Analog und digital: Was ist der Unterschied?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, elektrische Schaltkreise zu klassifizieren. Ein sehr wichtiger Weg ist es, eine Elektronik oder ein System als analog oder digital zu klassifizieren. Aber was bedeutet das? Was ist digital und analog?

Wenn Sie seit einiger Zeit ein Fan von Elektronik sind, Kurse in Elektronik besucht oder ein Buch zu diesem Thema gelesen haben, kennen Sie wahrscheinlich zumindest den Unterschied zwischen analog und digital. Sie fühlen sich intuitiv.

Wenn Sie neu sind, verstehen Sie möglicherweise nicht vollständig, was digital und analog tatsächlich bedeutet.

In diesem Beitrag werde ich detailliert darauf eingehen, was es bedeutet, und die Unterschiede beschreiben.

Wenn Sie neu sind, werden Sie hoffentlich nach dem Lesen den Unterschied zwischen digital und analog verstehen. Wenn Sie mit ihren Bedeutungen ein wenig vertraut sind, hoffe ich, dass dies ein guter Kommentar ist.

Lassen Sie uns ein paar Begriffe festlegen, die oft unklar sind.

Ein kontinuierliches Zeitsignal ist ein Signal, das für jedes unendliche Minimum von Zeitintervallen eingestellt wird.

Das diskrete Zeitsignal wird wiederum nur durch diskrete Zeitwerte oder Schritte entlang der Zeitlinie eingestellt.

Oft verwechseln wir Konstante und Zeit mit diskreter Zeit mit Digital, aber sie sind nicht immer gleich.

Das analoge Signal ist ein Signal, das einen beliebigen Wert in einem kontinuierlichen Bereich empfangen kann.

Die Amplitude eines digitalen Signals kann nur bestimmte Zahlen empfangen.

Was bedeutet das?

Das folgende Bild (aus der dritten Ausgabe von Modern Digital and Analog Communications Systems) kann helfen.

Die Abbildung oben (a) zeigt ein analoges Signal, das die kontinuierliche Zeit anzeigt. Bild © zeigt auch das analoge Signal, jedoch nur, wenn es diskret ist. Das Signal selbst ändert sich im Laufe der Zeit kontinuierlich, aber wir erhalten die Zeit nur an bestimmten Punkten. Wenn Sie die Punkte verbinden, erhalten Sie ein permanentes analoges Signal.

Ein praktisches Beispiel hierfür ist die Temperaturaufzeichnung alle 10 Minuten.

Die Temperatur selbst ändert sich im Laufe der Zeit ständig. Mit anderen Worten, die Temperatur steigt zum Zeitpunkt Null nicht von 75 auf 76 an, und es kann auch keine Temperatur geben (nicht mit Null mischen!).

Im Gegenteil, jeder erhält über einen kleinen Zeitraum infinitesimal einen Wert. In diesem Fall besteht unser einziges Interesse darin, es alle 10 Minuten zu betrachten. Wenn wir also die Temperatur (Analogwert) bestimmen möchten, sieht es möglicherweise wie © aus.

In Teil (b) sehen wir ein digitales Zeitsignal und in (d) wird ein zeitdiskretes digitales Signal angezeigt. Wenn Sie die Punkte (d) nur mit Linien parallel oder senkrecht zur t-Achse verbinden, wird so etwas wie (b) angezeigt.

Teil (B) ähnelt dem, was Sie auf einem Oszilloskop sehen können, wenn Sie digitale Schaltkreise prüfen.

Was ist mit Teil (d)?

Wenn wir den Wert einer Aktie am Ende des Geschäfts täglich eingeben, haben wir möglicherweise eine Grafik ähnlich Abschnitt (d).

Analog und Digital: Analog

Für unseren Zweck sagen wir, dass in einem analogen System Spannung oder Strom über einen bestimmten Zeitraum kontinuierlich schwanken (Sie tun viel, wenn auch nicht unbedingt eine technische Bedingung).

Das "Analogon" von etwas ist eine Kopie dieses Dings. Mit anderen Worten ist es ähnlich. Hier kommt die Terminalanalogie her.

Nehmen Sie zum Beispiel das altmodische Mikrofon.

Schallwellen sind Luftdruckwellen. Das Mikrofon wandelt diese Druckwellen in Schwingungsspannung oder das elektrische "Analogon" der Druckwellen um. Das Signal wird dann verstärkt und an den Lautsprecher übertragen, wo die Übertragung zur Druckwelle oder zum Schall zurückgeführt wird.

