L'elettronica digitale sta ora sostituendo sempre più l'analogico tradizionale. Le aziende leader che producono un'ampia varietà di apparecchiature elettroniche dichiarano sempre più una transizione completa alla tecnologia digitale.
I progressi nella tecnologia di produzione di microcircuiti elettronici hanno assicurato il rapido sviluppo della tecnologia e dei dispositivi digitali. L'uso di metodi digitali per l'elaborazione e la trasmissione dei segnali può migliorare notevolmente la qualità delle linee di comunicazione. I metodi digitali di elaborazione del segnale e commutazione nella telefonia consentono di ridurre più volte le caratteristiche di peso e dimensioni dei dispositivi di commutazione, aumentare l'affidabilità della comunicazione e introdurre funzionalità aggiuntive.
L'emergere di microprocessori ad alta velocità, chip RAM di grande capacità, dispositivi di archiviazione di informazioni di piccole dimensioni su supporti rigidi di grande capacità ha permesso di creare personal computer elettronici universali (computer) abbastanza economici, ampiamente utilizzati nella vita e nella produzione di tutti i giorni .
La tecnologia digitale è indispensabile nei sistemi di telesegnalazione e telecontrollo utilizzati nella produzione automatizzata, nel controllo di oggetti remoti, come veicoli spaziali, stazioni di pompaggio di benzina, ecc. La tecnologia digitale ha anche preso un posto importante nei sistemi di misurazione elettrici e radio. Anche i moderni dispositivi per la registrazione e la riproduzione dei segnali sono inconcepibili senza l'uso di dispositivi digitali. I dispositivi digitali sono ampiamente utilizzati per controllare gli elettrodomestici.
È molto probabile che i dispositivi digitali domineranno il mercato dell'elettronica in futuro.
Cominciamo con alcune definizioni di base..
Segnaleè qualsiasi grandezza fisica (ad esempio temperatura, pressione atmosferica, intensità luminosa, intensità di corrente, ecc.) che cambia nel tempo. È grazie a questo cambiamento di tempo che il segnale può trasportare una sorta di informazione.
segnale elettricoè una grandezza elettrica (ad esempio, tensione, corrente, potenza) che cambia nel tempo. Tutta l'elettronica funziona principalmente con segnali elettrici, sebbene i segnali luminosi, che sono di intensità luminosa variabile nel tempo, siano sempre più utilizzati.
segnale analogico- questo è un segnale che può assumere qualsiasi valore entro determinati limiti (ad esempio, la tensione può variare gradualmente da zero a dieci volt). I dispositivi che funzionano solo con segnali analogici sono chiamati dispositivi analogici.
segnale digitaleè un segnale che può assumere solo due valori (a volte tre valori). Inoltre, sono consentite alcune deviazioni da questi valori (Fig. 1.1). Ad esempio, la tensione può assumere due valori: da 0 a 0,5 V (livello zero) o da 2,5 a 5 V (un livello). I dispositivi che funzionano esclusivamente con segnali digitali sono chiamati dispositivi digitali.
In natura quasi tutti i segnali sono analogici, cioè cambiano continuamente entro certi limiti. Ecco perché i primi dispositivi elettronici erano analogici. Hanno convertito grandezze fisiche in tensione o corrente ad esse proporzionali, hanno eseguito alcune operazioni su di esse e quindi hanno eseguito trasformazioni inverse in grandezze fisiche. Ad esempio, la voce di una persona (vibrazioni dell'aria) viene convertita in vibrazioni elettriche con l'aiuto di un microfono, quindi questi segnali elettrici vengono amplificati da un amplificatore elettronico e, utilizzando un sistema acustico, vengono nuovamente convertiti in vibrazioni dell'aria, in un suono più forte .
Riso. 1.1. Segnali elettrici: analogici (sinistra) e digitali (destra).
Tutte le operazioni eseguite dai dispositivi elettronici sui segnali possono essere suddivise in tre grandi gruppi:
elaborazione (o trasformazione);
Trasmissione;
Conservazione.
In tutti questi casi, i segnali utili sono distorti da segnali parassiti: rumore, interferenza, interferenza. Inoltre, durante l'elaborazione dei segnali (ad esempio durante l'amplificazione, il filtraggio), anche la loro forma viene distorta a causa di imperfezioni, dispositivi elettronici non ideali. E durante la trasmissione su lunghe distanze e durante la memorizzazione, anche i segnali vengono indeboliti.
Riso. 1.2. Distorsione del rumore e dell'interferenza di un segnale analogico (a sinistra) e un segnale digitale (a destra).
Nel caso di segnali analogici, tutto ciò degrada notevolmente il segnale utile, poiché tutti i suoi valori sono consentiti (Fig. 1.2). Pertanto, ogni conversione, ogni immagazzinamento intermedio, ogni trasmissione via cavo o via aerea degrada il segnale analogico, a volte fino alla sua completa distruzione. Va inoltre tenuto conto del fatto che tutti i rumori, le interferenze e i pickup fondamentalmente non sono suscettibili di calcoli accurati, quindi è assolutamente impossibile descrivere con precisione il comportamento di qualsiasi dispositivo analogico. Inoltre, nel tempo, i parametri di tutti i dispositivi analogici cambiano a causa dell'invecchiamento degli elementi, quindi le caratteristiche di questi dispositivi non rimangono costanti.
