Analoog vs digitaalne: milles erinevus on?

Elektriahelate klassifitseerimiseks on erinevaid viise. Üks väga oluline viis on klassifitseerida vooluahel või süsteem analoog- või digitaalseks, kuid mida see tähendab? Mis on analoog vs digitaalne?

Kui olete juba mõnda aega olnud elektroonikahuviline, olete käinud elektroonikakursustel või lugenud selleteemalisi raamatuid, on teil tõenäoliselt vähemalt intuitiivne arusaam analoogi ja digitaalse erinevusest.

Kui olete uus, siis ei pruugi te mõista, mida analoog vs digitaalne tegelikult tähendab.

Selles postituses käsitlen lähemalt, mida mõlemad tähendavad, ja kirjeldan erinevusi.

Kui olete uus, loodetavasti mõistate pärast selle lugemist digitaalse ja analoogse erinevust. Kui olete tähendustega pisut tuttav, siis loodetavasti on see hea ülevaade.

Alustame paari sageli valesti mõistetud mõiste määratlemisega.

Pidev ajasignaal on signaal, mis on määratud iga lõpmatu väärtuse jaoks teatud aja jooksul.

Diskreetne ajasignaal seevastu täpsustatakse ainult diskreetsete ajaväärtuste või sammudena ajateljel.

Sageli ajame segamini analoogi pideva ajaga ja digitaalse diskreetse ajaga, kuid need pole tingimata samad.

Analoogsignaal on signaal, mille amplituud võib võtta pidevas vahemikus mis tahes väärtust.

Digitaalsignaali amplituud võib võtta ainult piiratud arvu väärtusi.

Mida see tähendab?

Allolev pilt (kaasaegsete digitaalsete ja analoogsidesüsteemide kolmandast väljaandest) võib aidata.

Ülaltoodud pildi joonis (a) näitab analoogsignaali, mis on samuti pidev aeg. Joonis © kujutab ka analoogsignaali, ainult teadke, et see toimub diskreetsel ajal. Signaal ise varieerub ajaperioodil pidevalt, kuid proovivõtume seda ainult konkreetsetel ajahetkedel. Punktide ühendamisel saate pidevat analoogsignaali.

Selle praktiline näide on temperatuuri registreerimine iga 10 minuti järel.

Temperatuur ise muutub aja jooksul pidevalt. Teisisõnu, temperatuur ei hüppa nulli jooksul 75-st 76-ni ega ka ajal, mil temperatuur puudub (ärge ajage seda segamini nulliga!).

Pigem võtab see igal lõpmatuseni väikesel perioodil mingit väärtust. Sel juhul on meie ainus huvi seda vaadata iga 10 minuti tagant, nii et kui me joonistaksime temperatuuri (analoogväärtus), võib see tunduda osa ©.

Osas (b) näeme pidevat digitaalset signaali ja osas (d) diskreetse aja digitaalset signaali. Kui ühendate punkti d punktid, kasutades ainult sirgeid, mis on t-teljega paralleelsed või risti, ilmub midagi sarnast (b).

Osa b) sarnaneb millelegi, mida võite digitaalskeemi uurimisel ostsilloskoobis näha.

Aga (d) osa?

Kui logime iga päev teatud aktsia väärtuse arvele äritegevuse lõppedes, võib meil olla graafik, mis näeb välja nagu osa (d).

Analoog vs Digitaalne: Analoog

Me kavatseme öelda, et analoogsüsteemis varieerub pinge või voolutugevus mõne aja jooksul pidevalt (ehkki enamik seda, mida te mõõdate, seda ei pea).

Millegi "analoog" on selle millegi koopia. Teisisõnu, see on analoogne. Siit tuleb termin analoog.

Võtke näiteks vanaaegne mikrofon.

Helilained on õhurõhu lained. Mikrofon muudab need rõhulained kõikuvaks pingeks või rõhulainete elektriliseks “analoogiks”. Seejärel võimendatakse signaali ja juhitakse kõlarisse, kus elektriline signaal muundatakse tagasi rõhulaineks või heliks.

Kui te pole osa maatriksist, elate analoogilises maailmas. Enamik looduses olevaid asju, mida saab kvantitatiivselt mõõta, kuvatakse analoogsel kujul.

Muud analoogkogused (peale rõhu) on vahemaa, aeg ja temperatuur. AM / FM-raadio kuulamisel kuulete analoogsel kujul edastatavat teavet.

Raadios rääkides on analoogsüsteemide üheks probleemiks müra sissetoomine. Oleme kõik varem jaamas häälestanud ja kuulnud müra või staatilist häält. FM-raadio on müra suhtes immuunsem kui AM, kuid siiski juhtub.

Kui olete piisavalt vana, võite meenutada, et kopeerisite VHS-lindid ja märkasite, et koopia kvaliteet ei olnud sama hea kui originaal. Selle põhjuseks on müra.

Tõenäoliselt teavad paljud teist, milline müra välja näeb. Kui olete uus või vajate meeldetuletust, illustreerib seda allolev pilt. Sageli võib müra olla palju hullem kui see, mida näete allpool.

Teie kodu vahelduvvoolutoide on nii pidev kui ka analoog; kuigi naelad, sags ja mööduvad jooned võivad olla palju halvemad kui allpool pildil.

Seal on isegi analoogarvuteid, kuid need on rohkem eriotstarbelised ja mitte midagi, millega enamik harrastajaid töötavad. Tõenäoliselt tuttavad arvutid on kõik digitaalsed, mis viib meid järgmise teema juurde.

Analoog vs digitaalne: digitaalne eelis

Enamiku jaoks meenutavad digitaalsed signaalid, millega me töötame, ülaltoodud joonise osa (b).

Kui mõtleme digitaalsele, on üks esimesi asju, mis pähe tuleb, binaarsed numbrid. Mõni on sellest teadlik, kuid paljude arvates oleks see üllatusena teada saada, et digitaalne signaal võib tehniliselt võtta rohkem kui kaks diskreetset väärtust.

Tegelikult võib see võtta mis tahes hulga väärtusi. Seda tüüpi digitaalsignaale nimetatakse M-aarilisteks signaalideks, kus M tähistab mis tahes täisarvu. Binaarne on kõige tavalisem ja erijuhtum, kus M = 2.

Oma eesmärkidel eeldame, et töötate binaarsignaalidega.

Üks varasemaid digitaalseid elektroonilisi süsteeme käivitati 1844. aastal. Samuel Morse'i leiutatud, esimene telegraaf saadeti sel aastal. See instrument kasutas lühikesi ja pikki voolu impulsse, mida nimetatakse punktideks ja kriipsudeks.

Igal hetkel on saatetava telegraafi võti kahest olekust: kas sisse või välja. Teave, mida telegraafisõnum kannab, sõltub aja jooksul ainult saatja sisse- ja väljalülitatud olekust. Kaks erinevat taset tuvastavad signaali igal ajal. See muudab selle digitaalseks.

Muidugi ei kasuta keegi tänapäeval telegraafi, kuid enamik meist kasutab iga päev arvuteid, nutitelefone ja hulgaliselt muid digitaalseid või osaliselt digitaalseid seadmeid.

Binaarses digitaalsüsteemis on ainult kaks võimalust: sisse või välja lülitada, nt kõrge või madal.

Kõrge on loogika 1 ja madal on loogika 0. Seetõttu koosnevad binaarsed numbrid ühest ja nullist.

TTL (Transistor-Transistor Logic) süsteemides peame kõrgeks 5 V ja madalaks 0 V. Miski pole täiuslik, seega on eksimisruumi.

Signaali vastuvõtva TTL-seadme minimaalse pinge tase, mida loetakse kõrgeks, on 2 V. Maksimaalseks lugemiseks madalaim pinge on 0,8 V.

Kõik vahepealne on kehtetu ja seda eiratakse.

Signaali saatva TTL-seadme tolerantsid on pisut erinevad, kuid saate idee.

Miks on digitaalne nii suur asi?

Mõelge CD-mängijale. Enamik meist nõustub, et CD kvaliteediga heli on parem kui vinüülplaadid või magnetkassetid, kuid miks?

See kõrge helikvaliteet on võimalik seetõttu, et muusikat ei talletata helilainete füüsilisena koopiana (nagu salvestus), vaid kodeeritud numbriseeriana, mis tähistab helilainete amplituudisammu.

