Analog vs Digital: Kāda ir atšķirība?

Ir dažādi veidi, kā klasificēt elektriskās ķēdes. Viens ļoti svarīgs veids ir klasificēt ķēdi vai sistēmu kā analogo vai digitālo, bet ko tas nozīmē? Kāds ir analogs salīdzinājumā ar digitālo?

Ja jūs kādu laiku esat bijis elektronikas entuziasts, apmeklējis elektronikas kursus vai lasījis grāmatas par šo tēmu, jums, iespējams, ir vismaz intuitīva izpratne par atšķirību starp analogo un digitālo.

Ja esat jauns, tad, iespējams, pilnībā nesaprotat, ko patiesībā nozīmē analogs vs digitālais.

Šajā rakstā es apskatīšu katra nozīmi un aprakstīšu atšķirības.

Ja esat jauns, cerams, ka jūs izlasīsit šo atšķirību starp digitālo un analogo. Ja jūs kaut nedaudz pazīstat ar nozīmēm, tad, cerams, tas noderēs kā labs pārskats.

Sāksim ar dažu nesaprotamu terminu definēšanu.

Nepārtraukts laika signāls ir signāls, kas norādīts katrai bezgalīgai laika vērtībai noteiktā laika posmā.

Diskrēts laika signāls, no otras puses, tiek norādīts tikai ar diskrētām laika vērtībām vai soļiem pa laika līniju.

Bieži mēs jaucam analogo ar nepārtrauktu laiku un digitālo ar diskrētu laiku, taču tie nebūt nav vienādi.

Analogais signāls ir tāds, kura amplitūda var iegūt jebkuru vērtību nepārtrauktā diapazonā.

Digitālā signāla amplitūda var iegūt tikai ierobežotu skaitu vērtību.

Ko tas viss nozīmē?

Var palīdzēt zemāk redzamais attēls (no Mūsdienu digitālo un analogo sakaru sistēmu trešā izdevuma).

Attēlā (a) attēlā parādīts analogs signāls, kas arī ir nepārtraukts laiks. Attēlā © ir attēlots arī analogs signāls, tikai zināt, ka tas notiek diskrētā laikā. Pats signāls laika posmā pastāvīgi mainās, bet mēs to atlasām tikai atsevišķos laika periodos. Pieslēdzot punktus, jūs saņemat nepārtrauktu analogo signālu.

Praktisks piemērs tam ir temperatūras reģistrēšana ik pēc 10 minūtēm.

Pati temperatūra laika gaitā mainās. Citiem vārdiem sakot, temperatūra neuzlēca no 75 līdz 76 nulles laikā, kā arī nav laika, kad nav temperatūras (nejauciet to ar nulles grādiem!).

Drīzāk tam ir kāda vērtība pa vidu katrā bezgalīgi mazā laika posmā. Šajā gadījumā mūsu vienīgā interese ir to aplūkot ik pēc 10 minūtēm, tāpēc, ja mēs uzzīmētu temperatūru (analogo vērtību), tā varētu izskatīties kā © detaļa.

B daļā mēs redzam nepārtrauktu laika digitālo signālu, un daļā (d) tiek parādīts diskrēta laika digitālais signāls. Ja jūs savienojat punktus d daļā, izmantojot tikai taisnes, kas ir paralēlas vai perpendikulāras t asij, parādās kaut kas līdzīgs (b).

Daļa (b) atgādina kaut ko tādu, ko jūs varat redzēt osciloskopā, pārbaudot digitālo shēmu.

Kā būs ar d) daļu?

Ja katru dienu reģistrējam noteikta krājuma vērtību darījuma noslēgumā, mums var būt diagramma, kas izskatās kā (d) daļa.

Analogs vs Digitāls: Analogs

Par savu nodomu mēs teiksim, ka analogā sistēmā spriegums vai strāva noteiktā laika posmā mainīsies nepārtraukti (kaut arī tas tehniski nav jādara, lielākoties visas jūsu izmērītās lietas).

Kaut kā “analogs” ir tā kaut kas kopija. Citiem vārdiem sakot, tas ir analogs. No šejienes nāk termins analogs.

Piemēram, ņemiet vecmodīgu mikrofonu.

Skaņas viļņi ir gaisa spiediena viļņi. Mikrofons pārvērš šos spiediena viļņus mainīgā spriegumā vai spiediena viļņu elektriskā “analogā”. Tad signāls tiek pastiprināts un padots skaļrunim, kur elektrisko signālu pārvērš atpakaļ spiediena viļņā vai skaņā.

Ja vien jūs nepiedalāties The Matrix, jūs dzīvojat analogā pasaulē. Lielākā daļa lietu dabā, ko var kvantitatīvi izmērīt, parādās analogā formā.