A differenza dei segnali analogici, i segnali digitali, che hanno solo due valori consentiti, sono molto meglio protetti da rumore, interferenze e interferenze. Piccole deviazioni dai valori consentiti non distorcono in alcun modo il segnale digitale, poiché ci sono sempre zone di deviazioni consentite (Fig. 1.2). Ecco perché i segnali digitali consentono un'elaborazione molto più complessa e multistadio, una memoria senza perdite molto più lunga e una trasmissione molto migliore rispetto ai segnali analogici. Inoltre, il comportamento dei dispositivi digitali può sempre essere calcolato e previsto con assoluta precisione. I dispositivi digitali sono molto meno suscettibili all'invecchiamento, poiché una leggera modifica dei loro parametri non ne pregiudica in alcun modo il funzionamento. Inoltre, i dispositivi digitali sono più facili da progettare ed eseguire il debug. È chiaro che tutti questi vantaggi garantiscono il rapido sviluppo dell'elettronica digitale.
Tuttavia, i segnali digitali hanno anche un grosso svantaggio. Il fatto è che ad ognuno dei suoi livelli consentiti, il segnale digitale deve permanere almeno per un minimo intervallo di tempo, altrimenti non sarà possibile riconoscerlo. E un segnale analogico può assumere qualsiasi valore per un tempo infinitesimo. Si può anche dire diversamente: un segnale analogico è definito in tempo continuo (cioè in qualsiasi momento), e un segnale digitale è definito in tempo discreto (cioè solo in determinati momenti). Pertanto, le prestazioni massime ottenibili dai dispositivi analogici sono sempre fondamentalmente maggiori di quelle dei dispositivi digitali. I dispositivi analogici possono gestire segnali che cambiano più rapidamente rispetto a quelli digitali. La velocità di elaborazione e trasmissione delle informazioni da parte di un dispositivo analogico può sempre essere superiore alla velocità della sua elaborazione e trasmissione da parte di un dispositivo digitale.
Inoltre, il segnale digitale trasmette informazioni solo su due livelli e cambiando uno dei suoi livelli in un altro, e anche il segnale analogico trasmette informazioni con ogni valore corrente del suo livello, cioè è più capiente in termini di trasferimento di informazioni. Pertanto, per trasmettere la quantità di informazioni utili contenute in un segnale analogico, è spesso necessario utilizzare più segnali digitali (di solito da 4 a 16).
Inoltre, come già notato, in natura tutti i segnali sono analogici, cioè per convertirli in segnali digitali e per la conversione inversa è necessario l'uso di apparecchiature speciali (convertitori analogico-digitale e digitale-analogico) . Quindi niente viene gratis e il prezzo da pagare per i vantaggi dei dispositivi digitali a volte può essere inaccettabilmente alto.
Di recente, nella rete di informazioni hanno iniziato ad apparire sempre più informazioni sulla transizione dalla trasmissione analogica a quella digitale, in relazione a ciò, vengono visualizzate molte domande su questo argomento, vengono generati tutti i tipi di voci e ipotesi. In questo articolo, voglio spiegare qual è la differenza tra trasmissione "analogica" e "digitale" in un linguaggio accessibile e comprensibile per un utente semplice (almeno per quanto possibile).
I segnali sono stati originariamente inviati su una forma d'onda simile al segnale originale, a differenza dei nuovi segnali digitali, che vengono inviati come codice binario. I segnali analogici erano estremamente efficienti e potevano essere rilevati da una grande distanza, ma occupavano anche una notevole quantità di larghezza di banda.
Un raggio di elettroni sparato dalla parte posteriore del tubo verso lo schermo nella parte anteriore del tubo, illuminando i fosfori sullo schermo. Modulando la luminosità e codificando a colori il raggio, è possibile creare un'immagine completa sullo schermo. Il raggio cambiava leggermente l'immagine particolare ogni frazione di secondo, inducendo i tuoi occhi a pensare che l'immagine si stesse muovendo.
Per prima cosa, capiamo cos'è un segnale "analogico".
segnale analogico
Per spiegare, come sempre, userò un semplice esempio. Ad esempio, prendiamo la trasmissione di informazioni vocali da una persona all'altra.
Durante una conversazione, le nostre corde vocali emettono una certa vibrazione di diversa tonalità (frequenza) e volume (livello del segnale audio). Questa vibrazione, dopo aver percorso una certa distanza, entra nell'orecchio umano, agendo lì, sulla cosiddetta membrana uditiva. Questa membrana inizia a vibrare con la stessa frequenza e forza di vibrazione emessa dalle nostre corde sonore, con l'unica differenza che la forza di vibrazione dovuta al superamento della distanza è alquanto indebolita.
Quindi, la trasmissione del parlato vocale da una persona all'altra può essere chiamata in sicurezza
trasmissione del segnale analogico, ed ecco perché.
Inizialmente, i televisori analogici venivano trasmessi in bianco e nero, cosa che poteva essere fatta semplicemente cambiando l'intensità del fascio di elettroni. Quando è arrivato il colore, nuove informazioni sono state codificate nel segnale, consentendo ai televisori di interpretare determinati colori. Sono stati utilizzati tre tipi principali di codifica a colori.
