Isyarat analog, diskret dan digital

Sebarang kuantiti fizik mengikut sifat perubahan nilainya boleh menjadi malar (jika ia hanya mempunyai satu nilai tetap), diskret (jika ia boleh mempunyai dua atau lebih nilai tetap), atau analog (jika ia boleh mempunyai bilangan nilai yang tidak terhingga). Semua kuantiti ini boleh didigitalkan.

Isyarat analog

Isyarat analog ialah isyarat yang boleh diwakili oleh garis berterusan set nilai yang ditakrifkan pada setiap titik dalam masa berbanding dengan paksi masa. Nilai isyarat analog adalah sewenang-wenangnya pada bila-bila masa, jadi ia secara amnya boleh diwakili sebagai sejenis fungsi berterusan (bergantung pada masa sebagai pembolehubah) atau sebagai fungsi berterusan sekeping masa.

Isyarat analog boleh dipanggil, sebagai contoh, isyarat audio yang dihasilkan oleh gegelung mikrofon elektromagnet atau penguat akustik tiub, kerana isyarat sedemikian adalah berterusan dan nilainya (voltan atau arus) sangat berbeza antara satu sama lain pada bila-bila masa.

Rajah di bawah menunjukkan contoh isyarat analog jenis ini.

Nilai analog boleh mempunyai pelbagai nilai yang tidak terhingga dalam had tertentu. Mereka berterusan dan nilai mereka tidak boleh berubah dengan pesat.

Contoh isyarat analog: termokopel menghantar nilai suhu analog kepada pengawal logik boleh atur cara, yang mengawal suhu dalam ketuhar elektrik dengan geganti keadaan pepejal.

Isyarat diskret

Jika isyarat mengambil nilai rawak hanya pada saat tertentu dalam masa, maka isyarat sedemikian dipanggil diskret. Selalunya, dalam amalan, isyarat diskret yang diedarkan pada grid masa seragam digunakan, yang langkahnya dipanggil selang pensampelan.

Isyarat diskret menganggap nilai bukan sifar tertentu hanya pada saat pensampelan, iaitu, ia tidak berterusan, tidak seperti isyarat analog. Jika bahagian kecil dengan saiz tertentu dipotong daripada isyarat bunyi pada selang masa yang tetap, isyarat sedemikian boleh dipanggil diskret.

Di bawah ialah contoh menjana isyarat diskret sedemikian dengan selang pensampelan T. Ambil perhatian bahawa hanya selang pensampelan diukur, bukan nilai isyarat itu sendiri.

Isyarat diskret mempunyai dua atau lebih nilai tetap (bilangan nilainya sentiasa dinyatakan sebagai integer).

Contoh isyarat diskret mudah untuk dua nilai: pengaktifan suis had (penukaran kenalan suis dalam kedudukan mekanisme tertentu). Isyarat daripada suis had boleh diterima hanya dalam dua versi — sesentuh terbuka (tiada tindakan, tiada voltan) dan sesentuh ditutup (ada tindakan, ada voltan).

Isyarat digital

Apabila isyarat diskret hanya mengambil beberapa nilai tetap (yang boleh terletak pada grid dengan pic tertentu) supaya ia boleh diwakili sebagai satu siri kuantiti kuantum, isyarat diskret sedemikian dipanggil digital. Iaitu, isyarat digital ialah isyarat diskret yang dikuantisasi bukan sahaja mengikut selang masa, tetapi juga mengikut tahap.

Dalam amalan, isyarat diskret dan digital dikenal pasti dalam beberapa masalah dan boleh ditentukan dengan mudah sebagai sampel menggunakan peranti pengkomputeran.

Rajah menunjukkan contoh membentuk isyarat digital berdasarkan isyarat analog. Sila ambil perhatian bahawa nilai isyarat digital tidak boleh mengambil nilai perantaraan, hanya khusus — bilangan langkah integer dalam grid menegak.

Isyarat digital mudah dirakam dan ditulis semula dalam ingatan peranti pengkomputeran, ia hanya dibaca dan disalin tanpa kehilangan ketepatan, manakala menulis semula isyarat analog sentiasa dikaitkan dengan kehilangan sebahagian daripada maklumat, walaupun tidak penting.

Pemprosesan isyarat digital memungkinkan untuk mendapatkan peranti dengan prestasi yang sangat tinggi disebabkan oleh pelaksanaan operasi pengiraan tanpa kehilangan kualiti atau kehilangan yang boleh diabaikan.

Disebabkan kelebihan ini, ia adalah isyarat digital yang ada di mana-mana hari ini dalam sistem penyimpanan dan pemprosesan data. Semua memori moden adalah digital. Media storan analog (seperti kaset, dll.) telah lama hilang.

Alat pengukur voltan analog dan digital:

Tetapi isyarat digital pun mempunyai kelemahannya.Mereka tidak boleh dihantar secara langsung kerana ia biasanya dilakukan melalui gelombang elektromagnet berterusan. Oleh itu, apabila menghantar dan menerima isyarat digital, adalah perlu untuk menggunakan kepada modulasi tambahan dan penukaran analog-ke-digital... Julat dinamik isyarat digital yang lebih kecil (nisbah nilai terbesar kepada nilai terkecil), disebabkan pengkuantitian nilai di sepanjang rangkaian, adalah satu lagi kelemahannya.

Terdapat juga kawasan di mana isyarat analog sangat diperlukan. Contohnya, bunyi analog tidak akan pernah dibandingkan dengan digital, jadi penguat tiub dan rakaman masih belum ketinggalan zaman, walaupun terdapat banyak format rakaman audio digital dengan kadar pensampelan tertinggi.