Spesso le persone penseranno che qualsiasi segnale che passa tra due tensioni sia "digitale". Questo non è corretto.

"Digitale" significa che il segnale sta trasportando informazioni sotto forma di simboli discreti. Finché i simboli vengono ricevuti correttamente, nessuna informazione viene persa durante la trasmissione di un segnale digitale.

I segnali analogici sono sempre degradati dalla trasmissione, anche se la degradazione è molto piccola.

• I segnali PCM sono digitali e consistono nella commutazione tra due tensioni. Finché ricevi le serie di 1 e 0 in ordine, nessuna informazione viene persa.
• I segnali PWM sono analogici e consistono nella commutazione tra due tensioni. La sincronizzazione esatta degli impulsi trasporta informazioni, quindi se c'è qualche variazione nella temporizzazione dal rumore, ecc. Il segnale è danneggiato.
• I segnali FSK sono digitali e sono costituiti da onde sinusoidali . Finché viene ripristinata la frequenza di ogni bit, nessuna informazione viene persa.

I segnali continui possono assumere qualsiasi valore in un dato intervallo. Ad esempio, la funzione sin (x) è definita per all x e può assumere qualsiasi valore compreso tra 1 e -1.

Al contrario, i segnali discreti sono sequenze. La funzione sin (x) nella sua forma discreta può essere scritta come

$$ sin (2 \ pi f n + \ phi) $$

dove n è un numero intero. In altre parole, la forma sopra è definita solo con n = 0,1,2,3 ...

I segnali continui sono misurati dai sensori (ci sono sensori che emettono segnali digitali. Avranno un DAC integrato e ti risparmia la fatica di convertirli) e poi manipolato da circuiti analogici, come amplificatori operazionali e simili. Tuttavia, se si desidera che il segnale venga elaborato da un computer o da un microcontrollore, è necessario digitalizzare il segnale. Ecco una figura da wikipedia che illustra questo:

Nota che nella figura sopra, vengono presi campioni ogni interno fisso (1,2,3,4 ... e presto). È importante capire che questo ci sta portando ad un'approssimazione del segnale originale - dopo tutto, come sappiamo qual era il valore del segnale continuo tra il campione 8 e 9? Riesci a vedere che se gli intervalli tra ogni campione sono brevi, ci porterà a un'approssimazione molto migliore e se l'intervallo è grande, potremmo non essere nemmeno in grado di dire come fosse il segnale originale! Prova a pensarci un minuto. Ecco un esempio:

Riesci a indovinare qual è questo segnale? Se hai indovinato è una sinusoide, hai ragione. Ma nota che non è davvero un'ottima approssimazione. Ecco un altro esempio: la forma del segnale è molto più facile da vedere quando l'intervallo è breve, non è vero? Questa è un'approssimazione molto migliore rispetto all'esempio precedente.

Quindi, quanto velocemente dovresti campionare il tuo segnale continuo? Secondo Nyquest, dovresti campionare la tua forma d'onda a più del doppio della sua frequenza (se il tuo segnale ha più frequenze, dovresti campionare più del doppio della frequenza più alta del tuo sistema).

Una cosa importante da capire è la differenza tra discreto e digitale . Il valore di un campione in un segnale discreto può essere qualsiasi numero. D'altra parte, un segnale digitale è un segnale che può avere solo valori discreti, ad es. 1,2,3 ... ecc. Se si tratta di un segnale a 8 bit, il valore massimo è solo 255.

Per acquisire un segnale digitale, è necessario quantizzare il segnale a tempo discreto. Poiché la tua domanda non lo chiedeva, non entrerò oltre.

Quindi, per riassumere, ti lascio con un esempio che illustra da dove potrebbero provenire i segnali e perché sono digitalizzati. Supponiamo che tu voglia usare un microfono per registrare qualcosa. Supponiamo anche che la frequenza del tuo obiettivo sia, diciamo, 1kHz. Il tuo microfono ti fornirà una tensione continua che rappresenta la tua registrazione. Se il suono che hai registrato era sinusoidale, il tuo voltaggio sarà sinusoidale.

