¿Cuál es la diferencia entre señales digitales y señales analógicas?

¿Cuál es la diferencia entre señales digitales y señales analógicas?

Definición de señal digital

La señal digital se refiere a una señal cuya variable independiente es discreta y la variable dependiente también es discreta. La variable independiente de esta señal está representada por un número entero, y la variable dependiente está representada por un número finito representado por un número. En las computadoras, el tamaño de las señales digitales suele representarse mediante números binarios con bits limitados.

Dado que las señales digitales utilizan dos estados físicos para representar 0 y 1, su capacidad para resistir la interferencia del propio material y la interferencia ambiental es mucho más fuerte que las señales analógicas en el procesamiento de señales de tecnología moderna, las señales digitales juegan un papel cada vez más importante; Un papel importante, y el procesamiento de señales casi complejo es inseparable de las señales digitales; en otras palabras, siempre que los métodos de resolución de problemas puedan expresarse en fórmulas matemáticas, las computadoras se pueden usar para procesar señales digitales que representan cantidades físicas.

Definición de señal analógica

La señal analógica se refiere a información expresada por cantidades físicas que cambian continuamente. Las señales analógicas se caracterizan por una amplitud continua (continua significa que dentro de un cierto rango de valores puede tomar un número infinito). de valores). La forma de onda de una señal analógica también es continua en el tiempo, por lo que es una señal continua. Una señal analógica se muestrea en un cierto intervalo de tiempo T. Dado que su forma de onda es discreta en el tiempo, la amplitud de la señal sigue siendo continua, por lo que sigue siendo una señal analógica. Las señales de teléfono, fax y televisión son todas señales analógicas.

El tiempo después del muestreo de la señal es discreto, pero la amplitud no es discreta. Las señales de muestreo comunes son el muestreo de pulso rectangular periódico y el muestreo de pulso de impulso periódico. Las señales analógicas se definen en todo el eje de tiempo y la región "sin amplitud" significa que la amplitud es cero. Las señales de tiempo discreto solo se definen en momentos discretos y no se definen en ningún otro lugar. Son conceptos diferentes de amplitud cero. Las dos señales parecen muy similares en el eje del tiempo, pero en realidad se basan en dos tipos de sistemas diferentes. Intuitivamente hablando, se puede considerar que el eje horizontal de una señal de tiempo discreto ya no representa el tiempo.

La diferencia entre los dos

Los datos diferentes deben convertirse en señales correspondientes antes de que puedan transmitirse: los datos analógicos (cantidades analógicas) generalmente utilizan señales analógicas, como una serie de ondas electromagnéticas cambiantes (como las ondas electromagnéticas en transmisiones de radio y televisión) o señales de voltaje (como señales de voltaje de audio en la transmisión telefónica de datos digitales (cantidades digitales) están representadas por señales digitales, como una serie de pulsos de voltaje cambiantes intermitentes); (como nuestro Puede representarse mediante un voltaje positivo constante para representar el número binario 1 y un voltaje negativo constante para representar el número binario 0), o un pulso de luz. Cuando una señal analógica está representada por una onda electromagnética que cambia continuamente, la onda electromagnética en sí misma es a la vez un portador de señal y un medio de transmisión; cuando una señal analógica está representada por un voltaje de señal que cambia continuamente, generalmente se transmite a través de una transmisión de señal analógica tradicional; línea (como una red telefónica, una red de televisión por cable) para transmitir. Cuando las señales digitales están representadas por voltajes intermitentes o pulsos de luz, generalmente es necesario utilizar pares trenzados, cables o medios de fibra óptica para conectar las dos partes de la comunicación con el fin de transmitir la señal de un nodo a otro.

La conexión entre los dos

Las señales analógicas y las señales digitales se pueden convertir entre sí: las señales analógicas generalmente se cuantifican en señales digitales mediante el método de modulación de código de pulso PCM, es decir, las diferentes amplitudes de las señales analógicas corresponden a diferentes valores binarios; por ejemplo, se puede utilizar la codificación de 8 bits para cuantificar la señal analógica en 2 ^ 8 = 256 magnitudes. En la práctica, a menudo se utiliza la codificación de 24 o 30 bits. Las señales digitales utilizadas generalmente son un método de cambio de fase (Phase Shift) para convertirlas en una señal analógica. Las computadoras, las redes de área informática y las redes metropolitanas utilizan señales digitales binarias. En el siglo XXI, lo que realmente se transmite en las redes informáticas de área amplia son tanto señales digitales binarias como señales analógicas convertidas a partir de señales digitales. Pero lo que tiene más perspectivas de desarrollo de aplicaciones son las señales digitales.

