Аналоговые и цифровые сигналы
IP телефония
Время чтения: 8 минут
Поделиться:
Аналоговые и цифровые сигналы передают информацию. По сути, это функция электрического тока, которая сообщает: в точке А произошло некое событие и данные о нем необходимо доставить в точку Б. При схожем назначении аналоговый и цифровой сигнал различаются своими особенностями.
Что такое аналоговый сигнал
Аналоговый сигнал – форма электрической энергии, для которой существует линейная зависимость между электрической величиной и временем. Аналоговые сигналы изменяются во времени, но при этом непрерывны.
Частота, давление, звук, свет, температура – это физические переменные, которые меняются во времени. Когда строится график зависимости переменной от времени, мы видим кривую с непрерывными значениями – синусоиду.
Где используют аналоговые сигналы:
- Старые передатчики-преобразователи.
- Аудиосигналы, передаваемые по проводам.
- Видеосигналы с пленочных видео- и фотокамер.
- Радиосигналы.
Что такое цифровой сигнал
У «цифры» амплитуда принимает только ограниченные, дискретные значения. Цифровой сигнал – это последовательность цифровых значений или байтов информации – 0 и 1. За определенный период времени информация представляется только в определенном значении. Графически цифровой сигнал можно выразить в виде прямоугольников на шкале времени.
Сегодня цифровые сигналы – основа современных технологий. «Цифру» проще генерировать и управлять ею. Можно сказать, что цифровой сигнал более продуктивен и предсказуем. Кроме того, на него почти не влияют помехи из окружающей среды. Вот почему у этого сигнала по умолчанию значительно шире диапазон применения, чем у «аналога». В этом и заключается ключевая разница между аналоговым и цифровым сигналом.
Где применяют «цифру»:
- Цифровые передатчики.
- IP-телефония.
- Цифровые часы.
- Цифровые видеосигналы.
- CD и DVD.
Плюсы и минусы аналоговых сигналов
Преимущества аналоговых сигналов в следующем:
- Легко обрабатывать и интерпретировать.
- Низкие расходы на внедрение.
- Высокая плотность сигнала позволяет точнее представлять информацию.
Минусы:
- Сложность интеграции с цифровым интерфейсом.
- Высокая стоимость носителей информации и их уязвимость к повреждениям.
- Сложность в синхронизации аналоговых сигналов между собой.
Заполни форму короткую форму и получи консультацию
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с условиями обработки персональных данных
Спасибо!
Ваша заявка отправлена!
Плюсы и минусы цифровых сигналов
Преимущества цифрового сигнала перед аналоговым заключаются в шести аспектах:
- Легко сжать, преобразовать, распаковать.
- Широкие возможности шифрования.
- Цифровое оборудование проще и дешевле спроектировать и создать.
- Сигнал легко редактировать.
- Доступно множество инструментов редактирования.
- Высокая скорость передачи по сети.
Недостатки цифровых сигналов:
- Процессор для передачи «цифры» ограничен по скорости.
- Возможны баги при преобразовании.
- Необходима высокая пропускная способность сети, например при передаче голоса в виде пакетов данных.
Что лучше – аналоговый или цифровой сигнал? Прямого ответа на этот вопрос нет. Сегодня оба вида сигналов используются одновременно – с учетом преимуществ каждого типа. Например, микроконтроллеры – это устройства, оперирующие цифровыми сигналами. Но у них есть электронные компоненты, которые позволяют подключаться к аналоговым схемам.
Разница между аналоговым и цифровым сигналом. Сравнительная таблица
|
Характеристика |
Аналоговый сигнал |
Цифровой сигнал |
|
Постоянство |
Непрерывен и изменяется во времени |
Имеет два или более состояний и двоичную форму |
|
Неполадки |
Трудно устраняются |
Просто устраняются |
|
Графическое представление |
Обычно имеет форму синусоиды |
Имеет форму прямоугольной волны |
|
Как влияют помехи |
Подвержен помехам |
Стабилен и менее подвержен шуму |
|
Как влияют шумы |
Могут повлиять на точность |
Точность не зависит от шума |
|
Энергопотребление |
Потребляет больше энергии |
Потребляет меньше энергии |
|
Примеры применения |
Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды |
Транзисторы, логические элементы и микроконтроллеры |
IP-телефония
Сделайте свой бизнес эффективнее, переходите на сторону IP-телефонии от New-Tel.
Стабильная и надежная связь по выгодным тарифам, возможность подключить любое количество городских номеров и номеров 8800, интеграция с популярными CRM-сервисами, сквозная аналитика, возможность хранить запись телефонных разговоров и многое другое.
