus ..." door Hyacinth (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (gewijzigd)

"Microfoto van een CD-ROM gemaakt met een atoomkrachtmicroscoop (afbuigmodus)" door freiermensch (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons