¿Cuál es la diferencia entre señales digitales y señales analógicas?
La señal digital se refiere a una señal en la que la variable independiente es discreta y la variable dependiente es discreta. La variable independiente de esta señal está representada por un número entero y la variable dependiente está representada por uno de los números finitos. En las computadoras, el tamaño de una señal digital suele estar representado por un número binario con un número limitado de bits.
Dado que las señales digitales representan 0 y 1 respectivamente en dos estados físicos, su capacidad para resistir interferencias materiales y ambientales es mucho más fuerte que las señales analógicas. En el procesamiento de señales de la tecnología moderna, las señales digitales desempeñan un papel cada vez más importante y, en otras palabras, el procesamiento de señales casi complejo no se puede separar de las señales digitales, siempre que la solución al problema pueda expresarse mediante fórmulas matemáticas que representen señales digitales; cantidades físicas Puede ser procesado por computadora.
Definición de señal analógica
La señal analógica se refiere a información expresada por cantidades físicas que cambian continuamente. La característica de las señales analógicas es que sus amplitudes son continuas (continuas significa que pueden tomar infinitos valores dentro de un cierto rango de valores). Señal analógica, su forma de onda de señal también es continua en el tiempo, por lo que es una señal continua. Señal analógica Una señal muestreada en un cierto intervalo de tiempo t sigue siendo una señal analógica porque su forma de onda es discreta en el tiempo, pero su amplitud sigue siendo continua. Las señales de teléfono, fax y televisión son todas señales analógicas.
Después del muestreo, la señal es discreta en el tiempo, pero la amplitud no es discreta. Las señales de muestreo comunes incluyen pulso rectangular periódico y muestreo de pulso periódico. La señal analógica se define en todo el eje temporal y la zona "libre de amplitud" significa que la amplitud es cero. Las señales de tiempo discreto se definen sólo en momentos discretos y no en otros lugares. Son conceptos diferentes a los de amplitud cero. Estas dos señales parecen muy similares en la línea de tiempo, pero en realidad son dos señales fundamentalmente diferentes basadas en diferentes tipos de sistemas. Intuitivamente, 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 la transmisión: los datos analógicos (analógicos) generalmente están representados por señales analógicas, como una serie de señales electromagnéticas que cambian continuamente. las ondas (como las ondas electromagnéticas en la radio y la televisión) o las señales de voltaje (como las señales de voltaje de audio en la transmisión telefónica) los datos digitales (cantidades digitales) están representados por señales digitales, como una serie de pulsos de voltaje intermitentes (por ejemplo, nosotros); puede usar un voltaje positivo constante para representar el número binario 1, y usa un voltaje negativo constante para representar el número binario 0) o un pulso de luz. Cuando las señales analógicas están representadas por ondas electromagnéticas que cambian continuamente, las ondas electromagnéticas mismas son tanto portadoras de señales como medios de transmisión. Cuando las señales analógicas están representadas por voltajes de señal que cambian continuamente, generalmente se transmiten a través de líneas de transmisión de señales analógicas tradicionales (como redes telefónicas y redes de televisión por cable). 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 para 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 modulación de código de pulso PCM, es decir, 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 órdenes de magnitud. En la práctica, a menudo se utiliza la codificación de 24 o 30 bits; Las señales digitales generalmente se convierten en señales analógicas mediante el desplazamiento de fase de la portadora. Las señales digitales binarias se utilizan en computadoras, redes de área local de computadoras y redes de área metropolitana. En el siglo XXI, ya sea una señal digital binaria o una señal analógica convertida a partir de una señal digital, en realidad se transmite en la red de área amplia de la computadora. Pero una aplicación más prometedora es la señalización digital.
La principal diferencia es que las señales analógicas están controladas por pulsos, mientras que las señales digitales están controladas por fase (pares e impares).
1. Señal analógica
La ventaja de la señal analógica es que es intuitiva y fácil de implementar, pero existen dos desventajas principales.
(1) Mala seguridad
Las señales analógicas, especialmente las comunicaciones por microondas y por cable, 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 de señales eléctricas a lo largo de la línea, serán interferidas por varios ruidos dentro y fuera del sistema de comunicación. Después de mezclarse, es difícil separar el ruido de la señal, lo que reduce la calidad de la comunicación. Cuanto más largo es el cable, más ruido se acumula.
