Analogie, diskrētie un digitālie signāli
Jebkurš fiziskais lielums pēc vērtības izmaiņu rakstura var būt nemainīgs (ja tam ir tikai viena fiksēta vērtība), diskrēts (ja tam var būt divas vai vairākas fiksētas vērtības) vai analogs (ja tam var būt bezgalīgs skaits vērtību). Visus šos daudzumus var digitalizēt.
Analogie signāli
Analogais signāls ir signāls, ko var attēlot ar nepārtrauktu vērtību kopas līniju, kas noteikta katrā laika punktā attiecībā pret laika asi. Analogā signāla vērtības ir patvaļīgas jebkurā laika momentā, tāpēc to parasti var attēlot kā nepārtrauktu funkciju (atkarībā no laika kā mainīgā lieluma) vai kā nepārtrauktu laika funkciju.
Analogu signālu var saukt, piemēram, audio signālu, ko ģenerē elektromagnētiskā mikrofona spole vai cauruļu akustiskais pastiprinātājs, jo šāds signāls ir nepārtraukts un tā vērtības (spriegums vai strāva) ļoti atšķiras viena no otras. jebkurā brīdī.
Zemāk esošajā attēlā ir parādīts šāda veida analogā signāla piemērs.
Analogajām vērtībām noteiktās robežās var būt bezgalīgi daudz dažādu vērtību. Tie ir nepārtraukti, un to vērtības nevar mainīties lēcieniem un robežām.
Analogā signāla piemērs: termopāris pārraida analogās temperatūras vērtību uz programmējamo loģisko kontrolieri, kas kontrolē temperatūru elektriskā cepeškrāsnī ar cietvielu releju.
Diskrēti signāli
Ja signāls pieņem nejaušas vērtības tikai noteiktos laika momentos, tad šādu signālu sauc par diskrētu. Visbiežāk praksē tiek izmantoti diskrēti signāli, kas sadalīti vienā laika režģī, kura soli sauc par izlases intervālu.
Diskrēts signāls pieņem noteiktas vērtības, kas nav nulles, tikai paraugu ņemšanas momentos, tas ir, atšķirībā no analogā signāla tas nav nepārtraukts. Ja no skaņas signāla ar regulāriem intervāliem tiek izgrieztas nelielas noteikta izmēra daļas, šādu signālu var saukt par diskrētu.
Zemāk ir piemērs šāda diskrēta signāla ģenerēšanai ar iztveršanas intervālu T. Ņemiet vērā, ka tiek mērīts tikai iztveršanas intervāls, nevis pašas signāla vērtības.
Diskrētajiem signāliem ir divas vai vairākas fiksētas vērtības (to vērtību skaits vienmēr tiek izteikts kā veseli skaitļi).
Vienkārša diskrēta signāla piemērs divām vērtībām: gala slēdža aktivizēšana (slēdža kontaktu pārslēgšana noteiktā mehānisma pozīcijā). Signālu no gala slēdža var uztvert tikai divās versijās — kontakts ir atvērts (nav darbības, nav sprieguma) un kontakts ir aizvērts (ir darbība, ir spriegums).
Digitālie signāli
Ja diskrētam signālam ir tikai dažas fiksētas vērtības (kas var atrasties režģī ar noteiktu soli), lai tās varētu attēlot kā kvantu lielumu virkni, šādu diskrētu signālu sauc par digitālu. Tas ir, digitālais signāls ir diskrēts signāls, kas tiek kvantificēts ne tikai pēc laika intervāliem, bet arī pēc līmeņa.
Praksē diskrētie un digitālie signāli tiek identificēti vairākās problēmās, un tos var viegli noteikt kā paraugus, izmantojot skaitļošanas ierīci.
Attēlā parādīts piemērs digitālā signāla veidošanai, pamatojoties uz analogo signālu. Lūdzu, ņemiet vērā, ka digitālā signāla vērtībām nevar būt starpvērtības, tikai konkrēts - vesels soļu skaits vertikālā režģī.
Digitālais signāls ir viegli ierakstīts un pārrakstīts skaitļošanas ierīču atmiņā, tas tiek vienkārši nolasīts un kopēts, nezaudējot precizitāti, savukārt analogā signāla pārrakstīšana vienmēr ir saistīta ar kādas, kaut arī nenozīmīgas, informācijas daļas zudumu.
Digitālā signālu apstrāde ļauj iegūt ierīces ar ļoti augstu veiktspēju, pateicoties skaitļošanas operāciju izpildei, absolūti nezaudējot kvalitāti vai ar nenozīmīgiem zaudējumiem.
Šo priekšrocību dēļ tieši digitālie signāli mūsdienās ir visuresoši datu uzglabāšanas un apstrādes sistēmās. Visa mūsdienu atmiņa ir digitāla. Analogie datu nesēji (piemēram, kasetes utt.) jau sen vairs nav pieejami.
Analogie un digitālie sprieguma mērīšanas instrumenti:
Bet pat digitālajiem signāliem ir savi trūkumi.Tos nevar pārraidīt tieši tādus, kādi tie ir, jo pārraide parasti notiek ar nepārtrauktu elektromagnētisko viļņu palīdzību. Tāpēc, pārraidot un saņemot ciparu signālus, ir nepieciešams ķerties pie papildu modulācijai un analogā-digitālā pārveide... Vēl viens no to trūkumiem ir mazāks digitālo signālu dinamiskais diapazons (lielākās vērtības attiecība pret mazāko vērtību), kas saistīta ar vērtību kvantēšanu tīklā.
Ir arī jomas, kur analogie signāli ir neaizstājami. Piemēram, analogo skaņu nekad nesalīdzinās ar digitālo, tāpēc lampu pastiprinātāji un ieraksti vēl nav izgājuši no modes, neskatoties uz digitālo audio ierakstu formātu pārpilnību ar visaugstākajiem iztveršanas ātrumiem.