Ma vuoi usare questo segnale anche per alcune elaborazioni. Non ci interessa che tipo di elaborazione vuoi fare, sappiamo solo che vuoi farlo in un microcontrollore o in un computer. Come accennato prima, per inserire queste informazioni in un computer è necessario prima digitalizzare il segnale. Puoi farlo tramite un dispositivo chiamato convertitore analogico-digitale (ADC). Questo dispositivo prenderà una forma d'onda continua e ne sputerà una versione digitalizzata. Il modulo digitalizzato viene quindi inviato a un computer che fa il suo dovere e ne emette l'output, che è anche, ovviamente, digitale. Ora, per ascoltare questa registrazione, è necessario convertire il segnale digitale in uno analogico (continuo) utilizzando un convertitore da digitale ad analogico (DAC). La versione analogica viene amplificata e poi riprodotta tramite cuffie o altoparlante. Spero che questo aiuti.

Segnale continuo: Supponiamo che tu stia ascoltando una sirena in modo normale, possiamo dire che è continuo. Questo è puro analogico.

Segnale discreto: quando senti quanto sopra, se chiudi e apri entrambe le orecchie continuamente usando le dita, questo è un segnale discreto. Qui stai saltando, in modo positivo stai raccogliendo alcuni campioni del segnale. Questo segnale è discreto, ma non digitale. Qui se chiudi e apri le orecchie con una velocità maggiore, puoi capire l'aumento o decreti del volume della sveglia. cioè, puoi ottenere le informazioni analogiche con una distorsione minima.

Segnale digitale : scrivi ogni volume campionato dell'allarme su un foglio e lo rappresenti in forma digitale. Questo è chiamato segnale digitale.

Il segnale analogico è continuo, mentre il segnale digitale è discreto. La natura discreta si ottiene saltando una parte del segnale analogico e rappresentando il segnale risultante per mezzo di simboli.

Quando consideriamo segnali sia analogici che digitali che trasportano le stesse informazioni (dati del mondo reale), noi si può dire che il segnale analogico trasporta le informazioni più accurate e originali.

Il mondo è fatto di dati analogici e noi lo convertiamo in digitale grazie ad alcune belle qualità del segnale digitale. Puoi capire di più da qualsiasi libro sull'elettronica digitale o sulla comunicazione digitale.

Anche se qui ci sono ottime risposte, credo che una cosa importante non sia discussa abbastanza. Saad ha detto che i segnali discreti sono sequenze e più breve è il tempo, migliore rappresentazione del segnale originale che otteniamo ed è qui che tocchiamo la, almeno a mio parere, la differenza più importante tra segnali continui e discreti:

Durante il tempo T (sul primo diagramma di Saad) che è il tempo tra due campioni in un segnale discreto, in realtà non ci sono informazioni sul segnale. Questo è importante a causa di molti problemi che sorgono nell'elaborazione del segnale di cui probabilmente sentirete parlare in seguito. Poiché di solito otteniamo segnali discreti campionando segnali continui, non abbiamo assolutamente idea di cosa stia succedendo con il segnale continuo tra due campioni del segnale discreto.

Ad esempio diamo un'occhiata a questa immagine da Wikipedia:

Diciamo che il segnale rosso è il nostro segnale continuo e che i punti neri sono campioni del nostro segnale discreto. Se "colleghi i punti", cioè provi ad interpolare il segnale discreto, otterrai il segnale blu che è molto diverso dal segnale rosso. Sì, il teorema del campionamento è stato menzionato, ma in alcuni casi nel mondo reale non saprai quale gamma di frequenze di ingresso aspettarti e potresti non avere apparecchiature di laboratorio abbastanza potenti per provare a registrare la forma d'onda effettiva del segnale.

Quindi la linea di fondo è: I segnali discreti forniscono solo dati che effettivamente forniscono! Sebbene questa tautologia possa sembrare ovvia e non degna di nota, le persone tendono a presumere che i segnali discreti siano in realtà campionati alla frequenza corretta e che forniscano una rappresentazione del segnale originale di fedeltà sufficientemente alta. Non è sempre così!