Wenn Sie nicht Teil der Matrix sind, leben Sie in der analogen Welt. Viele Dinge in der Natur können auf analoge Weise gemessen werden.

Andere analoge Größen (ohne Druck) sind Entfernung, Zeit und Temperatur. Wenn Sie AM / FM-Radio hören, hören Sie Informationen, die in analoger Form übertragen werden.

Apropos Radio: Eines der Probleme bei analogen Systemen ist die Rauscheingabe. Wir haben alle vorher am Bahnhof gearbeitet und Lärm oder Statik gehört. UKW-Radio hat eine höhere Störfestigkeit als AM, dies ist jedoch immer noch der Fall.

Wenn Sie groß genug sind, können Sie sich daran erinnern, VHS-Bänder kopiert zu haben, und festgestellt haben, dass ihre Kopien nicht so gut sind wie die Originalkassetten. Wegen dieses Geräusches.

Die meisten von Ihnen wissen, wie Lärm aussieht. Wenn Sie neu sind oder eine Erinnerung benötigen, sehen Sie sich bitte das Bild unten an. Oft kann Lärm schlimmer sein als das, was Sie unten sehen.

Die Wechselstromversorgung in Ihrem Haus ist permanent und analog. obwohl die Linien, Durchhänge und Übergänge in der Linie schlechter sein können als die unten beschriebenen.

Es gibt sogar analoge Computer, aber sie sind wünschenswerter und viele Hobbyisten nicht. Alle Computer, die Sie kennen, sind digital und bringen uns zum nächsten Thema.

Analog und digital: Der digitale Vorteil

Für viele von uns ähneln die digitalen Signale, mit denen wir arbeiten, Teil (b) des obigen Bildes.

Wenn wir digital denken, denken wir zuerst an Binärzahlen. Einige wissen das, aber viele sind überrascht zu erfahren, dass ein digitales Signal technisch mehr als zwei diskrete Werte empfangen kann.

Tatsächlich kann es eine begrenzte Anzahl von Werten akzeptieren. Diese Arten von digitalen Signalen werden als M ary-Signale bezeichnet, die eine beliebige Ganzzahl darstellen. Binär ist der häufigste und spezielle Fall mit M = 2.

Für unsere Zwecke gehen wir davon aus, dass Sie mit Binärsignalen arbeiten.

Eines der ersten digitalen elektronischen Systeme wurde 1844 veröffentlicht. Der erste von Samuel Morse erfundene Telegraph wurde in diesem Jahr gesendet. Dieses Instrument verwendet kurze und lange Stromimpulse, die als Punkte und Striche bezeichnet werden.

Ein sofortiger Telegraphenschalter ist eine von zwei Situationen: Ein oder Aus. Die Informationen, die die Telegraphennachricht im Laufe der Zeit erhält, hängen ausschließlich vom Ein / Aus-Status des Senders ab. Zwei verschiedene Pegel erfassen das Signal jederzeit. Das macht es digital.

Natürlich benutzt heutzutage niemand Telegraphen, aber die meisten von uns benutzen jeden Tag Computer, Smartphones und andere digitale oder teilweise digitale Geräte.

Das binäre digitale System hat nur zwei Optionen: aktiviert oder deaktiviert, ob hoch oder niedrig.

Eine hohe Logik ist 1 und die Logik ist niedrig 0. Daher sind Binärzahlen Null und Null.

In TTL-Systemen (Transistor-Transistor Logic) nehmen wir an, dass sie weniger als 5 V und weniger als 0 V betragen. Nichts ist perfekt, also haben Fehler einen Vorteil.

Die für einen TTL-Empfänger lesbare Mindestspannung beträgt 2 V, die Mindestablesung beträgt 0,8 V.

Alles ist nutzlos und wird ignoriert.

Die Toleranz der TTL, die das Signal sendet, ist etwas anders, aber Sie stimmen zu.

Warum also so ein großes digitales Geschäft?

Betrachten Sie den CD-Player. Die meisten von uns sind sich einig, dass die CD-Qualität besser ist als Schallplatten oder Magnetbänder, aber warum nicht?

Dies ist von hoher Klangqualität, da Musik als eine Reihe von codierten Zahlen gespeichert wird, die Schritte in der Amplitude von Schallwellen angeben, und nicht als physische Kopien von Schallwellen (wie z. B. Aufzeichnungen).