Con il "segnale analogico", penso, l'ho capito
Inoltre, i tubi a raggi catodici richiedevano una struttura ingombrante da sostenere ed erano limitati a 480 linee verticali per creare un'immagine. Ecco la buona notizia: una vecchia TV analogica funzionerà ancora con una parabola satellitare anche dopo una conversione digitale.
Il punto qui è che le nostre corde vocali emettono la stessa vibrazione sonora che l'orecchio umano stesso percepisce (sentiamo ciò che diciamo), cioè il segnale sonoro trasmesso e ricevuto ha una forma di impulso simile e le stesse vibrazioni sonore dello spettro di frequenza, o in altre parole, vibrazione sonora "analoga".
Installa la tua parabola satellitare o installala tu stesso, secondo le specifiche del produttore. Collegare il satellite alla parabola satellitare. Collega il subwoofer alla TV. Collegare il cavo coassiale alla porta "TV out".
Sintonizza la tua TV su un canale. Chiama il tuo provider satellitare per attivare il ricevitore satellitare. Verificare l'acquisto di filo di alta qualità; migliore è il filo, migliori sono l'immagine e il suono. Antenna satellitareRicevitore satellitareFilo coassiale. . Jack Gorman è stato coinvolto in molte aree della sua carriera professionale. La sua specialità comprende la produzione di film e video, gestione dello sport, scrittura, web graphic design, marketing, comunicazione, operazioni, risorse umane e fotografia.
Ecco, penso sia chiaro.
Ora, diamo un'occhiata a un esempio più complesso. E per questo esempio, prendiamo un diagramma semplificato di un apparecchio telefonico, cioè il telefono che le persone usavano molto prima dell'avvento delle comunicazioni cellulari.
Durante una conversazione, le vibrazioni sonore del parlato vengono trasmesse alla membrana sensibile del ricevitore (microfono). Quindi, nel microfono, il segnale sonoro viene convertito in impulsi elettrici, per poi passare attraverso i fili al secondo ricevitore, in cui, tramite un trasduttore elettromagnetico (altoparlante o auricolare), il segnale elettrico viene riconvertito in segnale audio.
La televisione si è sviluppata rapidamente negli ultimi dieci anni. Sebbene siano collegati tra loro, non sono esattamente la stessa cosa. Ha anche la capacità di trasmettere più dati con una larghezza di banda inferiore e la possibilità di trasmettere singoli sottocanali.
Darrin Mayer scrive da allora. Meyer ha conseguito una laurea in giornalismo televisivo presso l'Università del Nebraska-Lincoln. Bene, c'è una grande differenza di qualità tra i due. La qualità dell'immagine è di gran lunga superiore a quella della trasmissione digitale.
Un'immagine digitale è più precisa perché utilizza una formula digitale per la trasmissione, quindi puoi vedere l'immagine perfetta o niente. Il sistema digitale consente la trasmissione di più contenuti tramite onde radio. Viviamo decisamente di più nel mondo dei computer e della tecnologia.
Nell'esempio sopra, ancora una volta, viene utilizzata la conversione del segnale "analogico". Cioè, la vibrazione sonora ha la stessa frequenza della frequenza dell'impulso elettrico nella linea di comunicazione, così come il suono e gli impulsi elettrici hanno una forma simile (cioè simile).
Ogni stazione ha una frequenza su cui viene trasmesso un segnale televisivo analogico. Ciò può causare elettricità statica, neve o aloni sul canale. Può anche causare fluttuazioni di colore, luminosità e qualità del suono. E, come i segnali radio, la trasmissione analogica scende quanto più lontana dalla sorgente.
In un codice digitale, puoi codificare quasi ogni tipo di segnale elettrico trasmesso (incluso l'analogico) e non importa se si tratta di un'immagine, video segnale, Audio segnale, o informazioni testuali, e questi tipi di segnale possono essere trasmessi quasi contemporaneamente (in un unico flusso digitale).
Un segnale digitale, in termini di proprietà elettriche (come nell'esempio con un segnale tonale), ha una capacità di trasmissione di informazioni maggiore rispetto a un segnale analogico. Inoltre, un segnale digitale può essere trasmesso a una distanza maggiore di uno analogico e senza ridurre la qualità del segnale trasmesso.
Ciò significa che puoi goderti immagini sempre nitide, audio di alta qualità e statico o neve. La trasmissione digitale richiede una larghezza di banda inferiore rispetto allo stesso segnale analogico. Ciò ti consente di sperimentare una programmazione di qualità a casa. Il valore dell'immagine è di 4 unità di larghezza ogni 3 unità di altezza.
Sfortunatamente, i ricevitori televisivi (TV) progettati per ricevere la televisione analogica non saranno più in grado di ricevere un segnale digitale terrestre. Ma in ogni caso, questo non significa che devi andare in negozio e acquistare un nuovo televisore in grado di ricevere la TV digitale.
Per poter ricevere le trasmissioni del digitale terrestre su un televisore che supporta solo un segnale analogico terrestre, è sufficiente acquistare un cosiddetto ricevitore per trasmissioni televisive digitali (o, in altre parole, un ricevitore digitale terrestre).
