Αναλογική και ψηφιακή: ποια είναι η διαφορά;

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι ταξινόμησης των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Ένας πολύ σημαντικός τρόπος είναι να ταξινομήσετε ένα ηλεκτρονικό ή σύστημα ως αναλογικό ή ψηφιακό, αλλά τι σημαίνει αυτό; Τι είναι ψηφιακό και αναλογικό;

Εάν έχετε γνώσεις για τα ηλεκτρονικά εδώ και αρκετό καιρό, έχετε παρακολουθήσει μαθήματα ηλεκτρονικών ή έχετε διαβάσει ένα βιβλίο σχετικά με αυτό το θέμα, ίσως γνωρίζετε τουλάχιστον τη διαφορά μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού. αισθάνεστε διαισθητικός.

Εάν είστε νέοι, μπορεί να μην καταλάβετε πλήρως τι σημαίνει στην πραγματικότητα το ψηφιακό και το αναλογικό.

Σε αυτή τη θέση θα μπω σε λεπτομέρειες για το τι σημαίνει και θα περιγράψει τις διαφορές.

Εάν είστε νέοι, ελπίζουμε ότι μετά την ανάγνωση αυτού θα καταλάβετε τη διαφορά μεταξύ ψηφιακού και αναλογικού. Εάν είστε λίγο εξοικειωμένοι με τις έννοιές τους, ελπίζω ότι αυτό θα είναι ένα καλό σχόλιο.

Ας θέσουμε δύο όρους που είναι συχνά ασαφείς.

Ένα σήμα συνεχούς χρόνου είναι ένα σήμα που έχει οριστεί για κάθε άπειρο χρονικό διάστημα.

Με τη σειρά του, το διακεκριμένο σήμα χρόνου ρυθμίζεται μόνο από διακριτές τιμές χρόνου ή βήματα κατά μήκος της χρονικής γραμμής.

Συχνά συγχέουμε σταθερά και χρόνο με διακριτό χρόνο με ψηφιακό, αλλά δεν είναι πάντοτε τα ίδια.

Το αναλογικό σήμα είναι ένα σήμα που μπορεί να λαμβάνει οποιαδήποτε τιμή σε συνεχή κλίμακα.

Το πλάτος ενός ψηφιακού σήματος μπορεί να λαμβάνει μόνο ορισμένους αριθμούς.

Τι σημαίνει αυτό;

Η παρακάτω εικόνα (από την τρίτη έκδοση των σύγχρονων συστημάτων ψηφιακής και αναλογικής επικοινωνίας) μπορεί να βοηθήσει.

Το σχήμα παραπάνω (α) δείχνει ένα αναλογικό σήμα που δείχνει συνεχή χρόνο. Η εικόνα © απεικονίζει επίσης το αναλογικό σήμα, αλλά μόνο όταν είναι διακριτή. Το ίδιο το σήμα αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου, αλλά έχουμε μόνο το χρόνο σε ορισμένα σημεία. Εάν συνδέσετε τις τελείες, θα έχετε ένα μόνιμο αναλογικό σήμα.

Ένα πρακτικό παράδειγμα αυτού είναι η καταγραφή θερμοκρασίας κάθε 10 λεπτά.

Η ίδια η θερμοκρασία αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου. Με άλλα λόγια, η θερμοκρασία δεν αυξάνεται από 75 σε 76 στο μηδέν, ούτε μπορεί να υπάρχει θερμοκρασία (μην το αναμειγνύετε με μηδέν!).

Αντίθετα, κάθε απεριόριστα λαμβάνει κάποια αξία σε ένα μικρό διάστημα. Σε αυτή την περίπτωση το μοναδικό μας ενδιαφέρον είναι να το εξετάσουμε κάθε 10 λεπτά, οπότε αν θέλουμε να καθορίσουμε τη θερμοκρασία (αναλογική τιμή), μπορεί να μοιάζει με ©.

Στο μέρος (β) βλέπουμε ένα ψηφιακό σήμα χρόνου και στο (d) εμφανίζεται ένα ψηφιακό σήμα διακριτού χρόνου. Εάν συνδέετε σημεία (d) μόνο με γραμμές παράλληλες ή κάθετες προς τον άξονα t, θα εμφανιστεί κάτι όπως (b).

Το μέρος (B) είναι παρόμοιο με αυτό που μπορείτε να δείτε σε ένα παλμογράφο όταν ελέγχετε τα ψηφιακά κυκλώματα.