Подробнее
Вернуться к списку
Поделиться:
Читайте также:
24 Виртуальная АТСТелефония для бизнеса
Как увеличить конверсию звонков?
Вайнер Игорь
04.04.2023
44 IP телефония
Как не пропустить звонки клиентов?
Германова Елена
29.03.2023
73 Телефония для бизнеса
Как работает автоматический обзвон клиентов по базе
Степанова Наталья
24.03.2023
Протестировать
Введите номер своего телефона
После нажатия на кнопку вам поступит звонок.
Отвечать на звонок не нужно.
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с условиями обработки персональных данных
Протестировать
введите последние 4 цифры номера входящего звонка
+7 (999) 999
00:60
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с условиями обработки персональных данных
Урок 8.1 — Аналоговые и цифровые сигналы
Урок 8.1 — Аналоговые и цифровые сигналы
Урок 8.1 — Аналоговые и цифровые сигналы
Урок 8.1: Основы цифровой схемотехники — аналоговые и цифровые сигналы
Основы цифровой схемотехники, аналоговые и цифровые сигналы
https://masterkit.ru/blog/lessons/analogovye-i-tsifrovye-signaly
Цифровая схемотехника – важнейшая дисциплина, которую изучают во всех высших и средних учебных заведениях, готовящих специалистов в электронике. Настоящий радиолюбитель тоже должен хорошо разбираться в этом вопросе. Но большинство книг и учебных пособий написаны очень сложным для понимания языком, и начинающему электронщику (возможно, школьнику) будет тяжело освоить новую информацию.
Цикл новых обучающих материалов от Мастер Кит призван восполнить этот пробел: в наших статьях о сложных понятиях рассказывается самыми простыми словами.
8.1. Аналоговые и цифровые сигналы
Сначала надо разобраться, чем вообще аналоговая схемотехника отличается от цифровой. И главное отличие – в сигналах, с которыми работают эти схемы.
Все сигналы можно разделить на два основных вида: аналоговые и цифровые.
Аналоговые сигналы
Аналоговые сигналы наиболее привычны для нас. Можно сказать, что весь окружающий природный мир вокруг нас – аналоговый. Наши зрение и слух, а также все остальные органы чувств воспринимают поступающую информацию в аналоговой форме, то есть непрерывно во времени. Передача звуковой информации – речь человека, звуки музыкальных инструментов, рёв животных, звуки природы и т.п. – также осуществляется в аналоговом виде.
Чтобы ещё лучше понять этот вопрос, нарисуем аналоговый сигнал (рис.1.):
Рис.1. Аналоговый сигнал
Мы видим, что аналоговый сигнал непрерывен во времени и по амплитуде.
Для любого момента времени можно определить точное значение амплитуды аналогового сигнала.
Цифровые сигналы
Давайте будет анализировать амплитуду сигнала не постоянно, а дискретно, через фиксированные промежутки времени. Например, раз в секунду, или чаще: десять раз в секунду. То, как часто мы будем это делать, называется частотой дискретизации: один раз в секунду – 1 Гц, тысячу раз в секунду – 1000 Гц или 1 кГц.
Для наглядности нарисуем графики аналогового (вверху) и цифрового (внизу) сигналов (рис.2.):
Рис.2. Аналоговый сигнал (вверху) и его цифровая копия (внизу)
Мы видим, что в каждый мгновенный промежуток времени можно узнать мгновенное цифровое значение амплитуды сигнала. Что происходит с сигналом (по какому закону он меняется, какова его амплитуда) между интервалами «проверки», мы не знаем, эта информация потеряна для нас. Чем реже мы проверяем уровень сигнала (чем ниже частота дискретизации), тем меньше имеем информации о сигнале.
Разумеется, справедливо и обратное: чем выше частота дискретизации, тем лучше качество представления сигнала. В пределе, увеличивая частоту дискретизации до бесконечности, мы получаем практически тот же аналоговый сигнал.
Значит ли это, что аналоговый сигнал в любом случае качественнее цифрового? В теории, пожалуй, да. Но на практике современные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) работают с такой высокой частотой дискретизации (до нескольких миллионов выборок в секунду), так качественно описывают аналоговый сигнал в цифровой форме, что органы чувств человека (глаза, уши) уже не могут почувствовать разницу между оригинальным сигналом и его цифровой моделью. Цифровой сигнал обладает очень существенным достоинством: его легче передавать по проводам или радиоволне, помехи не оказывают на такой сигнал существенного влияния. Поэтому вся современная мобильная связь, теле- и радиовещание — цифровая.
