Analogové a digitální: jaký je rozdíl?

Existují různé způsoby klasifikace elektrických obvodů. Jeden velmi důležitý způsob je klasifikovat elektroniku nebo systém jako analogový nebo digitální, ale co to znamená? Co je digitální a analogové?

Pokud jste již nějakou dobu fanouškem elektroniky, navštěvovali jste kurzy elektroniky nebo jste si přečetli knihu na toto téma, pravděpodobně znáte alespoň rozdíl mezi analogovým a digitálním. cítíš se intuitivně.

Pokud jste nový, možná nebudete plně rozumět tomu, co ve skutečnosti znamená digitální a analogové.

V tomto příspěvku se budu podrobně zabývat tím, co to znamená, a popíšu rozdíly.

Pokud jste nový, doufejme, že po přečtení tohoto pochopíte rozdíl mezi digitálním a analogovým. Pokud jste trochu obeznámeni s jejich významem, doufám, že to bude dobrý komentář.

Stanovme několik termínů, které jsou často nejasné.

Spojitý časový signál je signál, který je nastaven pro každé nekonečné minimum časových intervalů.

Na druhé straně je diskrétní časový signál nastaven pouze diskrétními časovými hodnotami nebo kroky podél časové linie.

Často zaměňujeme konstantu a čas s diskrétním časem s digitálním, ale nejsou vždy stejné.

Analogový signál je signál, který může přijímat jakoukoli hodnotu v nepřetržitém rozsahu.

Amplituda digitálního signálu může přijímat pouze určitá čísla.

Co to znamená?

Následující obrázek (ze třetího vydání moderních digitálních a analogových komunikačních systémů) může pomoci.

Obrázek výše (a) ukazuje analogový signál označující nepřetržitý čas. Obrázek © také ilustruje analogový signál, ale pouze pokud je diskrétní. Signál sám se mění v průběhu času, ale čas dostaneme pouze v určitých bodech. Pokud připojíte tečky, získáte trvalý analogový signál.

Praktickým příkladem je záznam teploty každých 10 minut.

Teplota sama se v průběhu času neustále mění. Jinými slovy, teplota v nultém čase nezvýší ze 75 na 76, ani nemůže existovat žádná teplota (nemíchejte ji s nulou!).

Naopak, každá nekonečně přijímá nějakou hodnotu v malém intervalu. V tomto případě je naším jediným zájmem dívat se na něj každých 10 minut, takže pokud chceme určit teplotu (analogová hodnota), může to vypadat jako ©.

V části (b) vidíme digitální časový signál a v (d) je zobrazen digitální signál s diskrétním časem. Pokud spojíte body (d) pouze přímkami rovnoběžnými nebo kolmými k ose t, objeví se něco jako (b).

Část (B) je podobná tomu, co můžete vidět na osciloskopu při kontrole digitálních obvodů.

A co část (d)?

Pokud každý den zadáme hodnotu jakékoli zásoby na konci podnikání, můžeme mít podobný graf jako v bodě (d).

Analogové a digitální: analogové

Pro náš účel říkáme, že v analogovém systému napětí nebo proud kolísá nepřetržitě po určitou dobu (ačkoli nemáte technické specifikace, děláte hodně).

„Analog“ něčeho je kopií té věci. Jinými slovy, je to podobné. Odtud pochází terminální analogie.

Vezměte si například staromódní mikrofon.

Zvukové vlny jsou tlakové vlny. Mikrofon převádí tyto tlakové vlny na vibrační napětí nebo elektrický „analog“ tlakových vln. Signál je potom zesílen a přenesen do reproduktoru, kde je přenos vrácen do tlakové vlny nebo do zvuku.

Pokud nejste součástí Matrixu, žijete v analogovém světě. Mnoho věcí v přírodě lze měřit analogickým způsobem.

Další analogové veličiny (bez tlaku) jsou vzdálenost, čas a teplota. Při poslechu AM / FM rádia uslyšíte informace přenášené v analogové podobě.

Když už mluvíme o rádiu, jedním z problémů analogových systémů je šumový vstup. Všichni jsme dříve na stanici pracovali a slyšeli jsme hluk nebo statiku. FM rádio má větší odolnost vůči šumu než AM, ale stále to dělá.

Pokud jste dostatečně velký, možná si vzpomenete na kopírování pásek VHS a všimli jste si, že jejich kopie není tak dobrá jako originál. Kvůli tomuto hluku.

Většina z vás ví, jak hluk vypadá. Pokud jste nový nebo potřebujete připomenutí, podívejte se na obrázek níže. Hluk může být často horší než to, co vidíte níže.

Síťové napájení ve vaší domácnosti je trvalé a analogové; ačkoli čáry, poklesy a přechody v linii mohou být horší než ty popsané níže.

Existují dokonce analogové počítače, ale jsou více žádoucí a mnoho fandů ne. Všechny počítače, které znáte, jsou digitální a přesuňte nás k dalšímu tématu.

Analogové a digitální: Digitální výhoda

Pro mnoho z nás jsou digitální signály, se kterými pracujeme, podobné části (b) výše uvedeného obrázku.

Když si myslíme, digitální, první věc, která přijde na mysl, jsou binární čísla. Někteří to vědí, ale mnozí jsou překvapeni, když zjistí, že digitální signál může technicky přijímat více než dvě diskrétní hodnoty.

Ve skutečnosti může akceptovat jakýkoli omezený počet hodnot. Tyto typy digitálních signálů se nazývají různé signály, které představují jakékoli celé číslo. Binární je nejčastější a zvláštní případ, kdy M = 2.