Τι γίνεται με το μέρος (δ);

Εάν εισάγουμε την αξία κάθε αποθέματος στο τέλος της επιχείρησης σε καθημερινή βάση, μπορεί να έχουμε ένα γράφημα παρόμοιο με το τμήμα (δ).

Αναλογικά και ψηφιακά: Αναλογικά

Για το σκοπό μας, λέμε ότι σε ένα αναλογικό σύστημα, η τάση ή το ρεύμα κυμαίνεται συνεχώς σε μια χρονική περίοδο (αν και δεν έχετε τις τεχνικές προδιαγραφές, κάνετε πολλά).

Το "ανάλογο" κάτι είναι ένα αντίγραφο αυτού του πράγματος. Με άλλα λόγια, είναι παρόμοια. Από εκεί προέρχεται η αναλογία τερματικών.

Πάρτε το παλιομοδίτικο μικρόφωνο, για παράδειγμα.

Τα ηχητικά κύματα είναι κύματα πίεσης αέρα. Το μικρόφωνο μετατρέπει αυτά τα κύματα πίεσης σε τάση δόνησης ή ηλεκτρικό "ανάλογο" των κυμάτων πίεσης. Το σήμα στη συνέχεια ενισχύεται και μεταδίδεται στο ηχείο, όπου η μετάδοση επιστρέφει στο κύμα πίεσης ή στον ήχο.

Εάν δεν είστε μέρος του Matrix, ζείτε στον αναλογικό κόσμο. Πολλά πράγματα στη φύση μπορούν να μετρηθούν με ανάλογο τρόπο.

Άλλες αναλογικές ποσότητες (εκτός της πίεσης) είναι η απόσταση, ο χρόνος και η θερμοκρασία. Όταν ακούτε ραδιόφωνο AM / FM, θα ακούσετε πληροφορίες που μεταδίδονται σε αναλογική μορφή.

Μιλώντας για το ραδιόφωνο, ένα από τα προβλήματα με τα αναλογικά συστήματα είναι η είσοδος θορύβου. Όλοι εργαζόμασταν στο σταθμό πριν και ακούσαμε θόρυβο ή στατικά. Το ραδιόφωνο FM έχει μεγαλύτερη ανοσία έναντι του θορύβου από το AM, αλλά εξακολουθεί να το κάνει.

Αν είστε αρκετά μεγάλοι, ίσως θυμηθείτε να αντιγράφετε ταινίες VHS και έχετε παρατηρήσει ότι το αντίγραφό τους δεν είναι τόσο καλό όσο το πρωτότυπο. Λόγω αυτού του θορύβου.

Οι περισσότεροι από εσάς γνωρίζουν πώς φαίνεται ο θόρυβος. Εάν είστε νέοι ή χρειάζεστε μια υπενθύμιση, ανατρέξτε στην παρακάτω εικόνα. Συχνά ο θόρυβος μπορεί να είναι χειρότερος από αυτό που βλέπετε παρακάτω.

Η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος στο σπίτι σας είναι μόνιμη και αναλογική. αν και οι γραμμές, οι κυματισμοί και οι μεταβάσεις στη γραμμή μπορεί να είναι χειρότερες από αυτές που περιγράφονται παρακάτω.

Υπάρχουν ακόμη και αναλογικοί υπολογιστές, αλλά είναι πιο επιθυμητοί και πολλοί χομπίστες δεν το κάνουν. Όλοι οι υπολογιστές που γνωρίζετε είναι ψηφιακοί και μας οδηγούν στο επόμενο θέμα.

Αναλογικά και ψηφιακά: Το ψηφιακό πλεονέκτημα

Για πολλούς από εμάς, τα ψηφιακά σήματα με τα οποία εργαζόμαστε είναι παρόμοια με το μέρος (β) της παραπάνω εικόνας.

Όταν σκεφτόμαστε ψηφιακά, το πρώτο πράγμα που έρχεται στο μυαλό είναι δυαδικοί αριθμοί. Κάποιοι το γνωρίζουν, αλλά πολλοί εκπλήσσονται από το γεγονός ότι ένα ψηφιακό σήμα μπορεί τεχνικά να λαμβάνει περισσότερες από δύο διακριτές τιμές.

Στην πραγματικότητα, μπορεί να δεχτεί οποιοδήποτε περιορισμένο αριθμό αξιών. Αυτοί οι τύποι ψηφιακών σημάτων ονομάζονται σήματα σήματος, τα οποία αντιπροσωπεύουν οποιοδήποτε ακέραιο αριθμό. Το δυαδικό είναι η πιο κοινή και ειδική περίπτωση όπου M = 2.