Нижний график на рис. 2 легко представить и в другом виде – как длинную последовательность пары цифр: время/амплитуда.
А цифры – это как раз то, что нужно цифровым схемам. Правда, цифровые схемы предпочитают работать с цифрами в особом представлении, но об этом мы поговорим в следующем уроке.
Сейчас мы можем сделать важные выводы:
— цифровой сигнал дискретен, его можно определить только для отдельных моментов времени;
— чем выше частота дискретизации – тем лучше точность представления цифрового сигнала.
аналоговый — Какие существуют типы цифровых сигналов
Если вы говорите о сигнале в контексте цифровой обработки сигналов (DSP), вы можете думать о нем как о аудиофайле WAV: ось времени дискретна, и ось амплитуды (значения) также дискретна. Обратите внимание, что это не означает, что дискретные шаги одинаковы. Например, если сигнал имеет значения с плавающей запятой вместо целого числа или фиксированной точки, тогда значения являются дискретными, существует конечное число возможных значений, но интервал между каждым значением и следующим возможным значением не всегда одинаков.
Если ваш сигнал представляет собой последовательность N-битных целочисленных выборок LPCM, то интервал между каждой выборкой и следующей будет одинаковым.
Сигналы DSP представляют собой данные , другими словами абстрактные конструкции (т. е. числа), обрабатываемые компьютерами. Они могут быть переданы с использованием любой кодировки, какую только можно себе представить, по радио, проводам, оптическим волокнам или голубиной почте, но на самом деле они представляют собой последовательность абстрактных чисел. И они существуют независимо от физического хранилища и кодировки: например, файл WAV по-прежнему содержит одни и те же данные, независимо от того, хранится ли он на жестком диске, загружается в ОЗУ и т. д. И он по-прежнему содержит те же данные, если вы используете сжатие без потерь. как FLAC для его хранения.
В сигнале DSP ось значений является абстрактной (она может представлять количество картофеля, произведенного за год, или что-то еще), но ось времени также абстрактна.
Я не просто говорю о различных частотах дискретизации, а о том, что в DSP время существует не так, как в реальном мире. Если блок обработки достаточно быстр, он может обрабатывать сигнал быстрее, чем в режиме реального времени. Например, вы можете закодировать файл MP3 за гораздо меньшее время, чем потребовалось бы для его воспроизведения. Время DSP соответствует реальному времени только тогда, когда цифровой сигнал преобразуется из/в аналоговые сигналы реального мира. Но когда сигнал представляет собой данные, время становится просто меткой, которая гласит: «Этот сэмпл был записан с отметкой времени X».
Если вы говорите о сигнале в контексте аппаратной цифровой логики , то ваш сигнал, скорее всего, будет одним битом, 0 или 1, закодированным как напряжение или ток, передаваемым либо по одному проводу, либо по дифференциальной паре. . В этом случае цифровой сигнал — это значение, которое мы придаем физическому аналоговому сигналу, существующему в реальном мире.
Аналоговый сигнал непрерывен во времени и по амплитуде, но мы решаем, что будем считать его «1», если он выше определенного порога, «0» ниже другого порога, и «независимо / X», если он находится в пределах. между. Это полезное упрощение, которое позволяет нам проектировать логические схемы, скрывая аналоговую сложность. Эти сигналы всегда непрерывны во времени, поскольку на самом деле они являются напряжениями, а не числами. Но некоторые логические схемы, такие как флопы, будут смотреть на вход только на границе тактового цикла (и немного раньше и позже), что означает, что мы можем представить, что у нас есть дискретная по времени система. Если нет нарушения синхронизации, метастабильности или других событий, которые разрушают предположения и снова делают все аналоговым.
Если вы говорите о сигнале в контексте цифровой связи, то, скорее всего, это будет последовательность символов. Это может быть что угодно, напряжение, частота, фаза и т. д., которые кодируют некоторую информацию, например, один или несколько битов.
Например, это телеграфный символ, который кодирует букву:
Что такое аналоговые и цифровые сигналы? Отличия, примеры
Что такое сигнал?
Жесты, действия, звуки, мимика сообщают нам некоторую информацию, и это способы общения друг с другом. Аналогично 9Сигнал 0003 — это способ общения путем отправки информации из одной системы в другую. Другими словами, сигнал — это функция, которая представляет информацию или данные.
Сигнал — электромагнитная волна, несущая информацию через физическую среду. Здесь данные преобразуются в электромагнитный сигнал либо в аналоговом, либо в цифровом виде и передаются от отправителя к получателю.
