สัญญาณอะนาล็อก ดิสครีต และดิจิตอล

ปริมาณทางกายภาพใดๆ โดยธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงค่าอาจเป็นค่าคงที่ (หากมีค่าคงที่เพียงค่าเดียว) ไม่ต่อเนื่อง (หากมีค่าคงที่ตั้งแต่สองค่าขึ้นไป) หรืออะนาล็อก (หากมีค่าเป็นจำนวนอนันต์) ปริมาณทั้งหมดนี้สามารถแปลงเป็นดิจิทัลได้

สัญญาณอะนาล็อก

สัญญาณอะนาล็อกเป็นสัญญาณที่สามารถแสดงด้วยเส้นต่อเนื่องของชุดค่าที่กำหนดในแต่ละจุดของเวลาเทียบกับแกนเวลา ค่าของสัญญาณแอนะล็อกเป็นค่าที่กำหนดขึ้นเอง ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ดังนั้นโดยทั่วไปจึงสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องชนิดหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับเวลาเป็นตัวแปร) หรือเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องของเวลาแบบแยกส่วน

สามารถเรียกสัญญาณอะนาล็อกได้ เช่น สัญญาณเสียงที่สร้างโดยขดลวดของไมโครโฟนแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแอมพลิฟายเออร์อะคูสติกแบบหลอด เนื่องจากสัญญาณดังกล่าวมีความต่อเนื่องและค่าของมัน (แรงดันหรือกระแส) แตกต่างกันมากที่ ในช่วงเวลาใดก็ได้

รูปด้านล่างแสดงตัวอย่างสัญญาณอนาล็อกประเภทนี้

ค่าอะนาล็อกสามารถมีค่าที่หลากหลายไม่สิ้นสุดภายในขอบเขตที่แน่นอน พวกเขามีความต่อเนื่องและค่าของพวกเขาไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้แบบก้าวกระโดด

ตัวอย่างของสัญญาณอะนาล็อก: เทอร์โมคัปเปิลจะส่งค่าอุณหภูมิแบบอะนาล็อก ไปยังตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งควบคุมอุณหภูมิในเตาอบไฟฟ้าด้วยโซลิดสเตตรีเลย์

สัญญาณไม่ต่อเนื่อง

หากสัญญาณใช้ค่าสุ่มในบางช่วงเวลาสัญญาณดังกล่าวจะเรียกว่าไม่ต่อเนื่อง ในทางปฏิบัติแล้ว สัญญาณแยกที่กระจายผ่านตารางเวลาที่สม่ำเสมอนั้นถูกใช้บ่อยที่สุด ซึ่งขั้นตอนนี้เรียกว่าช่วงสุ่มตัวอย่าง

สัญญาณแยกจะถือว่าค่าที่ไม่ใช่ศูนย์บางค่าในช่วงเวลาสุ่มตัวอย่างเท่านั้น นั่นคือไม่ต่อเนื่องซึ่งแตกต่างจากสัญญาณอะนาล็อก หากสัญญาณเสียงขาดส่วนเล็ก ๆ ในขนาดที่กำหนดเป็นระยะ ๆ สัญญาณดังกล่าวสามารถเรียกว่าไม่ต่อเนื่อง

ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างของการสร้างสัญญาณแยกดังกล่าวด้วยช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง T โปรดทราบว่าจะวัดเฉพาะช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่างเท่านั้น ไม่ใช่ค่าสัญญาณเอง

สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องมีค่าคงที่ตั้งแต่สองค่าขึ้นไป (จำนวนของค่าจะแสดงเป็นจำนวนเต็มเสมอ)

ตัวอย่างของสัญญาณแยกอย่างง่ายสำหรับสองค่า: การเปิดใช้งานลิมิตสวิตช์ (การสลับหน้าสัมผัสสวิตช์ในตำแหน่งที่แน่นอนของกลไก) สามารถรับสัญญาณจากลิมิตสวิตช์ได้เพียงสองเวอร์ชันเท่านั้น — หน้าสัมผัสเปิดอยู่ (ไม่มีการทำงาน ไม่มีแรงดันไฟฟ้า) และหน้าสัมผัสปิด (มีการทำงาน มีแรงดันไฟฟ้า)

สัญญาณดิจิตอล

เมื่อสัญญาณแยกใช้เฉพาะค่าคงที่บางค่า (ซึ่งสามารถอยู่บนกริดที่มีระดับเสียงที่แน่นอน) เพื่อให้สามารถแสดงเป็นชุดของปริมาณควอนตัมได้ สัญญาณแยกดังกล่าวเรียกว่าดิจิทัล นั่นคือ สัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณแยกที่ไม่เฉพาะเจาะจงตามช่วงเวลาเท่านั้น แต่ยังตามระดับด้วย

ในทางปฏิบัติ สัญญาณดิจิทัลและสัญญาณแยกจะถูกระบุในปัญหาต่างๆ และสามารถระบุได้อย่างง่ายดายเป็นตัวอย่างโดยใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์

รูปแสดงตัวอย่างการสร้างสัญญาณดิจิทัลตามสัญญาณอนาล็อก โปรดทราบว่าค่าสัญญาณดิจิทัลไม่สามารถใช้ค่ากลางได้ เฉพาะเจาะจงเท่านั้น — จำนวนเต็มของขั้นตอนในตารางแนวตั้ง

สัญญาณดิจิทัลสามารถบันทึกและเขียนใหม่ได้อย่างง่ายดายในหน่วยความจำของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ มันสามารถอ่านและคัดลอกได้ง่ายโดยไม่สูญเสียความแม่นยำ ในขณะที่การเขียนสัญญาณอะนาล็อกใหม่มักจะเกี่ยวข้องกับการสูญเสียข้อมูลบางส่วนแม้ว่าจะไม่มีนัยสำคัญก็ตาม

การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลทำให้สามารถรับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากการดำเนินการทางคอมพิวเตอร์โดยไม่สูญเสียคุณภาพหรือสูญเสียเพียงเล็กน้อย

เนื่องจากข้อได้เปรียบเหล่านี้ สัญญาณดิจิตอลจึงแพร่หลายในปัจจุบันในระบบจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล หน่วยความจำสมัยใหม่ทั้งหมดเป็นแบบดิจิทัล สื่อบันทึกข้อมูลแบบแอนะล็อก (เช่น เทปคาสเซ็ต เป็นต้น) หายไปนาน

เครื่องมือวัดแรงดันไฟฟ้าแบบอนาล็อกและดิจิตอล:

แต่สัญญาณดิจิตอลก็มีข้อเสียไม่สามารถส่งได้โดยตรงเหมือนที่เป็นอยู่ เพราะโดยปกติแล้วการส่งสัญญาณจะกระทำผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเมื่อส่งและรับสัญญาณดิจิทัลจึงจำเป็นต้องใช้ เพื่อมอดูเลตเพิ่มเติม และ การแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล... ช่วงไดนามิกที่เล็กลงของสัญญาณดิจิตอล (อัตราส่วนของค่าที่ใหญ่ที่สุดต่อค่าที่เล็กที่สุด) เนื่องจากการควอนตัมของค่าตามเครือข่ายเป็นข้อเสียอีกประการหนึ่ง

นอกจากนี้ยังมีพื้นที่ที่สัญญาณอะนาล็อกขาดไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เสียงแอนะล็อกจะไม่มีทางเทียบได้กับเสียงดิจิทัล ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์หลอดและการบันทึกเสียงจึงยังไม่ล้าสมัย แม้ว่าจะมีรูปแบบการบันทึกเสียงดิจิทัลมากมายที่มีอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงสุดก็ตาม