La principal diferencia es: las señales analógicas están controladas por pulsos, mientras que las señales digitales están controladas por fase (paridad).

1. Señales Analógicas

Las señales analógicas tienen la ventaja de ser intuitivas y fáciles de implementar, pero tienen dos grandes desventajas.

(1) Poca confidencialidad

Las señales analógicas, especialmente las comunicaciones por microondas y las comunicaciones por cable abierto, se escuchan fácilmente. Mientras se reciba la señal analógica, el contenido de la comunicación se obtiene fácilmente.

(2) Capacidad antiinterferente débil

Durante el proceso de transmisión a lo largo de la línea, las señales eléctricas serán interferidas por varios ruidos del exterior y dentro del sistema de comunicación cuando el ruido. y las señales se mezclan, es difícil separarlas, lo que reduce la calidad de la comunicación. Cuanto más larga es la línea, más ruido se acumula

2. Señales digitales

(1) Ventajas de la transmisión e intercambio digital

① Fortalecer la confidencialidad de la comunicación.

② Capacidad antiinterferencias mejorada. Las señales digitales se mezclarán con ruido durante el proceso de transmisión. El voltaje umbral (llamado umbral) formado por el circuito electrónico se puede usar para medir el voltaje de la señal de entrada. Solo cuando se alcanza una cierta amplitud de voltaje, el circuito tendrá una salida. valor y generar automáticamente un Impulso ordenado (llamado conformación o regeneración). Cuando llega el voltaje de ruido más pequeño, se filtra porque es inferior al umbral y no provocará acción en el circuito. Por lo tanto, la señal regenerada es exactamente la misma que la señal original y se producirán errores de bits a menos que la señal de interferencia sea mayor que la señal original. Para evitar errores de bits, se configuran métodos de verificación y corrección de errores en el circuito. Es decir, cuando ocurre un error de bit, la señal hacia atrás se puede utilizar para hacer que la otra parte retransmita. Por lo tanto, la transmisión digital es adecuada para transmisiones a mayor distancia y también puede aplicarse a líneas con bajo rendimiento.

③ Se puede construir una red integral de comunicación digital. Después de adoptar la conmutación por división de tiempo, la transmisión y la conmutación se unifican para formar una red de comunicación digital integral.

(2) Desventajas de las señales digitales

① Ocupa una banda de frecuencia más amplia. Debido a que la línea transmite señales de pulso, la transmisión de un canal de información de voz digital requiere un ancho de banda de 20 a 64 kHz, mientras que un canal de voz analógico solo ocupa un ancho de banda de 4 kHz, es decir, una señal PCM ocupa varios canales de voz analógicos. Para una determinada sesión, su tasa de utilización ha disminuido o sus requisitos de línea han aumentado.

② Los requisitos técnicos son complejos, especialmente la tecnología de sincronización que requiere alta precisión. Para que el receptor comprenda correctamente el significado del remitente, debe distinguir correctamente cada elemento del código y encontrar el comienzo de cada grupo de información. Esto requiere que tanto el remitente como el receptor logren una sincronización estricta. Si se forma una red digital, hay problemas de sincronización. será más difícil de resolver.

③ Se producirá un error de cuantificación al realizar la conversión analógica/digital. Con el uso de circuitos integrados a gran escala y la popularización de los medios de transmisión de banda ancha, como las fibras ópticas, las señales digitales se utilizan cada vez más para almacenar y transmitir información. Por lo tanto, las señales analógicas deben convertirse de analógicas a digitales. conversión.

