Аналогни, дискретни и дигитални сигнали

Свака физичка величина по природи промене вредности може бити константна (ако има само једну фиксну вредност), дискретна (ако може имати две или више фиксних вредности) или аналогна (ако може имати бесконачан број вредности). Све ове количине се могу дигитализовати.

Аналогни сигнали

Аналогни сигнал је сигнал који се може представити континуираном линијом скупа вредности дефинисаних у свакој тачки времена у односу на временску осу. Вредности аналогног сигнала су произвољне у било ком тренутку, тако да се генерално може представити као нека врста континуиране функције (у зависности од времена као променљиве) или као континуална функција времена.

Аналогним сигналом се може назвати, на пример, аудио сигнал који генерише калем електромагнетног микрофона или цевно акустичко појачало, јер је такав сигнал континуиран и његове вредности (напон или струја) се веома разликују једна од друге при у било ком тренутку.

На слици испод приказан је пример ове врсте аналогног сигнала.

Аналогне вредности могу имати бесконачну разноликост вредности у одређеним границама. Они су непрекидни и њихове вредности се не могу мењати у скоковима и границама.

Пример аналогног сигнала: термопар преноси аналогну вредност температуре на програмабилни логички контролер, који контролише температуру у електричној пећници помоћу чврстог релеја.

Дискретни сигнали

Ако сигнал преузима случајне вредности само у одређеним тренуцима времена, онда се такав сигнал назива дискретним. Најчешће се у пракси користе дискретни сигнали распоређени по униформној временској мрежи, чији се корак назива интервал узорковања.

Дискретни сигнал преузима одређене вредности различите од нуле само у моментима узорковања, односно није континуиран, за разлику од аналогног сигнала. Ако се из звучног сигнала у правилним интервалима изрезују мали делови одређене величине, такав сигнал се може назвати дискретним.

Испод је пример генерисања таквог дискретног сигнала са интервалом узорковања Т. Имајте на уму да се мери само интервал узорковања, а не саме вредности сигнала.

Дискретни сигнали имају две или више фиксних вредности (број њихових вредности је увек изражен као цели бројеви).

Пример једноставног дискретног сигнала за две вредности: активирање крајњег прекидача (преклапање контаката прекидача у одређеном положају механизма). Сигнал са крајњег прекидача може се примити у само две верзије — контакт је отворен (нема акције, нема напона) и контакт је затворен (има акција, има напона).

Дигитални сигнали

Када дискретни сигнал има само неке фиксне вредности (које се могу налазити на мрежи са одређеним кораком) тако да се могу представити као низ квантних величина, такав дискретни сигнал се назива дигиталним. То јест, дигитални сигнал је дискретни сигнал који је квантизован не само временским интервалима, већ и нивоом.

У пракси, дискретни и дигитални сигнали се идентификују у бројним проблемима и могу се лако одредити као узорци помоћу рачунарског уређаја.

На слици је приказан пример формирања дигиталног сигнала на основу аналогног. Имајте на уму да вредности дигиталног сигнала не могу да узимају средње вредности, већ само одређени — цео број корака у вертикалној мрежи.

Дигитални сигнал се лако снима и поново уписује у меморију рачунарских уређаја, једноставно се чита и копира без губитка тачности, док је преписивање аналогног сигнала увек повезано са губитком неког, иако безначајног, дела информације.

Дигитална обрада сигнала омогућава добијање уређаја са веома високим перформансама захваљујући извођењу рачунских операција без апсолутног губитка квалитета или са занемарљивим губицима.

Због ових предности, дигитални сигнали су данас свеприсутни у системима за складиштење и обраду података. Сва модерна меморија је дигитална. Аналогни медији за складиштење података (као што су касете, итд.) су одавно нестали.

Аналогни и дигитални инструменти за мерење напона:

Али чак и дигитални сигнали имају своје недостатке.Они се не могу директно преносити такви какви јесу, јер се пренос обично врши путем континуираних електромагнетних таласа. Стога, приликом преноса и пријема дигиталних сигнала, потребно је прибегавати на додатну модулацију и аналогно-дигитална конверзија... Мањи динамички опсег дигиталних сигнала (однос највеће вредности према најмањој вредности), због квантизације вредности дуж мреже, је још један од њихових недостатака.

Постоје и области у којима су аналогни сигнали неопходни. На пример, аналогни звук се никада неће поредити са дигиталним, тако да цевна појачала и снимци још нису изашли из моде, упркос обиљу дигиталних формата за снимање звука са највишим стопама узорковања.