Salvestuses või kassetis tekitatakse moonutusi (müra) nii analoogsalvestuse kui ka taasesituse abil.

Meie CD-mängija ei salvesta lainekujude koopiaid, pigem on see kood, mis ütleb mängijale, kuidas heli iga kord taasesitamisel väga suure täpsusega reprodutseerida.

Analoogsignaali (näiteks heli) digitaalse koopia tegemiseks võetakse helilainetest proovid kindla intervalliga. Lainepinget mõõdetakse teatud intervallidega ja iga mõõtmine teisendatakse arvuks.

See muudab digitaalse süsteemi, nagu CD-mängija, müra suhtes immuunsemaks. Kui teeme heli või video jaoks analoogkoopia, on müra salvestuses loomupärane.

Saan mp3 faili tuhandeid kordi (koopiaid kopeerides) kopeerida, kaotamata ühtki originaalkvaliteeti. Kuid kui ma prooviks kassetti niimoodi kopeerida, halveneb helikvaliteet enne, kui jõuan 1000-ni.

See toob meid digitaalse digitaaltelevisiooni veel ühe olulise eelise juurde: analoogprotsessidele omaste moonutusteta saab digitaalset teavet hõlpsasti salvestada, edastada ja kopeerida. Koopiaid saab teha teistest eksemplaridest, ilma et see oleks koopiate põlvkondade vahel halvenenud.

Proovige seda oma VHS-lintidega! Analoog vs digitaalne - siin võidab digitaalne.

Mahud eksisteerivad arvude esitamisel arvutites ja digitaalsüsteemides, binaarses aritmeetikas ja loogikas ning valimiteoorias. Need asjad jäävad selle postituse raamest välja, kuid võivad ilmuda tulevastes postitustes.

Erinevus digitaalse ja analoogse vahel

Peamised erinevused analoogi ja digitaalse vahel peaksid nüüd ilmnema.

Siin on mõned reaalse maailma näited, kuidas koju suunata.

Üks viis digitaalse ja analoogilise erinevuse võrdlemiseks on oma kodus asuva ühepooluselise tule lüliti võrdlemine hämarduslülitiga.

Dimmeriga saan valguse heledust kõikjal määratletud väärtuste vahemikus muuta. Himmelüliti on selle tõttu analoogseade. Valgus võib olla täielikult sisse lülitatud, täielikult välja lülitatud või vahepeal mõne heleduse taseme saavutada.

Ühepooluselise lülitiga on tuli kas täielikult sisse või täielikult välja lülitatud. Vahet pole midagi. Ainult sisse või välja lülitatud olekud. Seetõttu on ühepooluseline lüliti digitaalne seade.

Siin on veel üks näide.

Oletame, et teie ja sõber seisate sissepääsu lähedal hoone ees. Sissepääsul on astmed ja ramp füüsiliste puuetega inimeste jaoks.

Mingil imelikul põhjusel hakkate teie ja teie sõber veerema kaldtee ja astmete poole.

Kaldteel võib veerand maanduda ükskõik kuhu kogu oma pikkuse ulatuses.

Kuid astmetega takistavad gravitatsiooniseadused muutumist maandumisest kõige servale (see langeb järgmisele madalaimale astmele) või astme osale, mis kulgeb maapinnaga risti.

Sammud tähistavad digitaalset, diskreetset väärtuste rühma ja rambianaloogi, pidevat väärtuste rühma.

Erinevus analoogse ja digitaalse vahel: kokku pakkimine

Loodetavasti on teil nüüd hea arusaam analoog- ja digitaallülituste erinevusest.

Ma tahtsin siiski tutvuda mõne binaarse numbri esituse ja digitaalse impulsi karakteristikutega, kuid nagu tavaliselt, on see postitus pisut pikaks kasvanud.

Tulevane (ad) postitus (ed) kaevab kindlasti nendesse teemadesse natuke sügavamalt.

Samal ajal kommenteerige ja andke mulle teada: kas olete peamiselt analoog, digitaalne inimene või võib-olla natuke mõlemad?

Algselt avaldati aadressil circuitcrush.com 7. aprillil 2017.