„Analog vs Digital“: koks skirtumas?

Elektros grandines galima klasifikuoti skirtingai. Vienas labai svarbus būdas yra klasifikuoti grandinę ar sistemą kaip analoginę ar skaitmeninę, bet ką tai reiškia? Kas yra analoginis ir skaitmeninis?

Jei kurį laiką buvote elektronikos entuziastas, vedėte elektronikos kursus ar skaitėte knygas šia tema, turbūt bent jau intuityviai suprantate skirtumą tarp analoginio ir skaitmeninio.

Jei esate naujas, tada galbūt ne iki galo suprantate, ką reiškia analoginis ar skaitmeninis.

Šiame įraše apžvelgsiu, ką kiekvienas reiškia, ir aprašysiu skirtumus.

Jei esate naujas, tikiuosi, kad perskaitę suprasite skirtumą tarp skaitmeninio ir analoginio. Jei esate šiek tiek susipažinęs su reikšmėmis, tada, tikiuosi, tai bus gera apžvalga.

Pradėkime apibrėždami porą dažnai nesuprantamų terminų.

Ištisinis laiko signalas yra tas, kuris nurodomas kiekvienai begalinei laiko vertei per tam tikrą laikotarpį.

Diskretus laiko signalas, kita vertus, nurodomas tik diskrečiomis laiko reikšmėmis arba žingsniais išilgai laiko linijos.

Dažnai mes painiojame analogą su nepertraukiamu laiku ir skaitmeninį su diskrečiu laiku, tačiau jie nebūtinai yra tie patys.

Analoginis signalas yra tas, kurio amplitudė gali įgyti bet kokią reikšmę ištisiniame diapazone.

Skaitmeninio signalo amplitudė gali įgyti tik ribotą skaičių verčių.

Ką tai reiškia?

Žemiau pateiktas paveikslėlis (iš trečiojo leidimo Šiuolaikinės skaitmeninės ir analoginės komunikacijos sistemos leidimas) gali padėti.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje (a) parodytas analoginis signalas, kuris taip pat yra nepertraukiamas laikas. © paveiksle taip pat pavaizduotas analoginis signalas, tik žinokite, kad jis rodomas diskrečiu laiku. Pats signalas tam tikru laikotarpiu kinta nuolat, tačiau mes imame jį tik atskirais laiko momentais. Jei sujungsite taškus, gausite nepertraukiamą analoginį signalą.

Praktinis to pavyzdys būtų temperatūros registravimas kas 10 minučių.

Laikui bėgant pati temperatūra kinta. Kitaip tariant, temperatūra nesislenka nuo 75 iki 76 per nulio laiką, taip pat nėra laiko, kai nėra temperatūros (nepainiokite to su nuliu laipsnių!).

Greičiau tai įgyja tam tikros vertės kiekvienu be galo mažu laikotarpiu. Šiuo atveju vienintelis mūsų interesas yra žiūrėti į jį kas 10 minučių, taigi, jei parodytume temperatūrą (analoginę vertę), ji galėtų atrodyti kaip © dalis.

(B) dalyje matome ištisinį skaitmeninį signalą laiko atžvilgiu, o (d) dalyje - diskretųjį laiko skaitmeninį signalą. Jei d punkte nurodytus taškus sujungsite tik tiesėmis, lygiagrečiomis ar statmenomis t ašiai, atsiras kažkas panašaus (b).

(B) dalis primena tai, ką galite pamatyti osciloskopu tirdami skaitmeninę grandinę.

O kaip d dalis?

Jei kasdien užregistruojame tam tikrų akcijų vertę darbo pabaigoje, galime turėti diagramą, kuri atrodo kaip (d) dalis.

„Analog vs Digital“: analoginis

Savo noru mes sakysime, kad analoginėje sistemoje įtampa ar srovė tam tikru laikotarpiu nuolat kinta (net jei to dažniausiai nereikia daryti, dauguma jūsų išmatuotų dalykų).

Kažko „analogas“ yra to kažko kopija. Kitaip tariant, tai yra analogiška. Štai iš kur kilęs terminas analogas.

Paimkite, pavyzdžiui, senamadišką mikrofoną.

Garso bangos yra oro slėgio bangos. Mikrofonas tas slėgio bangas paverčia svyruojančia įtampa arba slėgio bangų elektriniu „analogu“. Tada signalas sustiprinamas ir perduodamas garsiakalbiui, kur elektrinis signalas vėl paverčiamas slėgio banga ar garsu.

Jei nesate „The Matrix“ dalis, gyvenate analogiškame pasaulyje. Dauguma dalykų, kuriuos galima įvertinti kiekybiškai, išryškėja analogiškai.