Die Verzerrung (Rauschen) auf Aufnahme oder Kassette wird auch durch analoge Aufnahme und Wiedergabe verursacht.

Unser CD-Player speichert keine Kopie von Wellenformen, sondern einen Code, der dem Player zeigt, wie er den Player jedes Mal dupliziert, wenn Sie ihn mit hoher Genauigkeit wiederholen.

Um eine digitale Kopie eines analogen Signals (z. B. Ton) zu erzeugen, werden Schallwellen in bestimmten Intervallen ausgewählt. Die Wellenspannung wird über ein bestimmtes Zeitintervall gemessen und jede Messung in eine Zahl umgewandelt.

Dies macht das digitale System wie einen CD-Player unempfindlicher gegen Rauschen. Wenn wir eine analoge Kopie eines Tons oder Videos erstellen, wird das Rauschen natürlich aufgezeichnet.

Ich kann die MP3-Datei tausendmal kopieren (indem ich sie kopiere), ohne die ursprüngliche Qualität zu verlieren. Wenn ich jedoch versuche, das Band auf diese Weise zu kopieren, verschlechtert sich die Klangqualität, bevor ich auf 1000 komme.

Dies bringt uns zu einem weiteren wichtigen Vorteil von Digital gegenüber Analog: Digitale Daten können einfach gespeichert, übertragen und kopiert werden, ohne dass analoge Prozesse verzerrt werden. Kopien können von anderen Kopien erstellt werden, ohne dass sich die Kopien verschlechtern.

Probieren Sie es mit Ihren VHS-Kassetten! Analog und digital - digitaler Sieg ist da.

Tabellen sind in Computern und numerischen Systemen zur Darstellung von Zahlen, zur binären Arithmetik sowie in logischen und selektiven Theorien verfügbar. Diese Elemente fallen nicht in den Geltungsbereich dieses Beitrags, können jedoch in zukünftigen Beiträgen erscheinen.

Unterschied zwischen digital und analog

Die Hauptunterschiede zwischen analog und digital müssen noch klar sein.

Hier sind einige Beispiele des wirklichen Lebens.

Eine Möglichkeit, die Unterschiede zwischen digital und analog zu vergleichen, besteht darin, einen einpoligen Lichtschalter in Ihrem Haus mit einem Dimmer zu vergleichen.

Mit dem Flimmern kann ich die Helligkeit des Lichts an einer beliebigen Stelle innerhalb der angegebenen Werte ändern. Der Schalter ist ein analoges Gerät. Das Licht kann vollständig eingeschaltet sein, vollständig ausgeschaltet sein oder jegliche Helligkeit zwischen ihnen absorbieren.

Mit einem einpoligen Schalter ist das Licht vollständig ein- oder ausgeschaltet. Es ist nichts zwischen ihnen. Nur ein oder aus. Der einpolige Schlüssel hierfür ist ein digitales Gerät.

Ein weiteres Beispiel.

Angenommen, Sie und ein Freund stehen vor einem Gebäude in der Nähe der Tür. Es gibt eine Treppe und einen Unterschlupf neben der behindertengerechten Treppe am Eingang.

Aus seltsamen Gründen haben Sie und ein Freund angefangen, Blöcke an Zäunen und Stufen zu nähen.

Die Rampe kann überall in der Viertellänge landen.

Die Schwerkraftgesetze begrenzen jedoch nicht die Änderung (sie geht bis zur niedrigsten Ebene) oder in dem Teil, in dem die Stufe senkrecht zum Boden steht.

Die Schritte repräsentieren die digitale Gruppe diskreter Werte und die analoge Rampe die Gruppe konstanter Werte.

Unterschied zwischen analog und digital: Verpackung

Ich hoffe, Sie verstehen jetzt den Unterschied zwischen analogen und digitalen Zyklen.

Ich wollte einige Grundlagen über den Ausdruck von Binärzahlen und digitale Impulsfunktionen lernen, aber wie üblich ist die Nachricht etwas weiter gegangen.

In den nächsten Beiträgen werden diese Themen definitiv ausführlicher behandelt.

Kommentieren Sie in der Zwischenzeit und lassen Sie es mich wissen: Sind Sie im Grunde eine analoge Person, eine digitale Person oder vielleicht beide ein bisschen?

Ursprünglich veröffentlicht auf Circuitcrush.com am 7. April 2017.