Citi analogie daudzumi (papildus spiedienam) ir attālums, laiks un temperatūra. Klausoties AM / FM radio, jūs klausāties informāciju, kas tiek pārraidīta analogā formā.

Runājot par radio, viena no analogo sistēmu problēmām ir trokšņa ieviešana. Mēs visi iepriekš esam noskaņojušies stacijā un dzirdējuši troksni vai statisku skaņu. FM radio ir daudz imūnāks pret troksni nekā AM, taču tas joprojām notiek.

Ja esat pietiekami vecs, iespējams, atcerēsities kopēt VHS lentes un pamanīt, ka kopijas kvalitāte nebija tik laba kā oriģinālam. Tas ir saistīts ar troksni.

Daudzi no jums droši vien zina, kāds troksnis izskatās. Ja esat jauns vai jums ir nepieciešams atgādinājums, to attēlo zemāk redzamais attēls. Bieži vien troksnis var būt daudz sliktāks par to, ko redzat zemāk.

Maiņstrāvas enerģija jūsu mājās ir gan nepārtraukta, gan analoga; lai arī tapas, sags un pārejas līnijas var būt daudz sliktākas, nekā parādīts zemāk.

Ir pat analogi datori, taču tie ir vairāk paredzēti īpašam mērķim, nevis ar ko vairums hobistu strādā. Visi datori, kurus jūs, iespējams, pazīstat, ir digitāli, kas mūs ved pie nākamās tēmas.

Analog vs Digital: digitālā priekšrocība

Lielākajai daļai no mums digitālie signāli, ar kuriem strādāsim, atgādinās iepriekš redzamā attēla (b) daļu.

Kad mēs domājam par digitālo, viena no pirmajām lietām, kas ienāk prātā, ir binārie skaitļi. Daži to zina, bet daudzi to uztver kā pārsteigumu, uzzinot, ka digitālais signāls tehniski var iegūt vairāk nekā divas diskrētas vērtības.

Faktiski tas var uzņemties jebkuru ierobežotu skaitu vērtību. Šos digitālo signālu veidus sauc par M-signāliem ar M, kas apzīmē jebkuru veselu skaitli. Binārais ir visizplatītākais un īpašais gadījums, kad M = 2.

Mūsu vajadzībām mēs pieņemsim, ka jūs darbosities ar bināriem signāliem.

Viena no agrākajām digitālajām elektroniskajām sistēmām sāka darboties 1844. gadā. Izgudroja Samuels Morze, pirmais telegrāfs tika nosūtīts tajā gadā. Šis instruments izmantoja īsus un garus strāvas impulsus, ko sauc par punktiem un domuzīmēm.

Jebkurā brīdī raidītā telegrāfa taustiņš ir viens no diviem stāvokļiem: ieslēgts vai izslēgts. Informācija, ko nes telegrāfa ziņojums, ir atkarīga tikai no raidītāja ieslēgšanas / izslēgšanas stāvokļa, laikam ejot. Signālu jebkurā laikā identificē divi dažādi līmeņi. Tas padara to par digitālu.

Protams, mūsdienās neviens nelieto telegrāfu, bet lielākā daļa no mums katru dienu izmanto datorus, viedtālruņus un neskaitāmas citas digitālās vai daļēji digitālās ierīces.

Binārā digitālā sistēmā ir tikai divas iespējas: ieslēgt vai izslēgt, t.sk., augstu vai zemu.

Augsta ir loģika 1 un zema ir loģika 0. Tāpēc binārie skaitļi sastāv no numuriem un nulles.

TTL (tranzistors-tranzistors loģika) sistēmās mēs uzskatām, ka augstais ir 5 V un zemais ir 0 V. Nekas nav ideāls, tāpēc ir pieļauta kļūda.

TTL ierīcei, kas saņem signālu, minimālais sprieguma līmenis, kas tiek nolasīts kā augsts, ir 2 V. Maksimālais sprieguma līmenis, kas tiek nolasīts kā zems, ir 0,8 V.

Viss, kas atrodas starp tām, nav derīgs un tiek ignorēts.

TTL ierīces, kas sūta signālu, pielaides ir nedaudz atšķirīgas, taču ideja jums ir.

Tad kāpēc digitālais ir tik liels darījums?

Apsveriet kompaktdisku atskaņotāju. Lielākā daļa no mums piekristu, ka CD kvalitātes skaņa ir labāka nekā vinila plates vai magnētiskās kasešu lentes, bet kāpēc?