Kiti analoginiai kiekiai (be slėgio) yra atstumas, laikas ir temperatūra. Klausydamiesi AM / FM radijo, klausotės informacijos, transliuojamos analogine forma.

Kalbant apie radiją, viena iš analoginių sistemų problemų yra triukšmo įvedimas. Mes visi anksčiau suderinome stotyje ir girdėjome triukšmą ar statinį. FM radijas yra labiau atsparus triukšmui nei AM, tačiau vis tiek tai atsitinka.

Jei esate pakankamai senas, galbūt prisiminsite nukopijavę VHS juostas ir pastebėję, kad kopijos kokybė nebuvo tokia gera kaip originalo. Taip yra dėl triukšmo.

Daugelis iš jūsų tikriausiai žinote, kaip atrodo triukšmas. Jei esate naujas ar jums reikia priminimo, tai parodyta žemiau esančioje nuotraukoje. Dažnai triukšmas gali būti daug blogesnis nei tai, ką matote žemiau.

Kintama energija jūsų namuose yra nuolatinė ir analoginė; nors smaigaliai, sags ir trumpalaikiai elementai linijoje gali būti daug blogesni, nei pavaizduota žemiau.

Yra netgi analoginių kompiuterių, tačiau jie yra labiau specialios paskirties, o ne su tuo, kuo dirba dauguma mėgėjų. Visi kompiuteriai, kuriuos tikriausiai pažįstate, yra skaitmeniniai, todėl pritraukiame kitą temą.

„Analog vs Digital“: skaitmeninis pranašumas

Daugeliui iš mūsų skaitmeniniai signalai, su kuriais mes dirbsime, bus panašūs į aukščiau pateikto paveikslo (b) dalį.

Kai mes galvojame apie skaitmeninį, vienas iš pirmųjų dalykų, kuris ateina į galvą, yra dvejetainiai skaičiai. Kai kurie tai žino, tačiau daugeliui tai būtų staigmena sužinojus, kad skaitmeninis signalas techniškai gali įgyti daugiau nei dvi atskiras vertes.

Tiesą sakant, ji gali įgyti bet kokį ribotą skaičių verčių. Šios rūšies skaitmeniniai signalai yra vadinami M raidės signalais, kai M reiškia bet kurį sveikąjį skaičių. Dvejetainis yra labiausiai paplitęs ir ypatingas atvejis, kai M = 2.

Savo tikslais mes manysime, kad dirbsi su dvejetainiais signalais.

Viena iš ankstyviausių skaitmeninių elektroninių sistemų veikė 1844 m. Sugalvotas Samuelio Morzės, tais metais buvo išsiųstas pirmasis telegrafas. Šis instrumentas naudojo trumpus ir ilgus srovės impulsus, vadinamus taškais ir brūkšniais.

Bet kuriuo metu perdavimo telegrafo klavišas yra viena iš dviejų būsenų: įjungta arba išjungta. Informacija, kurią perduoda telegrafo pranešimas, priklauso tik nuo siųstuvo įjungimo / išjungimo būsenos laikui bėgant. Du skirtingi lygiai signalą identifikuoja bet kuriuo metu. Būtent tai daro jį skaitmeniniu.

Žinoma, šiais laikais niekas nenaudoja telegrafo, bet dauguma mūsų kasdien naudojasi kompiuteriais, išmaniaisiais telefonais ir daugybe kitų skaitmeninių ar iš dalies skaitmeninių prietaisų.

Dvejetainėje skaitmeninėje sistemoje yra tik dvi galimybės: įjungti arba išjungti, aukštą ar žemą, AK.

Aukštas yra logika 1 ir žemas yra logika 0. Štai kodėl dvejetainiai skaičiai susideda iš skaičių ir nulių.

TTL („Transistor-Transistor Logic“) sistemose mes manome, kad aukščiausia yra 5 V, o maža - 0 V. Nieko tobula, todėl yra klaidų atsarga.

TTL prietaisui, gaunančiam signalą, mažiausias įtampos lygis, kuris bus laikomas aukštu, yra 2 V. Didžiausias, kuris bus rodomas kaip žemas, yra 0,8 V.

Viskas, kas tarp jų, yra neteisinga ir ignoruojama.

TTL įrenginio, siunčiančio signalą, tolerancijos šiek tiek skiriasi, tačiau jūs gaunate idėją.

Taigi kodėl skaitmeninis dizainas yra toks didelis dalykas?

Apsvarstykite kompaktinių diskų grotuvą. Daugelis iš mūsų sutiktų, kad CD kokybės garsas yra geresnis nei vinilinės plokštelės ar magnetinės kasetės, bet kodėl?

Ši aukšta garso kokybė yra įmanoma, nes muzika nėra saugoma kaip fizinė garso bangų kopija (kaip įrašas), o kaip užkoduota skaičių seka, vaizduojanti garso bangų amplitudės žingsnius.