Ricevitore digitale terrestre (ricevitore), si collega alla TV tramite un jack per antenna o tramite un cavo audio-video a bassa frequenza. In questo caso l'antenna terrestre non è più collegata al jack dell'antenna del televisore, ma al jack del ricevitore digitale stesso. Lo schema generale di tale connessione è mostrato in Fig. uno.
Il principio generale di tale approccio sarebbe il seguente:
Il segnale radio digitale terrestre sarà ricevuto dall'antenna terrestre, dall'antenna questo segnale arriverà al ricevitore digitale e dal ricevitore il segnale analogico andrà alla tua TV. Qui il televisore sarà già utilizzato come monitor e il passaggio da un canale TV all'altro avverrà dal telecomando del ricevitore digitale terrestre (ricevitore).
Qui penso che dovrebbe essere menzionato, e la ricezione di stazioni radiofoniche sonore.
Per ricevere un segnale digitale dalle stazioni emittenti, i ricevitori radio vecchio stile (che supportano la ricezione di trasmissioni analogiche) non saranno più adatti e sarà necessario uno speciale ricevitore radio che supporti la ricezione di un segnale radio digitale.
Vantaggi della TV digitale terrestre:
* Come accennato in precedenza, il principale e più importante vantaggio del digitale terrestre è, ovviamente, la mobilità. Puoi guardare i tuoi programmi preferiti non solo a casa, ma anche in viaggio. Inoltre, forse in futuro, la tv digitale terrestre potrà essere vista sul cellulare.
* TV digitale terrestre, questa è la capacità di ricevere immagini e suoni con una qualità molto buona.
*Secondo le sue proprietà elettriche, o meglio quelle elettromagnetiche, un segnale digitale può essere trasmesso a una distanza maggiore di un segnale analogico, e senza ridurre la qualità del segnale trasmesso.
In questo caso, va anche tenuto conto del fatto che il segnale radio digitale è più resistente alle interferenze elettromagnetiche che ci circondano (l'interferenza può provenire da dispositivi elettrici e radio vicini, nonché da linee elettriche vicine).
*In formato digitale, è possibile trasmettere molti più canali TV, mentre la qualità dell'immagine e del suono sarà molto migliore rispetto alla trasmissione del segnale analogico.
* L'indubbio vantaggio della trasmissione digitale terrestre è, ovviamente, la facilità di configurazione, mentre, ad esempio, l'installazione e la configurazione della televisione satellitare richiede determinate conoscenze e competenze.
Penso che questo, ovviamente, non sia l'intero elenco dei vantaggi della trasmissione digitale rispetto alla trasmissione analogica, ma, come si suol dire, aspetteremo e vedremo.
La televisione digitale sta rapidamente guadagnando popolarità nel nostro paese, ma molte persone ancora non sanno come sia fondamentalmente diversa dalla buona vecchia TV analogica.
Descrizione della televisione analogica e digitale
È facile intuire che la televisione analogica e digitale si basano rispettivamente su segnali analogici e digitali. Il segnale analogico è continuo, il che significa che in caso di qualsiasi influenza dall'esterno, è vulnerabile, il che porta a una qualità dell'immagine e del suono peggiore. L'indubbio vantaggio del segnale analogico è la possibilità di riceverlo utilizzando una semplice antenna terrestre. È inoltre possibile utilizzare i servizi di un provider di TV via cavo. Si può dire che il segnale analogico è già obsoleto oggi, poiché è significativamente inferiore al segnale digitale in una serie di parametri importanti: qualità, sicurezza, ecc.
I televisori moderni sono progettati principalmente per funzionare con un segnale digitale, sebbene abbiano anche un connettore analogico. È solo che il segnale analogico non è in grado di rivelare tutto il potenziale dei moderni televisori al plasma e LCD, solo un segnale digitale può dare la migliore qualità dell'immagine. A differenza dell'analogico, è disponibile in "porzioni" compatte, separate da pause, e quindi è molto difficile influenzare un tale segnale. Anche quando si trasmette un segnale digitale su una distanza molto lunga, la qualità dell'immagine e del suono rimane ai massimi livelli. Tra l'altro, un segnale digitale consente di trasmettere molti più canali di uno analogico, quindi gli abbonati che collegano la televisione digitale ricevono più di cento canali TV di vari argomenti.
Confronto tra televisione analogica e digitale
Purtroppo, la televisione analogica oggi in realtà non ha chiari vantaggi rispetto alla trasmissione digitale, fatta eccezione forse per la capacità di "catturare" un segnale utilizzando un'antenna convenzionale. Tuttavia, la televisione digitale può anche essere mobile utilizzando un ricevitore di segnale digitale. Considerando che indipendentemente dalla distanza, il segnale digitale rimane protetto da hacking e interferenze e garantisce un elevato livello di qualità, i vantaggi della televisione digitale diventano abbastanza evidenti.
TheDifference.ru ha stabilito che la differenza tra televisione analogica e digitale è la seguente:
La televisione digitale offre un livello più elevato di qualità e protezione del segnale. Il segnale analogico era e rimane vulnerabile alle influenze esterne e non può fornire un'immagine di così alta qualità.
