Analóg, diszkrét és digitális jelek
Bármely fizikai mennyiség az értékváltozás természeténél fogva lehet állandó (ha csak egy fix értéke van), diszkrét (ha lehet két vagy több fix értéke) vagy analóg (ha végtelen sok értéke lehet). Mindezek a mennyiségek digitalizálhatók.
Analóg jelek
Az analóg jel olyan jel, amely az időtengelyhez képest minden időpontban meghatározott értékkészlet folytonos vonalával ábrázolható. Az analóg jel értékei tetszőleges időpillanatban tetszőlegesek, így általában egyfajta folytonos függvényként (az időtől, mint változótól függően) vagy az idő darabonkénti folytonos függvényeként ábrázolható.
Analóg jelnek nevezhető például egy elektromágneses mikrofon vagy egy csöves akusztikus erősítő tekercsével előállított audiojel, mivel az ilyen jel folyamatos, és értékei (feszültség vagy áram) nagyon különböznek egymástól az idő bármely pillanatában.
Az alábbi ábra egy példát mutat az ilyen típusú analóg jelekre.
Az analóg értékeknek bizonyos határokon belül végtelen sokféle értéke lehet. Folyamatosak, és értékeik nem változhatnak ugrásszerűen.
Példa egy analóg jelre: a hőelem analóg hőmérsékleti értéket továbbít a programozható logikai vezérlőhöz, amely szilárdtest-relével szabályozza a hőmérsékletet elektromos sütőben.
Diszkrét jelek
Ha egy jel csak bizonyos időpillanatokban vesz fel véletlenszerű értékeket, akkor az ilyen jelet diszkrétnek nevezzük. A gyakorlatban leggyakrabban diszkrét, egyenletes időrácson elosztott jeleket használnak, amelyek lépését mintavételi intervallumnak nevezzük.
A diszkrét jel csak a mintavételi pillanatokban vesz fel bizonyos nullától eltérő értékeket, vagyis nem folyamatos, ellentétben az analóg jellel. Ha egy hangjelzésből szabályos időközönként kis darabokat vágunk ki, akkor az ilyen jelet diszkrétnek nevezhetjük.
Az alábbiakban egy példa egy ilyen diszkrét jel generálására T mintavételi intervallummal. Ne feledje, hogy csak a mintavételezési intervallumot mérjük, magukat a jelértékeket nem.
A diszkrét jeleknek két vagy több rögzített értéke van (értékeik számát mindig egész számokban fejezzük ki).
Példa egy egyszerű diszkrét jelre két értékhez: egy végálláskapcsoló aktiválása (a kapcsoló érintkezőinek átkapcsolása a mechanizmus bizonyos helyzetében). A végálláskapcsoló jelét csak két változatban lehet fogadni - az érintkező nyitott (nincs működés, nincs feszültség), és az érintkező zárva (van működés, van feszültség).
Digitális jelek
Ha egy diszkrét jel csak néhány rögzített értéket vesz fel (amelyek egy bizonyos hangmagasságú rácson helyezkedhetnek el), hogy kvantummennyiségek sorozataként ábrázolhatók legyenek, az ilyen diszkrét jelet digitálisnak nevezzük. Vagyis a digitális jel egy diszkrét jel, amelyet nem csak időintervallumok, hanem szint is kvantálnak.
A gyakorlatban a diszkrét és a digitális jelek számos problémában azonosíthatók, és számítástechnikai eszközzel könnyen meghatározhatók mintaként.
Az ábra egy példát mutat digitális jel képzésére analóg alapján. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a digitális jelértékek nem vehetnek fel köztes értéket, csak meghatározott - egész számú lépést egy függőleges rácsban.
A digitális jel könnyen rögzíthető és újraírható a számítástechnikai eszközök memóriájában, egyszerűen olvasható és másolható a pontosság elvesztése nélkül, míg az analóg jel átírása mindig az információ egy részének elvesztésével jár, bár jelentéktelen.
A digitális jelfeldolgozás lehetővé teszi nagyon nagy teljesítményű eszközök előállítását a számítási műveletek minőségromlás nélküli vagy elhanyagolható veszteséggel történő végrehajtásának köszönhetően.
Ezen előnyök miatt a digitális jelek ma mindenütt jelen vannak az adattároló és -feldolgozó rendszerekben. Minden modern memória digitális. Az analóg adathordozók (például kazetták stb.) már régen megszűntek.
Analóg és digitális feszültségmérő műszerek:
De még a digitális jeleknek is vannak hátrányai.Közvetlenül nem továbbíthatók úgy, ahogy vannak, mert az átvitel általában folyamatos elektromágneses hullámokon keresztül történik. Ezért a digitális jelek továbbításakor és vételekor igénybe kell venni további modulációhoz és analóg-digitális átalakítás... A digitális jelek kisebb dinamikatartománya (a legnagyobb érték és a legkisebb érték aránya), az értékek hálózat mentén történő kvantálása miatt, a másik hátrányuk.
Vannak olyan területek is, ahol az analóg jelek nélkülözhetetlenek. Például az analóg hangzást soha nem fogják összehasonlítani a digitálissal, így a csöves erősítők és a felvételek még nem mentek ki a divatból, annak ellenére, hogy rengeteg a digitális hangfelvételi formátum a legmagasabb mintavételezési gyakorisággal.