Específicamente, las señales digitales tienen las siguientes ventajas: “En primer lugar, la capacidad antiinterferencias es relativamente fuerte y la calidad de la señal transmitida es relativamente alta. La segunda es la alta definición de la imagen y el efecto. del cambio de sonido. Bueno, el tercero es que los recursos del canal se pueden utilizar de manera más efectiva y se pueden transmitir cientos de programas, solo se pueden transmitir docenas de programas. Se pueden proporcionar varios servicios de información. Puede proporcionar condiciones del mercado de valores e información de comercio electrónico. La diferencia entre señales digitales y señales analógicas es

La respuesta es b

La amplitud de las analógicas. Las señales son continuas (la amplitud se puede determinar mediante una representación numérica infinita). Una señal analógica continua en el tiempo, una señal de imagen (televisión, fax) que cambia continuamente, etc., como se muestra en la Figura 1-1 (a). La señal analógica discreta es una señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1 (a). Como se muestra en 1-1 (b), es una señal obtenida muestreando la señal analógica en la Figura 1-1 (a) cada vez que T. Aunque su forma de onda es discontinua en el tiempo, su valor de amplitud es continuo, por lo que sigue siendo una señal analógica, llamada señal de modulación de amplitud de pulso (PAM, denominada modulación de amplitud de pulso).

La señal digital. significa que el valor de amplitud es discreto y la representación de amplitud está limitada a un valor finito dentro de un valor numérico.

El código binario es una señal digital. ¿Cuál es la diferencia entre señales analógicas y señales digitales?

Señales analógicas y señales digitales

(1) Señales analógicas y señales digitales

Los diferentes datos deben convertirse en las señales correspondientes antes de que puedan transmitirse: Datos analógicos generalmente se utilizan señales analógicas, como una serie de ondas electromagnéticas que cambian continuamente (como las ondas electromagnéticas en transmisiones de radio y televisión), o señales de voltaje (como las señales de voltaje de audio en la transmisión telefónica de datos digitales están representadas por señales digitales (Digital); Señal), por ejemplo, representada por una serie de pulsos de voltaje intermitentes (por ejemplo, podemos usar un voltaje positivo constante para representar el número binario 1, y un voltaje negativo constante para representar el número binario 0), o pulsos de luz. Cuando una señal analógica está representada por una onda electromagnética que cambia continuamente, la onda electromagnética en sí misma es a la vez un portador de señal y un medio de transmisión; cuando una señal analógica está representada por un voltaje de señal que cambia continuamente, generalmente se transmite a través de una transmisión de señal analógica tradicional; línea (como una red telefónica, una red de televisión por cable) para transmitir. Cuando las señales digitales están representadas por voltajes intermitentes o pulsos de luz, generalmente es necesario utilizar pares trenzados, cables o medios de fibra óptica para conectar las dos partes de la comunicación con el fin de transmitir la señal de un nodo a otro.

(2) Conversión mutua entre señales analógicas y señales digitales

Las señales analógicas y las señales digitales se pueden convertir entre sí: las señales analógicas generalmente se convierten mediante modulación de código de pulso PCM (Pulse Code Modulación) se cuantifica en una señal digital, es decir, diferentes amplitudes de la señal analógica corresponden a diferentes valores binarios. Por ejemplo, el uso de codificación de 8 bits puede cuantificar la señal analógica en 2 ^ 8 = 256 magnitudes. A menudo se utiliza la codificación de bits de 24 o 30 bits; las señales digitales generalmente se convierten en señales analógicas mediante el desplazamiento de fase de la onda portadora. Las computadoras, las redes de área de computadoras y las redes metropolitanas utilizan señales digitales binarias. Actualmente, lo que realmente se transmite en las redes de área amplia de computadoras son señales digitales binarias y señales analógicas convertidas a partir de señales digitales. Pero lo que tiene más perspectivas de desarrollo de aplicaciones son las señales digitales.

Una señal analógica significa que el valor de amplitud es continuo (la amplitud se puede representar mediante un número infinito de valores). Señales analógicas de tiempo continuo, señales de imagen (TV, fax) que cambian continuamente, etc., como se muestra en la Figura 1-1 (a). Una señal analógica discreta en el tiempo es una señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1 (b). Es una señal obtenida muestreando la señal analógica en la Figura 1-1 (a) cada vez que T. Aunque su forma de onda es discontinua. en el tiempo, pero su valor de amplitud es continuo, por lo que sigue siendo una señal analógica, que se denomina señal de modulación de amplitud de pulso (PAM, denominada modulación de amplitud de pulso).