La televisione digitale è più mobile: oggi puoi già ricevere un segnale digitale mentre sei in viaggio o lontano da casa.
La TV analogica non è in grado di fornire tutti i canali della TV digitale. A causa delle peculiarità del segnale digitale, quando si collega la TV digitale, l'abbonato può accedere a diverse centinaia di canali TV diversi.
Iscriviti alle notizie
Ogni giorno le persone devono affrontare l'uso di dispositivi elettronici. Senza di loro, la vita moderna è impossibile. Dopotutto, stiamo parlando di TV, radio, computer, telefono, multicucina e altro ancora. In precedenza, alcuni anni fa, nessuno pensava a quale segnale fosse utilizzato in ciascun dispositivo utilizzabile. Ora le parole "analogico", "digitale", "discreto" sono state ascoltate da tempo. Alcuni dei segnali elencati sono di alta qualità e affidabili.
La trasmissione digitale è entrata in uso molto più tardi di quella analogica. Ciò è dovuto al fatto che un tale segnale è molto più facile da mantenere e la tecnologia in quel momento non era così migliorata.
Ogni persona affronta costantemente il concetto di "discrezione". Se traduci questa parola dal latino, significherà "discontinuità". Approfondindo la scienza, possiamo dire che un segnale discreto è un metodo per trasmettere informazioni, il che implica un cambiamento nel tempo del mezzo portante. Quest'ultimo prende qualsiasi valore da tutto il possibile. Ora la discrezione sta svanendo in secondo piano, dopo che è stata presa la decisione di produrre sistemi su chip. Sono integrali e tutti i componenti interagiscono strettamente tra loro. Nella discrezione, tutto è esattamente l'opposto: ogni dettaglio è completato e collegato agli altri attraverso speciali linee di comunicazione.
Segnale
Un segnale è un codice speciale che viene trasmesso nello spazio da uno o più sistemi. Questa formulazione è generale.
Nel campo dell'informazione e della comunicazione, un segnale è un vettore speciale di qualsiasi dato utilizzato per trasmettere messaggi. Può essere creato ma non accettato, l'ultima condizione è facoltativa. Se il segnale è un messaggio, allora "catturare" è considerato necessario.
Il codice descritto è dato da una funzione matematica. Caratterizza tutte le possibili modifiche dei parametri. Nella teoria dell'ingegneria radio, questo modello è considerato di base. In esso, il rumore era chiamato l'analogo del segnale. È una funzione del tempo che interagisce liberamente con il codice trasmesso e lo distorce.
L'articolo descrive i tipi di segnali: discreti, analogici e digitali. Viene anche brevemente fornita la teoria principale sull'argomento descritto.
Tipi di segnale
Sono disponibili diversi segnali. Diamo un'occhiata ai tipi.
- In base al supporto fisico del supporto dati, un segnale elettrico, ottico, acustico ed elettromagnetico sono suddivisi. Ci sono molte altre specie, ma sono poco conosciute.
- In base al metodo di impostazione, i segnali sono divisi in regolari e irregolari. I primi sono metodi deterministici di trasferimento dei dati specificati da una funzione analitica. Quelli casuali sono formulati a causa della teoria della probabilità e assumono anche valori a intervalli di tempo diversi.
- A seconda delle funzioni che descrivono tutti i parametri del segnale, i metodi di trasmissione dei dati possono essere analogici, discreti, digitali (un metodo quantizzato a livello). Sono utilizzati per garantire il funzionamento di molti apparecchi elettrici.
Il lettore ora ha familiarità con tutti i tipi di segnalazione. Non sarà difficile per nessuno capirli, l'importante è pensare un po' e ricordare il corso di fisica della scuola.
Perché il segnale viene elaborato?
Il segnale viene elaborato per trasmettere e ricevere le informazioni in esso crittografate. Una volta estratto, può essere utilizzato in vari modi. In alcune situazioni, viene riformattato.
C'è un altro motivo per elaborare tutti i segnali. Consiste in una leggera compressione delle frequenze (per non danneggiare le informazioni). Successivamente, viene formattato e trasmesso a bassa velocità.
I segnali analogici e digitali utilizzano tecniche speciali. In particolare, filtraggio, convoluzione, correlazione. Sono necessari per ripristinare il segnale se è danneggiato o presenta disturbi.
Creazione e formazione
Spesso è necessario un convertitore analogico-digitale (ADC) per generare segnali, molto spesso entrambi vengono utilizzati solo in una situazione con l'uso di tecnologie DSP. In altri casi, è adatto solo l'uso di un DAC.
Quando si creano codici analogici fisici con l'ulteriore uso di metodi digitali, si basano sulle informazioni ricevute, che vengono trasmesse da dispositivi speciali.
Gamma dinamica
Viene calcolato come la differenza tra i livelli di volume superiore e inferiore, che sono espressi in decibel. Dipende completamente dal lavoro e dalle caratteristiche della performance. Stiamo parlando sia di brani musicali che di dialoghi ordinari tra le persone. Se prendiamo, ad esempio, un annunciatore che legge le notizie, la sua gamma dinamica oscilla intorno ai 25-30 dB. E durante la lettura di un'opera, può crescere fino a 50 dB.
segnale analogico
Un segnale analogico è un modo continuo di trasmettere dati. Il suo svantaggio è la presenza di rumore, che a volte porta a una completa perdita di informazioni. Molto spesso ci sono situazioni tali che è impossibile determinare dove il codice è dati importanti e dove sono le solite distorsioni.