Για τους σκοπούς μας, υποθέτουμε ότι θα εργαστείτε με δυαδικά σήματα.

Ένα από τα πρώτα ψηφιακά ηλεκτρονικά συστήματα κυκλοφόρησε το 1844. Το πρώτο τηλεγράφημα που εφευρέθηκε από τον Samuel Morse απεστάλη εκείνο το έτος. Αυτό το όργανο χρησιμοποιεί μικρούς και μεγάλους παλμούς σημειακού ρεύματος γνωστούς ως κουκκίδες και παύλες.

Ένας στιγμιαίος διακόπτης τηλεγράφου είναι μία από δύο περιπτώσεις: Ενεργοποίηση ή Απενεργοποίηση. Οι πληροφορίες που λαμβάνει το τηλεγράφημα με την πάροδο του χρόνου εξαρτώνται αποκλειστικά από την κατάσταση ενεργοποίησης / απενεργοποίησης του πομπού. Δύο διαφορετικά επίπεδα ανιχνεύουν το σήμα ανά πάσα στιγμή. Αυτό το καθιστά ψηφιακό.

Φυσικά, κανείς της σημερινής ηλικίας ή ηλικίας δεν χρησιμοποιεί τηλεγραφήματα, αλλά οι περισσότεροι από εμάς χρησιμοποιούν καθημερινά υπολογιστές, smartphones και άλλες ψηφιακές ή μερικές ψηφιακές συσκευές.

Το δυαδικό ψηφιακό σύστημα διαθέτει μόνο δύο επιλογές: ενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη, υψηλή ή χαμηλή.

Μια υψηλή λογική είναι 1 και η λογική είναι χαμηλή. Συνεπώς, οι δυαδικοί αριθμοί είναι μηδέν και μηδενικά.

Στα συστήματα TTL (Transistor-Transistor Logic), υποθέτουμε ότι είναι μικρότερη από 5 V και μικρότερη από 0 V. Τίποτα δεν είναι τέλειο, έτσι υπάρχει ένα άκρο σε λάθη.

Η ελάχιστη τάση που διαβάζεται για δέκτη TTL είναι 2 V, η ελάχιστη τάση ανάγνωσης είναι 0,8 V.

Οτιδήποτε είναι άχρηστο και αγνοείται.

Η ανοχή του TTL που στέλνει το σήμα είναι λίγο διαφορετική, αλλά συμφωνείτε.

Γιατί λοιπόν μια τέτοια μεγάλη ψηφιακή επιχείρηση;

Εξετάστε το CD player. Οι περισσότεροι από εμάς συμφωνούν ότι η ποιότητα του CD είναι καλύτερη από τα αρχεία βινυλίου ή μαγνητικές ταινίες, αλλά γιατί όχι;

Αυτό είναι υψηλής ποιότητας ήχου επειδή η μουσική αποθηκεύεται ως μια σειρά από κωδικοποιημένους αριθμούς που δείχνουν βήματα στο εύρος των ηχητικών κυμάτων και όχι ως φυσικά αντίγραφα ηχητικών κυμάτων (όπως εγγραφές).

Η παραμόρφωση (θόρυβος) στην εγγραφή ή στην κασέτα εισάγεται επίσης μέσω αναλογικής εγγραφής και αναπαραγωγής.

Η συσκευή αναπαραγωγής CD δεν αποθηκεύει αντίγραφα κυματομορφών, αλλά έναν κώδικα που δείχνει στον παίκτη πώς να αντιγράψει τη συσκευή κάθε φορά που την επαναλαμβάνετε με μεγάλη ακρίβεια.

Τα ηχητικά κύματα επιλέγονται σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα για τη δημιουργία ενός ψηφιακού αντιγράφου ενός αναλογικού σήματος (όπως είναι ο ήχος). Η τάση κύματος μετράται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα και κάθε μέτρηση μετατρέπεται σε έναν αριθμό.

Αυτό καθιστά το ψηφιακό σύστημα όπως το CD player πιο ανοσοποιητικό σε θόρυβο. Όταν δημιουργούμε ένα αναλογικό αντίγραφο ενός ήχου ή βίντεο, ο θόρυβος καταγράφεται φυσικά.