2. Señales digitales
(1) Ventajas de la transmisión e intercambio digital
(1) Potenciar la confidencialidad de la comunicación.
② Capacidad antiinterferencias mejorada. Las señales digitales se mezclan con ruido durante la transmisión. El voltaje de la señal de entrada se puede medir utilizando un mosfet (llamado umbral) hecho de circuitos electrónicos. Solo cuando el voltaje alcanza una cierta amplitud, el circuito tendrá un valor de salida y generará automáticamente pulsos limpios (llamados conformación o regeneración). Cuando llega un pequeño voltaje de ruido, se filtrará 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, a menos que la señal de interferencia sea mayor que la señal original, de lo contrario se producirán errores de bits. Para evitar errores de bits, se configura un método de detección y corrección de errores en el circuito, es decir, cuando ocurre un error de bits, la señal inversa se puede reenviar a la otra parte. Por tanto, la transmisión digital es adecuada para transmisiones de larga distancia y también puede aplicarse a líneas menos eficientes.
③Se puede construir una red de comunicación digital completa. Después de adoptar la conmutación por división de tiempo, la transmisión y la conmutación se unifican y se puede formar una red de comunicación digital completa.
(2) Desventajas de las señales digitales
① Ocupa una amplia banda de frecuencia. Debido a que la línea transmite señales de pulso, se necesitan 20? El ancho de banda es de 64 kHz y un canal analógico solo ocupa 4 kHz, es decir, una señal PCM ocupa varios canales analógicos. Para una determinada línea telefónica, su tasa de utilización ha disminuido o sus requisitos para la línea han aumentado en detalle.
②Los requisitos técnicos son complejos, especialmente la tecnología de sincronización requiere alta precisión. Si el receptor puede comprender correctamente el significado del remitente, debe distinguir correctamente cada símbolo y encontrar el comienzo de cada bloque, lo que requiere una sincronización estricta entre el remitente y el receptor. Si se forma una red digital, será más difícil resolver el problema de sincronización.
③Se producirá un error de cuantificación durante la conversión de analógico a 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, se utilizan cada vez más señales digitales para el almacenamiento y transmisión de información. Por lo tanto, las señales analógicas deben convertirse de analógicas a digitales durante la conversión. inevitablemente hay errores de cuantificación.
Específicamente, las señales digitales tienen las siguientes ventajas: “En primer lugar, la capacidad antiinterferencias es relativamente fuerte y la calidad de la señal de transmisión es relativamente alta; en segundo lugar, la claridad de la imagen es alta y el efecto de cambio de sonido es bueno; En tercer lugar, se puede utilizar de forma más eficaz. Utilizando los recursos del canal, se pueden transmitir cientos de programas. En las señales de televisión analógica, solo se pueden transmitir docenas. En cuarto lugar, se pueden proporcionar diversos servicios de información, como información sobre el mercado de valores y información sobre comercio electrónico. , etc.
La diferencia entre señales digitales y señales analógicas es que la respuesta es b.
Una señal analógica se refiere a un valor continuo de amplitud (la amplitud se puede representar mediante un valor infinito) y señales de video (TV, fax) que cambian continuamente, etc., como se muestra en la Figura 1-1 (a). La señal analógica discreta en el tiempo es la señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1 (b). Aunque la forma de onda de la señal obtenida al muestrear la señal analógica en la Figura 1-1(a) es discontinua en el tiempo, su amplitud es continua, por lo que sigue siendo una señal analógica. a un valor discreto de amplitud, y la representación de la amplitud está limitada a un número limitado de valores.
¿Cuál es la diferencia entre una señal analógica y una señal digital p>
(1) Señales analógicas? y señales digitales
Los diferentes datos deben convertirse en señales correspondientes antes de la transmisión: los datos analógicos generalmente están representados por señales analógicas, como una serie de ondas electromagnéticas que cambian continuamente (como las ondas electromagnéticas en la televisión) o voltaje. señales (como las señales de voltaje de audio en la transmisión telefónica) los datos digitales se representan mediante señales digitales, como una serie de pulsos de voltaje que varían intermitentemente (por ejemplo, podemos representar el número binario 1 con un voltaje positivo constante, use un negativo constante); voltaje para representar el número binario 0) o pulso de luz Cuando la señal analógica está representada por una onda electromagnética que cambia continuamente, la onda electromagnética en sí es a la vez un portador de señal y un medio de transmisión. Cuando las señales digitales se representan mediante voltajes intermitentes o pulsos de luz, generalmente se necesitan pares trenzados, cables o medios de fibra óptica. para conectar las dos partes comunicantes para transmitir las señales de un nodo a otro nodo.
