Analogais signāls — definīcija, piemēri un salīdzinājums ar digitālo signālu
Uzzini, kas ir analogais signāls, tā piemēri, pārraide un atšķirības no digitālā signāla — no skaņas līdz sensoru datiem. Skatīt salīdzinājumu un praktiskus piemērus.
Analogais signāls jeb signāls ir jebkurš nepārtraukts laika vai telpas funkcijas veids, kur signāla vērtības var mainīties gludi un bez diskrētām pakāpēm.
Kas atšķir analogo no digitālā
Atšķirība no digitālā signāla ir tāda, ka arī ļoti mazas signāla svārstības ir nozīmīgas — analogo signālu vērtība var būt jebkurā reālajā diapazonā, nevis noteiktu kvantu kopā kā digitālajā. Tas nozīmē, ka analogos signālos vienmēr pastāv teorētiska bezgalīga precizitāte (praktiski ierobežota ar trokšņiem un mērīšanas ierīču parametriem).
Konteksti un piemēri
Biežāk runājot par analogo signālu domā elektrisko kontekstu, tomēr arī elektriskās, mehāniskās, pneimatiskās, hidrauliskās un citas sistēmas var pārraidīt analogos signālus. Analogais signāls izmanto kādu nesēja īpašību (piem., spriegumu, strāvu, spiedienu), lai nodotu informāciju.
Ar analogo signālu var pārraidīt ļoti dažādu informāciju; bieži tas atspoguļo izmērītas fizikālās parādības izmaiņas, piemēram:
- skaņa
- gaisma
- temperatūra
- atrašanās vieta
- spiediens
Piemērs — skaņas pārveide elektrosignālā
Piemēram, skaņas ierakstā gaisa spiediena izmaiņas (t. i., skaņa) iedarbojas uz mikrofonā esošo diafragmu, kas izraisa ar to saistītas sprieguma vai strāvas izmaiņas elektriskajā ķēdē. Šo spriegumu vai strāvu sauc par skaņas "analogu". Mikrofona izejas signāls tālāk var tikt pastiprināts, ierakstīts vai konvertēts uz digitālo formu.
Galvenās īpašības
- Neatkarīga, nepārtraukta vērtību telpa — vērtības var būt jebkur reālajā skaitļu kopā.
- Trokšņu un bojājumu jutība — ar analogajiem signāliem grūtāk izvairīties no degradācijas signāla pārraidē.
- Augsta laika un amplitūdas precizitāte (atkarībā no mērīšanas un aparatūras kvalitātes).
- Vienkārša tieša saistība ar fiziskām parādībām — sensors bieži dod tieši analogus signālus.
Salīdzinājums ar digitālo signālu
Digitālie signāli izmanto diskrētas vērtības (parasti bināras), un tie ir izturīgāki pret trokšņiem, jo kļūdas var tikt koriģētas ar kodēšanas un pārbaudes metodēm. Tomēr digitālā pārraide prasa kvantizāciju — analogo informāciju pārvēršot skaitliskā formā, notiek informācijas aproksimācija un zudums (kvantizācijas kļūda). Daudzas reālās sistēmas izmanto abu pieeju priekšrocības: sensori un iedarbības perifērija strādā ar analogo signālu, bet apstrāde un uzglabāšana notiek digitāli, izmantojot analogā->digitālā pārveidošanu (A/D) un pretējā virzienā — D/A pārveidošanu.
Praktiskā nozīme un lietojumi
- Audio un mūzikas ieraksti (analogie mikrofoni, plates, lentes)
- Radio un TV raidīšana (analogie modulācijas veidi)
- Industriālās vadības sistēmas (spiediena, temperatūras, plūsmas signāli)
- Mērījumu ierīces un sensori
Priekšrocības un trūkumi
- Priekšrocības: tieša saistība ar fizikālām parādībām, bez nepieciešamības kvantizēt; vienkāršs un lēts pamata dizains dažos risinājumos.
- Trūkumi: jūtība pret trokšņiem un nobīdi, signāla degradācija pār garāku pārraidi, grūtāk nodrošināma precīza kopēšana bez kvalitātes zuduma.
Skatiet digitālo un analogo ciparu diskusiju, lai uzzinātu, kas ir ciparu un analogais cipars un kā tās pieejas tiek salīdzinātas praksē.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir analogais signāls?
A: Analogais signāls ir jebkurš nepārtraukts signāls, kurā pat ļoti mazas signāla svārstības ir nozīmīgas.
Q: Ar ko analogais signāls atšķiras no digitālā signāla?
A: Analogais signāls atšķiras no ciparu signāla, jo nelielas signāla svārstības ir nozīmīgas, bet ciparu signāls atspoguļo tikai diskrētas vērtības.
Vai analogais attiecas tikai uz elektriskajām sistēmām?
A: Nē, analogos signālus var pārraidīt arī mehāniskās, pneimatiskās, hidrauliskās un citās sistēmās.
J: Kā analogais signāls nodod informāciju?
A: Analogais signāls izmanto kādu no informācijas nesēja īpašībām (piemēram, skaņu, gaismu, temperatūru, stāvokli vai spiedienu), lai nodotu signāla informāciju.
J: Kāds ir analogā signāla piemērs?
A: Analoga signāla piemērs ir gaisa spiediena (skaņas) izmaiņas, kas iedarbojas uz mikrofona diafragmu un izraisa ar to saistītas sprieguma vai strāvas izmaiņas elektriskajā ķēdē.
J: Ko apzīmē termins "analogs" attiecībā uz analogo signālu?
A: Analogā signāla gadījumā termins "analogs" attiecas uz spriegumu vai strāvu, kas ir analogs sākotnējās skaņas vai fizikālās parādības atveidojums.
J: Kur var atrast digitālā un analogā signāla salīdzinājumu?
A: Var atrast diskusiju par ciparu un analogo signālu, meklējot terminu "ciparu" tajā pašā avotā, kur šis teksts.
Meklēt