È per questo motivo che l'elaborazione del segnale digitale ha guadagnato grande popolarità e sta gradualmente sostituendo l'analogico.
segnale digitale
Il segnale digitale è speciale, è descritto da funzioni discrete. La sua ampiezza può assumere un certo valore tra quelli già dati. Se il segnale analogico è in grado di ricevere un'enorme quantità di rumore, quello digitale filtra la maggior parte delle interferenze ricevute.
Inoltre, questo tipo di trasferimento di dati trasferisce le informazioni senza un inutile carico semantico. È possibile inviare più codici contemporaneamente attraverso un canale fisico.
Non esistono tipi di segnale digitale, poiché si distingue come un metodo separato e indipendente di trasmissione dei dati. È un flusso binario. Al giorno d'oggi, un tale segnale è considerato il più popolare. Ha a che fare con la facilità d'uso.
Applicazione del segnale digitale
In che modo un segnale elettrico digitale è diverso dagli altri? Il fatto che sia in grado di eseguire una rigenerazione completa nel ripetitore. Quando un segnale con la minima interferenza entra nell'apparecchiatura di comunicazione, cambia immediatamente la sua forma in digitale. Ciò consente, ad esempio, a una torre TV di formare nuovamente un segnale, ma senza l'effetto rumore.
Nel caso in cui il codice arrivi già con grosse distorsioni, allora, purtroppo, non può essere ripristinato. Se mettiamo a confronto le comunicazioni analogiche, in una situazione simile, il ripetitore può estrarre parte dei dati, spendendo molta energia.
Quando si discute di comunicazioni cellulari di diversi formati, con una forte distorsione su una linea digitale, è quasi impossibile parlare, poiché non si sentono parole o frasi intere. La comunicazione analogica in questo caso è più efficace, perché puoi continuare a condurre un dialogo.
È a causa di tali problemi che i ripetitori spesso formano un segnale digitale per ridurre il divario nella linea di comunicazione.
segnale discreto
Ora ogni persona utilizza un telefono cellulare o una sorta di "dialer" sul proprio computer. Uno dei compiti di dispositivi o software è la trasmissione di un segnale, in questo caso un flusso vocale. Per trasportare un'onda continua, è necessario un canale che abbia una larghezza di banda di livello superiore. Ecco perché è stata presa la decisione di utilizzare un segnale discreto. Non crea l'onda stessa, ma la sua forma digitale. Come mai? Perché la trasmissione viene dalla tecnologia (ad esempio un telefono o un computer). Quali sono i vantaggi di questo tipo di trasferimento di informazioni? Con il suo aiuto, la quantità totale di dati trasmessi viene ridotta e anche l'invio batch è più facile da organizzare.
Il concetto di "discretizzazione" è stato a lungo utilizzato stabilmente nel lavoro della tecnologia informatica. Grazie a tale segnale, non vengono trasmesse informazioni continue, che sono completamente codificate con simboli e lettere speciali, ma dati raccolti in blocchi speciali. Sono particelle separate e complete. Questo metodo di codifica è stato a lungo relegato in secondo piano, ma non è del tutto scomparso. Con esso, puoi trasferire facilmente piccole informazioni.
Confronto di segnali digitali e analogici
Al momento dell'acquisto di apparecchiature, quasi nessuno pensa a quali tipi di segnali vengono utilizzati in questo o quel dispositivo, e ancor di più al loro ambiente e natura. Ma a volte devi ancora fare i conti con i concetti.
È da tempo chiaro che le tecnologie analogiche stanno perdendo domanda, perché il loro uso è irrazionale. Invece arriva la comunicazione digitale. È necessario capire cosa c'è in gioco e cosa l'umanità rifiuta.
In breve, un segnale analogico è un metodo di trasmissione di informazioni, che implica la descrizione dei dati mediante funzioni continue del tempo. Infatti, nello specifico, l'ampiezza delle oscillazioni può essere uguale a qualsiasi valore che rientri in determinati limiti.
L'elaborazione del segnale digitale è descritta da funzioni a tempo discreto. In altre parole, l'ampiezza di oscillazione di questo metodo è uguale a valori rigorosamente specificati.
Passando dalla teoria alla pratica, va detto che il segnale analogico è caratterizzato da interferenze. Con il digitale, non ci sono problemi di questo tipo, perché li "leviga" con successo. Grazie alle nuove tecnologie, questo metodo di trasmissione dei dati è in grado di ripristinare da solo tutte le informazioni originali senza l'intervento di uno scienziato.
Parlando di televisione, possiamo già affermare con sicurezza: la trasmissione analogica ha esaurito da tempo la sua utilità. La maggior parte dei consumatori sta passando a un segnale digitale. Lo svantaggio di quest'ultimo è che se un dispositivo è in grado di ricevere una trasmissione analogica, un metodo più moderno è solo una tecnica speciale. Sebbene la richiesta del metodo obsoleto sia diminuita da tempo, tuttavia, questi tipi di segnali non sono ancora in grado di scomparire completamente dalla vita di tutti i giorni.