(2) Conversión mutua entre señales analógicas y digitales
Las señales analógicas y las digitales se pueden convertir entre sí: las señales analógicas generalmente se cuantifican en señales digitales mediante modulación de código de pulso PCM , es decir, diferentes amplitudes de señales analógicas corresponden a diferentes valores binarios. Por ejemplo, la codificación de 8 bits puede cuantificar la señal analógica en 2 ^ 8 = 256 órdenes de magnitud. En la práctica, la codificación suele ser de 24 o 30 bits. Las señales digitales utilizadas generalmente se obtienen cambiando de fase la onda portadora y convirtiéndola en señal analógica. Las señales digitales binarias se utilizan en computadoras, redes de área local de computadoras y redes de área metropolitana. En la actualidad, ya sea una señal digital binaria o una señal analógica convertida a partir de una señal digital, en realidad se transmite en la red de área amplia de la computadora. Pero una aplicación más prometedora es la señalización digital.
Las señales analógicas se refieren a valores continuos de amplitud (la amplitud se puede representar mediante valores infinitos). Señales analógicas continuas en el tiempo y señales de vídeo (TV, fax) que cambian continuamente, etc. , como se muestra en la Figura 1-1(a). La señal analógica que es discreta en el tiempo es la señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1(b). Es una señal obtenida al muestrear la señal analógica de la Figura 1-1(a) cada t. Aunque su forma de onda es discontinua en el tiempo, su amplitud es continua, por lo que sigue siendo una señal analógica.
Las señales digitales se refieren a valores discretos de amplitud, y la representación de la amplitud está limitada a un número limitado de valores. El código binario es una señal digital. La codificación binaria se ve menos afectada por el ruido y es fácil de procesar mediante circuitos digitales, por lo que ha sido ampliamente utilizada.
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; utilice un voltaje positivo constante A para representar el número binario 1, un voltaje negativo constante para representar el número binario 0) o un pulso de luz. Cuando las señales analógicas están representadas por ondas electromagnéticas que cambian continuamente, las ondas electromagnéticas mismas son tanto portadoras de señales como medios de transmisión. Cuando las señales analógicas están representadas por voltajes de señal que cambian continuamente, generalmente se transmiten a través de líneas de transmisión de señales analógicas tradicionales (como redes telefónicas y redes de televisión por cable). 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 para transmitir la señal de un nodo a otro.
¿Cuál es la diferencia entre señales digitales y señales analógicas en el corte de cables? El error de ancho de pulso de las señales analógicas es grande. El ancho de pulso de la señal digital es preciso. El ancho de pulso y la coincidencia de pulso del último circuito amplificador en el mismo gabinete son los mismos, al igual que el corte.
La diferencia entre datos de señal digital y señal analógica se puede utilizar para representar cualquier información, como símbolos, caracteres, sonidos, imágenes, etc. , se pueden dividir en dos tipos 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.
Las señales analógicas se refieren a valores continuos de amplitud (la amplitud se puede representar mediante valores infinitos). Señales analógicas continuas en el tiempo y señales de vídeo (TV, fax) que cambian continuamente, etc. , como se muestra en la Figura 1-1(a). La señal analógica que es discreta en el tiempo es la señal de muestreo, como se muestra en la Figura 1-1(b). Es una señal obtenida al muestrear la señal analógica de la Figura 1-1(a) cada t. Aunque su forma de onda es discontinua en el tiempo, su amplitud es continua, por lo que sigue siendo una señal analógica.
Las señales digitales se refieren a valores discretos de amplitud, y la representación de la amplitud está limitada a un número limitado de valores. El código binario es una señal digital. La codificación binaria se ve menos afectada por el ruido y es fácil de procesar mediante circuitos digitales, por lo que ha sido ampliamente utilizada.
1. Comunicación analógica
La ventaja de la comunicación analógica es que es intuitiva y fácil de implementar, pero tiene dos desventajas principales.
(1) Seguridad deficiente
Las comunicaciones analógicas, especialmente las comunicaciones por microondas y por cable, son fácilmente interceptadas. Mientras se reciba la señal analógica, el contenido de la comunicación se obtiene fácilmente.