El valor de la señal digital significa que la amplitud es discreta y la representación de la amplitud está limitada a un número limitado de valores. El código binario es una señal digital. Los códigos binarios se ven menos afectados por el ruido y pueden ser procesados ​​fácilmente por circuitos digitales, por lo que se han utilizado ampliamente. La diferencia entre señales digitales y señales analógicas

Las señales analógicas están representadas por una serie de ondas electromagnéticas que cambian continuamente o las señales digitales están representadas por una serie de pulsos de voltaje que cambian intermitentemente (por ejemplo, podemos usar; un voltaje positivo constante representa el número binario 1, utilizando un voltaje negativo constante para representar el número binario 0), o un pulso de luz. Cuando una señal analógica está representada por una onda electromagnética que cambia continuamente, la onda electromagnética en sí misma es a la vez un portador de señal y un medio de transmisión; cuando una señal analógica está representada por un voltaje de señal que cambia continuamente, generalmente se transmite a través de una transmisión de señal analógica tradicional; línea (como una red telefónica, una red de televisión por cable) para transmitir.

Cuando las señales digitales están representadas por voltajes cambiantes intermitentes o pulsos de luz, generalmente es necesario usar pares trenzados, cables o medios de fibra óptica para conectar las dos partes de la comunicación con el fin de transmitir la señal de un nodo a otro en el corte de línea digital. ¿Cuál es la diferencia entre señal y señal analógica?

El error de ancho de pulso de la señal analógica es mayor. El ancho de pulso de la señal digital es preciso. El circuito amplificador de potencia final en el mismo gabinete es el mismo. el ancho del pulso y el ancho del pulso coinciden y el corte es el mismo. La diferencia entre señales digitales y señales analógicas

Los datos de la señal se pueden utilizar para representar cualquier información, como símbolos, texto, voz, imágenes, etc. ., y se pueden dividir en dos categorías en términos de expresión: señales analógicas y señales digitales. La diferencia entre señales analógicas y digitales se puede determinar en función de si la amplitud es discreta o no.

Una señal analógica significa que el valor de amplitud es continuo (la amplitud se puede representar mediante un número infinito de valores). Señales analógicas de tiempo continuo, señales de imagen (TV, fax) que cambian continuamente, etc., como se muestra en la Figura 1-1 (a). Una señal analógica discreta en el tiempo es una señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1 (b). Es una señal obtenida muestreando la señal analógica en la Figura 1-1 (a) cada vez que T. Aunque su forma de onda es discontinua. en el tiempo, pero su valor de amplitud es continuo, por lo que sigue siendo una señal analógica, que se denomina señal de modulación de amplitud de pulso (PAM, denominada modulación de amplitud de pulso).

El valor de la señal digital significa que la amplitud es discreta y la representación de la amplitud está limitada a un número limitado de valores. El código binario es una señal digital. Los códigos binarios se ven menos afectados por el ruido y pueden ser procesados ​​fácilmente por circuitos digitales, por lo que se han utilizado ampliamente.

1. Comunicación Analógica

La comunicación analógica tiene la ventaja de ser intuitiva y fácil de implementar, pero tiene dos grandes desventajas.

(1) Pobre confidencialidad

Las comunicaciones analógicas, especialmente las comunicaciones por microondas y las comunicaciones por cable abierto, se escuchan fácilmente. Mientras se reciba la señal analógica, el contenido de la comunicación se obtiene fácilmente.

(2) Capacidad antiinterferente débil

Durante el proceso de transmisión a lo largo de la línea, las señales eléctricas serán interferidas por varios ruidos del exterior y dentro del sistema de comunicación cuando el ruido. y las señales se mezclan, es difícil separarlas, lo que reduce la calidad de la comunicación. Cuanto más larga es la línea, más ruido se acumula.