Quando si ha a che fare con le trasmissioni televisive e radiofoniche, così come con i moderni tipi di comunicazione, spesso ci si imbatte in termini come "segnale analogico" e "segnale digitale". Per gli specialisti non c'è mistero in queste parole, ma per gli ignoranti la differenza tra “digitale” e “analogico” potrebbe essere del tutto sconosciuta. Eppure c'è una differenza molto significativa.
Quando si parla di segnale, si intendono solitamente oscillazioni elettromagnetiche che inducono un EMF e provocano fluttuazioni di corrente nell'antenna del ricevitore. Sulla base di queste vibrazioni, il dispositivo ricevente - una TV, una radio, un walkie-talkie o un telefono cellulare - fa un'"idea" su quale immagine visualizzare sullo schermo (se c'è un segnale video) e quali suoni accompagnare questo video segnale.
In ogni caso, il segnale di una stazione radio o di una torre di comunicazione mobile può apparire sia in forma digitale che analogica. Dopotutto, ad esempio, il suono stesso è un segnale analogico. Alla stazione radio, il suono percepito dal microfono viene convertito nelle già citate oscillazioni elettromagnetiche. Maggiore è la frequenza del suono, maggiore è la frequenza di oscillazione in uscita e più forte parla l'altoparlante, maggiore è l'ampiezza.
Le oscillazioni elettromagnetiche risultanti, o onde, si propagano nello spazio con l'aiuto di un'antenna trasmittente. Affinché l'aria non sia ostruita da interferenze a bassa frequenza, e affinché diverse stazioni radio abbiano la possibilità di lavorare in parallelo senza interferire tra loro, le vibrazioni risultanti dall'impatto del suono vengono riassunte, ovvero sono " sovrapposto” ad altre vibrazioni a frequenza costante. L'ultima frequenza è solitamente chiamata "portante", ed è sulla sua percezione che sintonizziamo il nostro ricevitore radio per "catturare" il segnale analogico della stazione radio.
Nel ricevitore si verifica il processo inverso: la frequenza portante viene separata e le oscillazioni elettromagnetiche ricevute dall'antenna vengono convertite in oscillazioni sonore e la voce familiare dell'annunciatore viene ascoltata dall'altoparlante.
Nel processo di trasmissione di un segnale audio da una stazione radio a un ricevitore, tutto può succedere. Potrebbero verificarsi interferenze di terze parti, la frequenza e l'ampiezza potrebbero cambiare, il che, ovviamente, si rifletterà nei suoni emessi dalla radio. Infine, sia il trasmettitore che il ricevitore stessi introducono qualche errore durante la conversione del segnale. Pertanto, il suono riprodotto da una radio analogica presenta sempre una certa distorsione. La voce può essere riprodotta perfettamente, nonostante le modifiche, ma lo sfondo sarà sibilante o addirittura una sorta di sibilo causato dall'interferenza. Meno sicura è la ricezione, più forti e distinti saranno questi effetti di rumore estraneo.
Inoltre, il segnale analogico terrestre ha un grado di protezione molto debole contro l'accesso non autorizzato. Per le stazioni radio pubbliche, questo, ovviamente, non ha importanza. Ma durante l'uso dei primi telefoni cellulari, c'è stato un momento spiacevole associato al fatto che quasi tutti i ricevitori radio estranei potevano essere facilmente sintonizzati sull'onda giusta per origliare la conversazione telefonica.
La trasmissione analogica presenta tali carenze. Grazie a loro, ad esempio, la televisione promette di diventare completamente digitale in un tempo relativamente breve.
Le comunicazioni e le trasmissioni digitali sono considerate più protette dalle interferenze e dalle influenze esterne. Il fatto è che quando si utilizzano i "numeri", il segnale analogico dal microfono della stazione trasmittente viene crittografato in un codice digitale. No, certo, il flusso di figure e numeri non si diffonde nello spazio circostante. È solo che al suono di una certa frequenza e volume viene assegnato un codice da impulsi radio. La durata e la frequenza degli impulsi sono impostate in anticipo: è la stessa sia per il trasmettitore che per il ricevitore. La presenza di un impulso corrisponde a uno, l'assenza corrisponde a zero. Pertanto, tale connessione è chiamata "digitale".
Viene chiamato un dispositivo che converte un segnale analogico in un codice digitale convertitore analogico-digitale (ADC). E il dispositivo installato nel ricevitore e che converte il codice in un segnale analogico corrispondente alla voce del tuo amico nell'altoparlante di un telefono cellulare GSM è chiamato "convertitore digitale-analogico" (DAC).
Durante la trasmissione di un segnale digitale sono praticamente esclusi errori e distorsioni. Se l'impulso diventa un po' più forte, più lungo o viceversa, verrà comunque riconosciuto dal sistema come un'unità. E zero rimarrà zero, anche se al suo posto appare un segnale debole casuale. Per ADC e DAC, non ci sono altri valori, come 0,2 o 0,9 - solo zero e uno. Pertanto, l'interferenza sulle comunicazioni digitali e sulle trasmissioni non ha quasi alcun effetto.