(2) Capacidad antiinterferente débil
Durante el proceso de transmisión de señales eléctricas a lo largo de la línea, serán interferidas por varios ruidos dentro y fuera del sistema de comunicación. Después de mezclarse, es difícil separar el ruido de la señal, lo que reduce la calidad de la comunicación. Cuanto más largo es el cable, más ruido se acumula.
2. Sistema de comunicación digital
(1) Ventajas de la transmisión e intercambio digital
(1) Potenciar la confidencialidad de la comunicación. Después de la conversión A/D, la señal de voz se puede cifrar primero, luego transmitirse, descifrarse en el extremo receptor y luego restaurarse a una señal analógica mediante la conversión D/A.
El proceso de cifrado digital se puede describir simplemente como: Y1 representa la señal digital de conversión de voz y 1 = 101011100001, utilizando una contraseña de 8 bits C = 65438+. Antes de ser enviada a la línea de transmisión, la contraseña se "agrega" al código de voz, X = Y 1+C (la contraseña C se repite continuamente), por lo que la señal digital transmitida es
x = y 1+C = 101101100001y 1
+1000110110001 grados Celsius
——————————————
0011011010000 X
Muy obviamente, X≠Y1, incluso si alguien escucha a escondidas el código X, el código Y1 no se puede obtener de inmediato. En el extremo receptor, siempre y cuando se agregue la misma contraseña C al número p>+1000110110001 grados Celsius
——————————————
101110100001y 1
Se puede ver que la digitalización de la voz proporciona procesamiento de cifrado. Esta es una condición muy favorable. Cuantos más dígitos haya en la contraseña, más difícil será descifrarla.
② Capacidad antiinterferencias mejorada. Las señales digitales se mezclan con ruido durante la transmisión. El voltaje de la señal de entrada se puede medir utilizando un mosfet (llamado umbral) hecho de circuitos electrónicos. Solo cuando el voltaje alcanza una cierta amplitud, el circuito tendrá un valor de salida y generará automáticamente pulsos limpios (llamados conformación o regeneración). Cuando llega un pequeño voltaje de ruido, se filtrará 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, a menos que la señal de interferencia sea mayor que la señal original, de lo contrario se producirán errores de bits. Para evitar errores de bits, se configura un método de detección y corrección de errores en el circuito, es decir, cuando ocurre un error de bits, la señal inversa se puede reenviar a la otra parte. Por tanto, la transmisión digital es adecuada para transmisiones de larga distancia y también puede aplicarse a líneas menos eficientes.
③Se puede construir una red de comunicación digital completa. Después de adoptar la conmutación por división de tiempo, la transmisión y la conmutación se unifican y se puede formar una red de comunicación digital completa.
(2) Desventajas de la comunicación digital
① Ocupa una amplia banda de frecuencia. Debido a que la línea transmite señales de pulso, requiere un ancho de banda de 20 a 64 kHz, y un canal analógico solo ocupa un ancho de banda de 4 kHz, es decir, una señal PCM ocupa varios canales analógicos. Para una determinada línea telefónica, su tasa de utilización ha disminuido o sus requisitos para la línea han aumentado en detalle.
②Los requisitos técnicos son complejos, especialmente la tecnología de sincronización requiere alta precisión. Si el receptor puede comprender correctamente el significado del remitente, debe distinguir correctamente cada símbolo y encontrar el comienzo de cada bloque, lo que requiere una sincronización estricta entre el remitente y el receptor. Si se forma una red digital, será más difícil resolver el problema de sincronización.
③Se producirá un error de cuantificación durante la conversión de analógico a 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, se utilizan cada vez más señales digitales para el almacenamiento y transmisión de información. Por lo tanto, las señales analógicas deben convertirse de analógicas a digitales durante la conversión. inevitablemente hay errores de cuantificación.
¿Cuál es la diferencia entre señales digitales y señales analógicas en física de secundaria? Los números son información registrada mediante símbolos, los análogos no se registran mediante símbolos. Se encuentran en los libros de texto de física de la escuela secundaria, Volumen 2 para octavo grado.
¿Cuál es la diferencia entre señales analógicas y señales digitales? Señal analógica: es una forma de onda relacionada con el tiempo, información continua y su valor es continuo.
Señal digital: representa información binaria almacenada de estado discreto, tomando valores discretos.