Sinais analógicos, discretos e digitais

Qualquer quantidade física pela natureza de sua mudança de valor pode ser constante (se tiver apenas um valor fixo), discreta (se puder ter dois ou mais valores fixos) ou analógica (se puder ter um número infinito de valores). Todas essas quantidades podem ser digitalizadas.

sinais analógicos

Um sinal analógico é um sinal que pode ser representado por uma linha contínua de um conjunto de valores definidos em cada ponto no tempo em relação ao eixo do tempo. Os valores de um sinal analógico são arbitrários em qualquer instante de tempo, portanto, geralmente pode ser representado como um tipo de função contínua (dependendo do tempo como variável) ou como uma função contínua do tempo por partes.

Um sinal analógico pode ser chamado, por exemplo, de sinal de áudio gerado por uma bobina de um microfone eletromagnético ou de um amplificador acústico valvulado, pois tal sinal é contínuo e seus valores (tensão ou corrente) são muito diferentes entre si em qualquer momento no tempo.

A figura abaixo mostra um exemplo deste tipo de sinal analógico.

Os valores analógicos podem ter uma variedade infinita de valores dentro de certos limites. Eles são contínuos e seus valores não podem mudar aos trancos e barrancos.

Um exemplo de sinal analógico: um termopar transmite um valor analógico de temperatura para o controlador lógico programável, que controla a temperatura em um forno elétrico com um relé de estado sólido.

Sinais discretos

Se um sinal assume valores aleatórios apenas em determinados momentos no tempo, esse sinal é chamado de discreto. Na prática, na maioria das vezes, são usados ​​​​sinais discretos distribuídos em uma grade de tempo uniforme, cuja etapa é chamada de intervalo de amostragem.

Um sinal discreto assume certos valores diferentes de zero apenas nos momentos de amostragem, ou seja, não é contínuo, ao contrário de um sinal analógico. Se pequenas partes de um determinado tamanho forem cortadas de um sinal sonoro em intervalos regulares, esse sinal pode ser chamado de discreto.

Abaixo está um exemplo de geração de um sinal discreto com um intervalo de amostragem T. Observe que apenas o intervalo de amostragem é medido, não os próprios valores do sinal.

Sinais discretos têm dois ou mais valores fixos (o número de seus valores é sempre expresso como inteiros).

Um exemplo de um sinal discreto simples para dois valores: ativação de uma chave fim de curso (comutação dos contatos da chave em uma determinada posição do mecanismo). O sinal da chave fim de curso pode ser recebido em apenas duas versões - o contato está aberto (sem ação, sem tensão) e o contato está fechado (há ação, há tensão).

sinais digitais

Quando um sinal discreto leva apenas alguns valores fixos (que podem ser localizados em uma grade com um determinado tom) para que possam ser representados como uma série de quantidades quânticas, esse sinal discreto é chamado de digital. Ou seja, um sinal digital é um sinal discreto que é quantizado não apenas por intervalos de tempo, mas também por nível.

Na prática, sinais discretos e digitais são identificados em vários problemas e podem ser facilmente determinados como amostras usando um dispositivo de computação.

A figura mostra um exemplo de formação de um sinal digital baseado em um sinal analógico. Observe que os valores do sinal digital não podem assumir valores intermediários, apenas específicos - número inteiro de etapas em uma grade vertical.

Um sinal digital é facilmente gravado e reescrito na memória dos dispositivos de computação, é simplesmente lido e copiado sem perda de precisão, enquanto a reescrita de um sinal analógico está sempre associada à perda de parte, embora insignificante, da informação.

O processamento digital de sinais possibilita a obtenção de dispositivos com altíssimo desempenho devido à execução de operações computacionais com absolutamente nenhuma perda de qualidade ou com perdas insignificantes.

Devido a essas vantagens, os sinais digitais são onipresentes hoje em dia nos sistemas de armazenamento e processamento de dados. Toda a memória moderna é digital. Os meios de armazenamento analógicos (como cassetes, etc.) desapareceram há muito tempo.

Instrumentos analógicos e digitais de medição de tensão:

Mas mesmo os sinais digitais têm suas desvantagens.Eles não podem ser transmitidos diretamente como estão, porque a transmissão geralmente é feita por meio de ondas eletromagnéticas contínuas. Portanto, ao transmitir e receber sinais digitais, é necessário recorrer a para modulação adicional e conversão analógico-digital... A menor faixa dinâmica dos sinais digitais (a relação do maior valor para o menor valor), devido à quantização dos valores ao longo da rede, é outra de suas desvantagens.

Existem também áreas onde os sinais analógicos são indispensáveis. Por exemplo, o som analógico nunca será comparado ao digital, então os amplificadores valvulados e as gravações ainda não saíram de moda, apesar da abundância de formatos de gravação de áudio digital com as maiores taxas de amostragem.