Inoltre, la "cifra" è anche più protetta da accessi non autorizzati. Infatti, affinché il DAC del dispositivo riesca a decifrare il segnale, è necessario che esso “conosca” il codice di decrittazione. L'ADC, insieme al segnale, può trasmettere anche l'indirizzo digitale del dispositivo selezionato come ricevitore. Pertanto, anche se il segnale radio viene intercettato, non può essere riconosciuto per l'assenza di almeno una parte del codice. Questo è particolarmente vero.
Ecco differenze tra segnali digitali e analogici:
1) Un segnale analogico può essere distorto dall'interferenza e un segnale digitale può essere completamente bloccato dall'interferenza o essere privo di distorsione. Un segnale digitale o è esattamente lì o è completamente assente (zero o uno).
2) Il segnale analogico è disponibile per la percezione da parte di tutti i dispositivi che funzionano secondo lo stesso principio del trasmettitore. Il segnale digitale è codificato in modo sicuro e difficile da intercettare se non è destinato a te.
Un segnale analogico è un segnale di dati in cui ciascuno dei parametri rappresentativi è descritto da una funzione del tempo e da un insieme continuo di valori possibili.
Ci sono due spazi di segnali - lo spazio L (segnali continui) e lo spazio l (L piccolo) - lo spazio delle sequenze. Lo spazio l (L è piccolo) è lo spazio dei coefficienti di Fourier (un insieme numerabile di numeri che definiscono una funzione continua su un intervallo finito del dominio di definizione), lo spazio L è lo spazio dei segnali continui (analogici) nel dominio di definizione. In determinate condizioni, lo spazio L è mappato in modo univoco allo spazio l (ad esempio, i primi due teoremi di discretizzazione di Kotelnikov).
I segnali analogici sono descritti da funzioni continue del tempo, motivo per cui un segnale analogico viene talvolta definito segnale continuo. I segnali analogici sono opposti a quelli discreti (quantizzati, digitali). Esempi di spazi continui e corrispondenti grandezze fisiche:
diretto: tensione elettrica
circonferenza: posizione di un rotore, ruota, ingranaggio, lancette dell'orologio analogico o fase di un segnale portante
segmento: la posizione di un pistone, di una leva di comando, di un termometro a liquido o di un segnale elettrico limitato in ampiezza vari spazi multidimensionali: colore, segnale modulato in quadratura.
Le proprietà dei segnali analogici sono in gran parte l'opposto di quelle dei segnali quantizzati o digitali.
L'assenza di livelli di segnale discreti e chiaramente distinguibili tra loro rende impossibile applicare il concetto di informazione alla sua descrizione nella forma in cui è intesa nelle tecnologie digitali. La "quantità di informazioni" contenuta in una lettura sarà limitata solo dalla gamma dinamica dello strumento di misura.
Nessuna ridondanza. Dalla continuità dello spazio dei valori ne consegue che l'eventuale interferenza introdotta nel segnale è indistinguibile dal segnale stesso e, pertanto, l'ampiezza originaria non può essere ripristinata. Infatti, il filtraggio è possibile, ad esempio, con metodi di frequenza, se si conoscono informazioni aggiuntive sulle proprietà di questo segnale (in particolare la banda di frequenza).
Applicazione:
I segnali analogici sono spesso usati per rappresentare grandezze fisiche in continuo cambiamento. Ad esempio, un segnale elettrico analogico prelevato da una termocoppia trasporta informazioni su un cambiamento di temperatura, un segnale da un microfono su rapidi cambiamenti di pressione in un'onda sonora e così via.
2.2 Segnale digitale
Un segnale digitale è un segnale di dati in cui ciascuno dei parametri rappresentativi è descritto da una funzione di tempo discreto e da un insieme finito di valori possibili.
I segnali sono impulsi elettrici o luminosi discreti. Con questo metodo, l'intera capacità del canale di comunicazione viene utilizzata per trasmettere un segnale. Il segnale digitale utilizza l'intera larghezza di banda del cavo. La larghezza di banda è la differenza tra la frequenza massima e minima che può essere trasmessa su un cavo. Ciascun dispositivo in tali reti invia dati in entrambe le direzioni e alcuni possono ricevere e trasmettere contemporaneamente. I sistemi a banda stretta (banda base) trasmettono dati sotto forma di un segnale digitale a frequenza singola.
Un segnale digitale discreto è più difficile da trasmettere su lunghe distanze rispetto a un segnale analogico, quindi è premodulato sul lato trasmettitore e demodulato sul lato ricevitore di informazioni. L'uso di algoritmi per il controllo e il ripristino delle informazioni digitali nei sistemi digitali può aumentare significativamente l'affidabilità della trasmissione delle informazioni.
Commento. Va tenuto presente che un vero segnale digitale è, per sua natura fisica, analogico. A causa del rumore e dei cambiamenti nei parametri delle linee di trasmissione, presenta fluttuazioni di ampiezza, fase / frequenza (jitter), polarizzazione. Ma questo segnale analogico (impulso e discreto) è dotato delle proprietà di un numero. Di conseguenza, diventa possibile utilizzare metodi numerici per la sua elaborazione (elaborazione informatica).