Μπορώ να αντιγράψω το αρχείο mp3 χίλιες φορές (με την αντιγραφή του), χωρίς να χάσω την αρχική ποιότητα. Ωστόσο, αν προσπαθήσω να αντιγράψω την ταινία με αυτόν τον τρόπο, η ποιότητα του ήχου θα επιδεινωθεί πριν φτάσω στα 1000.

Αυτό μας φέρνει σε ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της ψηφιακής σε αναλογικό: τα ψηφιακά δεδομένα μπορούν εύκολα να αποθηκευτούν, να μεταδοθούν και να αντιγραφούν, χωρίς στρεβλώσεις εγγενείς σε αναλογικές διεργασίες. Αντίγραφα μπορούν να γίνουν από άλλα αντίγραφα χωρίς αλλοίωση μεταξύ των αντιγράφων.

Δοκιμάστε το με τις βιντεοκάμερες VHS! Αναλογική και ψηφιακή - ψηφιακή νίκη είναι εδώ.

Οι πίνακες υπάρχουν σε υπολογιστές και ψηφιακά συστήματα στην αναπαράσταση αριθμών, σε δυαδική αριθμητική και σε λογικές και επιλεκτικές θεωρίες. Αυτά τα στοιχεία δεν εμπίπτουν στο πεδίο αυτής της ανάρτησης, αλλά ενδέχεται να εμφανίζονται σε μελλοντικές αναρτήσεις.

Διαφορά μεταξύ ψηφιακού και αναλογικού

Οι βασικές διαφορές μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού πρέπει να είναι σαφείς.

Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα πραγματικής ζωής.

Ένας τρόπος για να συγκρίνετε τις διαφορές μεταξύ ψηφιακού και αναλογικού είναι να συγκρίνετε έναν διακόπτη φωτός ενός πόλου στο σπίτι σας με ένα διακόπτη dimmer.

Με το τρεμοπαίξιμο, μπορώ να αλλάξω τη φωτεινότητα του φωτός οπουδήποτε μέσα στις καθορισμένες τιμές. Ο διακόπτης είναι μια αναλογική συσκευή. Το φως μπορεί να είναι εντελώς ενεργοποιημένο, μπορεί να απενεργοποιηθεί εντελώς ή να απορροφήσει οποιαδήποτε φωτεινότητα μεταξύ τους.

Με ένα διακόπτη ενός πόλου, η λυχνία είναι ενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη εντελώς. Δεν υπάρχει τίποτα μεταξύ τους. Μόνο ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο. Το μονοπολικό κλειδί για αυτό είναι μια ψηφιακή συσκευή.

Ένα άλλο παράδειγμα.

Ας υποθέσουμε ότι εσείς και ένας φίλος στέκεστε μπροστά σε ένα κτίριο κοντά στην πόρτα. Στην είσοδο υπάρχει μια σκάλα και ένα καταφύγιο δίπλα στην αναπηρική καρέκλα.

Για περίεργους λόγους, εσείς και ένας φίλος ξεκινήσατε να ράβετε μπλοκ σε περιφράξεις και βήματα.

Η ράμπα μπορεί να προσγειωθεί οπουδήποτε εντός ενός τετάρτου μιλίου.

Ωστόσο, οι νόμοι της βαρύτητας δεν περιορίζουν την αλλαγή (κατεβαίνει στο χαμηλότερο επίπεδο) ή στο τμήμα όπου το βήμα είναι κάθετο στο έδαφος.

Τα βήματα αντιπροσωπεύουν την ψηφιακή, διακριτή ομάδα τιμών και το ανάλογο κεκλιμένου επιπέδου, την ομάδα σταθερών τιμών.

Διαφορά μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού: συσκευασία

Ελπίζω να καταλάβετε τώρα τη διαφορά μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών κύκλων.

Ήθελα να μάθω κάποια βασικά στοιχεία σχετικά με την έκφραση δυαδικού αριθμού και ψηφιακών χαρακτηριστικών παλμού, αλλά, ως συνήθως, το μήνυμα έχει πάει λίγο πιο μακριά.

Οι επερχόμενες δημοσιεύσεις θα αποκαλύψουν σίγουρα αυτά τα θέματα με περισσότερες λεπτομέρειες.

Εν τω μεταξύ, σχολιάστε και ενημερώστε με: είστε βασικά ένα αναλογικό άτομο, ένας ψηφιακός άνθρωπος ή ίσως και οι δυο σας λίγο;

Αρχικά δημοσιεύτηκε στο circuitcrush.com στις 7 Απριλίου 2017.