2. Comunicación digital

(1) Ventajas de la transmisión e intercambio digital

① Fortalecer la confidencialidad de la comunicación. Después de convertir la señal de voz A/D, se puede cifrar primero y luego transmitir. Después de descifrarla en el extremo receptor, se puede restaurar a una señal analógica mediante la conversión D/A.

El proceso de cifrado digital se puede describir brevemente de la siguiente manera. Y1 representa la señal digital transformada de voz Y1=1011101100001, utilizando una contraseña de 8 dígitos C=10001101. Antes de enviar a la línea de transmisión, la contraseña se "agrega" al código de voz, X=Y1+C (la contraseña C se repite continuamente), luego la señal digital transmitida es

X=Y1+C= 1011101100001 Y1

+1000110110001 C

—————————————

0011011010000 X

Obviamente X ≠Y1, incluso si alguien escucha a escondidas. Incluso si llega al código X, no podrá obtener el código Y1 de inmediato. En el extremo receptor, siempre que se agregue la misma contraseña C al número X, se puede obtener el número de voz original Y1, es decir,

Y1＝ /p>

———— —————————

1011101100001 Y1

Se puede observar que la digitalización de voz proporciona condiciones muy favorables para el procesamiento de cifrado, y cuantos más dígitos haya en una contraseña, más difícil es descifrarlo.

② Capacidad antiinterferencias mejorada.

Las señales digitales se mezclarán con ruido durante el proceso de transmisión. El voltaje umbral (llamado umbral) formado por el circuito electrónico se puede usar para medir el voltaje de la señal de entrada. Solo cuando se alcanza una cierta amplitud de voltaje, el circuito tendrá una salida. valor y generar automáticamente un Impulso ordenado (llamado conformación o regeneración). Cuando llega el voltaje de ruido más pequeño, se filtra porque es inferior al umbral y no provocará acción en el circuito. Por lo tanto, la señal regenerada es exactamente la misma que la señal original y se producirán errores de bits a menos que la señal de interferencia sea mayor que la señal original. Para evitar errores de bits, se configuran métodos de verificación y corrección de errores en el circuito. Es decir, cuando ocurre un error de bit, la señal hacia atrás se puede utilizar para hacer que la otra parte retransmita. Por lo tanto, la transmisión digital es adecuada para transmisiones a mayor distancia y también se puede aplicar a líneas con bajo rendimiento.

③ Se puede construir una red integral de comunicación digital. Después de adoptar la conmutación por división de tiempo, la transmisión y la conmutación se unifican para formar una red de comunicación digital integral.

(2) Desventajas de la comunicación digital

① Ocupa una banda de frecuencia más amplia. Debido a que la línea transmite señales de pulso, la transmisión de un canal de información de voz digital requiere un ancho de banda de 20 a 64 kHz, mientras que un canal de voz analógico solo ocupa un ancho de banda de 4 kHz, es decir, una señal PCM ocupa varios canales de voz analógicos. Para una determinada sesión, su tasa de utilización ha disminuido o sus requisitos de línea han aumentado.

② Los requisitos técnicos son complejos, especialmente la tecnología de sincronización requiere alta precisión. Para que el receptor comprenda correctamente el significado del remitente, debe distinguir correctamente cada elemento del código y encontrar el comienzo de cada grupo de información. Esto requiere que tanto el remitente como el receptor logren una sincronización estricta. Si se forma una red digital, hay problemas de sincronización. será más difícil de resolver.

③ Se producirá un error de cuantificación al realizar la conversión analógica/digital. Con el uso de circuitos integrados a gran escala y la popularización de los medios de transmisión de banda ancha, como las fibras ópticas, las señales digitales se utilizan cada vez más para almacenar y transmitir información. Por lo tanto, las señales analógicas deben convertirse de analógicas a digitales. conversión. Física de la escuela secundaria, ¿describe brevemente la diferencia entre señales digitales y señales analógicas?

Los números usan símbolos para registrar información, mientras que los analógicos no usan símbolos para registrar información. Se encuentra en los libros de texto de física de la escuela secundaria, Volumen 2 para octavo grado. ?

Señal analógica: Es una forma de onda relacionada con el tiempo, información continua, y su valor es continuo.

Señal digital: Representa un estado binario y discreto que toma información almacenada.