Напряжение и ток — это несколько изменяющихся во времени величин, которые используются для представления данных. Путем изменения этих величин во времени можно передавать данные. Точно так же сигнал также представлен как функция частотной области, а не временной области.
Для связи между двумя системами сигнал сообщения проходит через кодировщик и модулятор для передачи через среду, в то время как он проходит через декодер и демодулятор для приема сигнала сообщения на другом конце.
Сигналы делятся на две категории в зависимости от их характера. Аналоговые сигналы0003 цифровые сигналы .
Аналоговые сигналы
Аналоговый сигнал — это форма электрической энергии (напряжение, ток или электромагнитная мощность), для которой существует линейная зависимость между электрической величиной и значением, которое представляет сигнал.
Сигнал, амплитуда которого принимает любое значение в непрерывном диапазоне, называется аналоговым сигналом.
Аналоговые сигналы имеют непрерывный характер и изменяются во времени. Они могут быть периодическими или непериодическими.
Напряжение, ток, частота, давление, звук, свет, температура — это физические переменные, которые измеряются в отношении их изменений во времени для получения информации.
При построении графика зависимости напряжения от времени мы видим кривую с непрерывными значениями, похожими на синусоидальные волны.
Эти сигналы более подвержены шуму при прохождении через среду, эти шумы приводят к потере информации в сигнале.
Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал в цифровой с помощью процесса, называемого дискретизацией и квантованием. Звуковые волны преобразуются в последовательность сэмплов с помощью процесса сэмплирования 9.0005
Примеры аналоговых сигналов:
Обычные (старые) передатчики, преобразователи передают данные в аналоговом режиме.
К сигналам относятся аудиосигналы, передаваемые по проводам, видеосигналы, транслируемые с использованием старых технологий, радиосигналы и аналоговые часы.
Цифровые сигналы
Сигнал, амплитуда которого принимает только ограниченные значения, называется цифровым сигналом.
Цифровые сигналы дискретны, они содержат только отдельные значения.
Цифровые сигналы несут двоичные данные, т. е. 0 или 1, в форме битов, они могут содержать только одно значение за определенный период времени. Цифровые сигналы представлены в виде прямоугольных волн или тактовых сигналов.
Минимальное значение 0 вольт, максимальное значение 5 вольт.
Цифровые сигналы менее подвержены шуму по сравнению с аналоговыми сигналами.
Передача цифровых данных в аналоговом канале осуществляется с помощью процесса, называемого модуляцией.
Амплитудная модуляция — это процесс, при котором цифровые данные преобразуются в аналоговые сигналы с использованием одночастотного несущего сигнала. Точно так же ЧАСТОТНАЯ манипуляция использует несущий сигнал постоянной амплитуды и две частоты, чтобы различать 1 и 0.
В настоящее время использование цифровых сигналов для передачи информации быстро растет во всех областях применения, поскольку применение и свойства цифровых сигналов более продуктивны по сравнению с аналоговыми сигналами.
Примеры цифровых сигналов:
- Интеллектуальные передатчики, использующие различные протоколы, передают данные посредством аналоговых и цифровых сигналов.
- Цифровые часы.
- Цифровые видеосигналы.
- Компакт-диски.
- DVD.
- Компьютер.
Разница между аналоговыми и цифровыми сигналами
| Аналоговые сигналы | Цифровые сигналы |
| Аналоговый сигнал непрерывен и изменяется во времени. | Цифровой сигнал имеет два или более состояний и имеет двоичную форму. |
| Устранение неполадок аналоговых сигналов затруднено. | Устранение неполадок с цифровыми сигналами очень просто. |
| Аналоговый сигнал обычно имеет форму синусоиды. | Цифровой сигнал обычно имеет прямоугольную форму. |
| Легко воздействует на шум. | Стабильные и менее шумные. |
Аналоговые сигналы используют непрерывные значения для представления данных. | Цифровые сигналы используют дискретные значения для представления данных. |
| Шум может повлиять на точность аналоговых сигналов. | Точность цифровых сигналов не зависит от шума. |
| Аналоговые сигналы могут быть повреждены во время передачи данных. | Цифровые сигналы не изменяются при передаче данных. |
| Аналоговые сигналы потребляют больше энергии. | Цифровые сигналы потребляют меньше энергии. |
| Примеры: измерение температуры, давления, расхода и т. д. | Примеры: обратная связь клапана, запуск двигателя, отключение и т. д. |
| Такие компоненты, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, используются в аналоговых цепях. | В цифровых схемах используются такие компоненты, как транзисторы, логические элементы и микроконтроллеры.  |