Pro naše účely předpokládáme, že budete pracovat s binárními signály.

Jeden z prvních digitálních elektronických systémů byl propuštěn v roce 1844. První telegraf vynalezený Samuelem Morseem byl zaslán toho roku. Tento nástroj používá krátké a dlouhé pulzy proudu známé jako tečky a pomlčky.

Okamžitý telegrafní spínač je jednou ze dvou situací: Zapnuto nebo Vypnuto. Informace, které telegrafní zpráva obdrží v průběhu času, závisí pouze na stavu zapnutí / vypnutí vysílače. Signál detekují dvě různé úrovně. Díky tomu je digitální.

V dnešním dni a věku samozřejmě nikdo nepoužívá telegrafy, ale většina z nás denně používá počítače, smartphony a další digitální nebo částečná digitální zařízení.

Binární digitální systém má pouze dvě možnosti: povoleno nebo zakázáno, ať už vysoké nebo nízké.

Vysoká logika je 1 a logika nízká 0. Proto binární čísla jsou nula a nuly.

V systémech TTL (Transistor-Transistor Logic) předpokládáme, že je menší než 5 V a menší než 0 V. Nic není dokonalé, takže existuje hrana k chybám.

Minimální odečitatelné napětí pro TTL přijímač je 2 V, minimální odečet je 0,8 V.

Všechno je k ničemu a ignorováno.

Tolerance TTL, která vysílá signál, je trochu jiná, ale souhlasíte.

Tak proč takové velké digitální podnikání?

Zvažte přehrávač CD. Většina z nás souhlasí, že kvalita CD je lepší než vinylové desky nebo magnetofonové pásky, ale proč ne?

To má vysokou kvalitu zvuku, protože hudba je uložena jako série kódovaných čísel označujících kroky v amplitudě zvukových vln, nikoli jako fyzické kopie zvukových vln (jako jsou nahrávky).

Zkreslení (šum) na záznamu nebo kazetě je také způsobeno analogovým nahráváním a přehráváním.

Náš CD přehrávač neukládá kopie průběhů, ale kód, který ukazuje hráči, jak duplikovat přehrávač pokaždé, když jej opakujete s vysokou přesností.

Zvukové vlny jsou vybírány v určitých intervalech pro vytvoření digitální kopie analogového signálu (jako je zvuk). Vlnové napětí je měřeno v určitém časovém intervalu a každé měření je převedeno na číslo.

Díky tomu je digitální systém, například CD přehrávač, odolnější vůči šumu. Když vytváříme analogovou kopii zvuku nebo videa, šum se přirozeně zaznamenává.

Můžu zkopírovat soubor mp3 tisíckrát (zkopírováním), aniž bych ztratil původní kvalitu. Pokud se však pokusím zkopírovat páskovou pásku tímto způsobem, kvalita zvuku se zhorší, než se dostanu na 1000.

To nás přivádí k další důležité výhodě digitálního oproti analogovému: digitální data lze snadno ukládat, přenášet a kopírovat bez zkreslení, které je spojeno s analogovými procesy. Kopie mohou být vyrobeny z jiných kopií, aniž by došlo ke zhoršení mezi kopiemi.

Vyzkoušejte to pomocí VHS pásek! Analogové a digitální - digitální vítězství je tady.

Tabulky jsou přítomny v počítačích a digitálních systémech v reprezentaci čísel, v binární aritmetice a v logických a selektivních teoriích. Tyto položky nespadají do působnosti tohoto příspěvku, ale mohou se objevit v budoucích příspěvcích.

Rozdíl mezi digitálním a analogovým

Hlavní rozdíly mezi analogovým a digitálním musí být stále jasné.

Zde je několik příkladů skutečného života.

Jedním ze způsobů, jak porovnat rozdíly mezi digitálním a analogovým, je porovnání jednopólového světelného spínače u vás doma se stmívačem.

Pomocí blikání mohu změnit jas světla kdekoli v rámci zadaných hodnot. Přepínač je analogové zařízení. Světlo může být úplně zapnuto, může být úplně vypnuto nebo absorbovat jakýkoli jas mezi nimi.

U jednopólového spínače je světlo úplně zapnuto nebo vypnuto. Mezi nimi není nic. Pouze zapnuto nebo vypnuto. Jednopólovým klíčem je digitální zařízení.

Další příklad.

Předpokládejme, že vy a váš přítel stojíte před budovou u dveří. U vchodu je vedle vozíku schodiště a přístřešek.

Z podivných důvodů jste vy a přítel začali šití bloků na plotech a schodech.

Rampa může přistát kamkoli do čtvrt míle.

Zákony gravitace však změnu neomezují (klesají na nejnižší úroveň) ani v části, kde je schod kolmý na zem.

Kroky představují digitální, diskrétní skupinu hodnot a analogový rampa, skupinu konstantních hodnot.

Rozdíl mezi analogovým a digitálním: balení

Doufám, že nyní chápete rozdíl mezi analogovými a digitálními cykly.

Chtěl jsem se naučit některé základy výrazu binárních čísel a funkcí digitálního pulsu, ale jako obvykle se zpráva trochu posunula dál.

Následující příspěvky určitě odhalí tato témata podrobněji.

Mezitím přidejte komentář a dejte mi vědět: Jste v zásadě analogová osoba, digitální osoba, nebo možná oba trochu?

Původně zveřejněno na webu circuitcrush.com dne 7. dubna 2017.