Įraše ar kasetėje iškraipymus (triukšmą) sukelia tiek analoginis įrašymo, tiek atkūrimo procesas.

Mūsų kompaktinių diskų grotuve nėra saugomos bangų formų kopijos, o kodas, kuris nurodo grotuvui, kaip atkurti garsą kiekvieną kartą, kai jis grojamas, labai tiksliai.

Norint padaryti skaitmeninę analoginio signalo (pavyzdžiui, garso) kopiją, garso bangos imamos tam tikrais intervalais. Bangos įtampa matuojama tam tikrais intervalais, o kiekvienas matavimas paverčiamas skaičiumi.

Dėl to skaitmeninė sistema, tokia kaip kompaktinių diskų grotuvas, yra atsparesnė triukšmui. Kai darome analogišką garso ar vaizdo įrašo kopiją, į įrašą paprastai kyla triukšmas.

Aš galiu tūkstantį kartų nukopijuoti mp3 failą (kopijuodamas kopijas) neprarasdamas jokios originalios kokybės. Bet jei tokiu būdu pabandysiu nukopijuoti kasetę, garso kokybė gerokai pablogės, kol nesulauksiu 1000.

Tai suteikia mums dar vieną svarbų skaitmeninio pranašumą, palyginti su analoginiu: skaitmeninę informaciją galima lengvai saugoti, perduoti ir kopijuoti be iškraipymų, būdingų analoginiams procesams. Kopijos gali būti daromos iš kitų egzempliorių, nepažeidžiant skirtingų kartų.

Pabandykite tai su savo VHS juostomis! „Analog vs digital“ - čia laimi skaitmeninis.

Apimtys yra skaičiaus atvaizdavimas kompiuteriuose ir skaitmeninėse sistemose, dvejetainė aritmetika ir logika bei atrankos teorija. Šie dalykai nepatenka į šio įrašo taikymo sritį, tačiau gali būti rodomi būsimuose įrašuose.

Skirtumas tarp skaitmeninio ir analoginio

Pagrindiniai analoginio ir skaitmeninio skirtumai turėtų paaiškėti jau dabar.

Štai keli realiojo pasaulio pavyzdžiai, kaip nukreipti namus.

Vienas iš būdų palyginti skaitmeninio ir analoginio skirtumus yra palyginti vieno stulpo šviesos jungiklį jūsų namuose su pritemdytu jungikliu.

Naudodamas pritemdymą, aš galiu pakeisti šviesos ryškumą bet kurioje apibrėžtoje verčių srityje. Dėl šios priežasties pritemdytas jungiklis yra analoginis įrenginys. Šviesa gali būti visiškai įjungta, visiškai išjungta arba tarp jų gali įgyti tam tikro ryškumo lygį.

Naudojant vieno poliaus jungiklį, lemputė yra visiškai įjungta arba visiškai išjungta. Tarp nieko nėra. Tiesiog įjungtos arba išjungtos būsenos. Dėl to vieno poliaus jungiklis yra skaitmeninis įrenginys.

Štai dar vienas pavyzdys.

Tarkime, kad jūs ir draugas stovite priešais pastatą prie įėjimo. Prie įėjimo yra laipteliai ir rampa šalia laiptelių, skirtų fiziškai neįgaliems.

Dėl tam tikrų keistų priežasčių jūs ir jūsų draugas pradedate laipioti ketvirčius prie rampos ir laiptelių.

Ant rampos kvartalas gali nusileisti bet kur per savo ilgį.

Tačiau pakopomis gravitacijos dėsniai neleidžia pokyčiams nusileisti pačiame krašte (jis nukris iki kito žemiausio laiptelio) arba laiptelio dalyje, kuri eina statmenai žemei.

Žingsniai žymi skaitmeninę, diskrečią vertybių grupę ir rampos analogą, tęstinę reikšmių grupę.

Skirtumas tarp analoginio ir skaitmeninio: įvyniojimas į viršų

Tikimės, kad jūs dabar gerai suprantate skirtumą tarp analoginių ir skaitmeninių grandinių.

Aš norėjau įsigilinti į dvejetainių skaičių atvaizdavimo ir skaitmeninio impulso charakteristikų pagrindus, tačiau, kaip įprasta, šis įrašas tapo šiek tiek ilgas.

Būsimas (-i) įrašas (-ai) tikrai šiek tiek įsigilins į šias temas.

Tuo tarpu pakomentuokite ir praneškite man: ar jūs iš esmės esate analogiškas asmuo, skaitmeninis asmuo, o gal šiek tiek abu?

Iš pradžių paskelbta circuitcrush.com 2017 m. Balandžio 7 d.