Šī augstā skaņas kvalitāte ir iespējama, jo mūzika netiek saglabāta kā skaņas viļņu fiziska kopija (piemēram, ieraksts), bet gan kā kodēta skaitļu virkne, kas attēlo skaņas viļņu amplitūdas soļus.

Ierakstā vai kasetē kropļojumus (troksni) ievieš gan analogās ierakstīšanas process, gan atskaņošanas process.

Mūsu CD atskaņotājā netiek glabātas viļņu formu kopijas, drīzāk kods, kas atskaņotājam stāsta, kā atskaņot skaņu katru reizi, kad tā tiek atskaņota ļoti precīzi.

Lai izgatavotu analogā signāla (piemēram, skaņas) digitālu kopiju, skaņas viļņi tiek ņemti ar precīzu intervālu. Viļņa spriegumu mēra ar noteiktiem intervāliem, un katrs mērījums tiek pārveidots par skaitli.

Tas digitālo sistēmu, piemēram, kompaktdisku atskaņotāju, padara neaizsargātāku pret troksni. Kad mēs izgatavojam skaņas vai video analogo kopiju, ierakstā raksturīgs troksnis.

Es varu tūkstoš reizes nokopēt mp3 failu (kopējot kopijas), nezaudējot oriģinālo kvalitāti. Bet, ja es mēģināšu šādi nokopēt kasešu lenti, skaņas kvalitāte pasliktināsies, pirms sasniegšu 1000.

Tas mūs noved pie citas svarīgas digitālās priekšrocības salīdzinājumā ar analogo: digitālo informāciju var viegli uzglabāt, pārsūtīt un kopēt bez analogiem procesiem raksturīgiem traucējumiem. Kopijas var izgatavot no citām kopijām, nesabojājot kopiju paaudzes.

Izmēģiniet to ar savām VHS lentēm! Analog vs digital - šeit uzvar digitālais.

Apjomi ir skaitļu attēlojums datoros un digitālajās sistēmās, binārā aritmētika un loģika, kā arī izlases teorija. Šīs lietas neietilpst šīs ziņas darbības jomā, taču tās var parādīties nākamajās ziņās.

Atšķirība starp digitālo un analogo

Galvenās atšķirības starp analogo un digitālo vajadzētu parādīties jau tagad.

Šeit ir daži reālās pasaules piemēri, kā virzīties uz mājām.

Viens veids, kā salīdzināt atšķirības starp digitālo un analogo, ir salīdzināt viena pola gaismas slēdzi jūsu mājās ar blāvaja slēdzi.

Izmantojot dimmersu, es varu mainīt gaismas spilgtumu jebkur noteiktā vērtību diapazonā. Retināšanas slēdzis ir analoga ierīce šī iemesla dēļ. Apgaismojums var būt pilnībā ieslēgts, pilnībā izslēgts vai starplaikā ieņemt kādu spilgtuma līmeni.

Ar viena pola slēdzi gaisma ir pilnībā ieslēgta vai pilnībā izslēgta. Starp tiem nav nekā. Tikai ieslēgta vai izslēgta stāvokļi. Šī iemesla dēļ viena pola slēdzis ir digitāla ierīce.

Šeit ir vēl viens piemērs.

Pieņemsim, ka jūs un draugs stāvat ēkas priekšā pie ieejas. Ieejai ir pakāpieni un uzbrauktuve blakus pakāpieniem, kas paredzēts fiziski invalīdiem.

Dažu dīvainu iemeslu dēļ jūs un jūsu draugs sācat sacensties ceturtdaļās pie perona un pakāpieniem.

Uz rampas ceturtdaļa var nolaisties visā garumā.

Tomēr ar pakāpieniem gravitācijas likumi neļauj mainīties nolaišanās no pašas malas (tā nokrīt uz nākamo zemāko pakāpienu) vai pakāpiena tai daļai, kas iet perpendikulāri zemei.

Soļi attēlo digitālo, diskrētu vērtību grupu un rampas analogo, nepārtrauktu vērtību grupu.

Atšķirība starp analogo un digitālo: iesaiņošana

Cerams, ka jums tagad ir laba izpratne par atšķirību starp analogo un digitālo shēmu.

Es gribēju iedziļināties dažos binārā skaitļa attēlojuma un digitālā impulsa raksturlielumos, bet, kā parasti, šis ziņojums ir kļuvis mazliet garš.

Turpmākā (-s) ziņa (-s) noteikti mazliet iedziļināsies šajās tēmās.

Tikmēr komentējiet un dariet man zināmu: vai jūs galvenokārt esat analogs, digitāls cilvēks vai varbūt mazliet no abiem?

Sākotnēji tas tika publicēts vietnē circuitcrush.com 2017. gada 7. aprīlī.