\ $ x (t) \ $ è un segnale analogico, continuo nel tempo e in tensione. Per convertirlo in un segnale digitale devi prima campionarlo , il che significa che prendi il valore del segnale a un certo intervallo, ad esempio una volta ogni ms per 1ksps (Kilo Sample Per Second) segnale. La gamma di tensione è ancora continua. L'effettivo ADC (conversione da analogico a digitale) misura la tensione in ogni campione come un valore numerico , diciamo che il segnale è quantizzato . Poiché ora è rappresentato come un valore numerico, non può assumere alcun valore come potrebbe in un intervallo continuo. La risoluzione determina quanti valori può assumere il segnale quantizzato. Un segnale a 8 bit può assumere 256 valori distinti. Se la gamma del segnale di ingresso è 2,56 V, ogni valore discreto successivo sarà 10 mV superiore al precedente. Quindi avrai un valore di 50 mV e un valore di 60 mV, ma niente in mezzo . Questo è spesso mostrato in un diagramma come un segnale a gradini o con un punto discreto , come nel diagramma sopra. In ogni caso la linea fluente è scomparsa.
Digitale significa che è rappresentata da una sequenza di numeri, uno per ogni campione consecutivo. Questa rappresentazione può essere una buona approssimazione del segnale originale se campionate abbastanza velocemente ad alta risoluzione, ad esempio 20 bit, ma se guardate da vicino vedete ancora i gradini delle scale.

Un segnale binario, solo 0 e 1, è solo un possibile segnale digitale, vale a dire con una risoluzione di 1 bit, sebbene sia spesso rappresentato come il segnale digitale. I segnali digitali possono assumere una moltitudine di valori.

[Normalmente non risponderei a una domanda vecchia di 3,5 anni, ma nessuna delle risposte esistenti risponde effettivamente alla domanda del mittente.]

A quanto ho capito, la domanda riguarda il modo in cui analogico e digitale ( continui e discreti) vengono generati fisicamente e quali sono le loro differenze fisiche . La risposta più semplice a questa domanda è che tutti i segnali fisici sono analogici . La vera differenza sta nel modo in cui li interpretiamo. Per capirlo, diamo un'occhiata a un esempio non elettrico di un sistema discreto: la lingua.

Questa immagine ( fonte) mostra numeri scritti a mano:

Questi cinque simboli sono identici? No. Ma sono tutti il ​​numero 3. Perché? Perché abbiamo concordato che in determinati contesti (scrittura di numeri), useremo un piccolo numero di simboli (numeri) e interpreteremo tutto ciò che vediamo come uno di quei simboli. Pertanto, anche se tutti i cento simboli in questa immagine sono diversi, diciamo che contiene solo dieci numeri:

Ciò significa abbiamo limitato la quantità di informazioni che un simbolo può trasportare, chiamata quantizzazione . Abbiamo anche deciso di separare i simboli sulla pagina, che si chiama discretizzazione o campionamento . (In elettronica, i simboli sono solitamente separati nel tempo, non nello spazio.) Fare tutto questo ha alcuni grandi vantaggi:

• Tolleranza agli errori: se un simbolo è macchiato o sbiadito, di solito puoi dire cosa è.
• Copia: una copia di un simbolo porta esattamente le stesse informazioni del simbolo originale.

Consideriamo ora un "sistema" analogico: la pittura. Ecco due dipinti. Il primo è "Starry Night" di Vincent van Gogh. Il secondo è una copia di un altro artista.

Sebbene questi dipinti mostrino lo stesso soggetto in modo simile, normalmente non diciamo che sono gli stessi. Perché? Ancora una volta, la risposta è il contesto. Quando guardiamo l'arte, teniamo a tutte le informazioni nell'immagine. La seconda immagine è una copia della prima, ma non è una copia identica e non contiene le stesse informazioni dell'originale. Fare una copia della copia provocherebbe la perdita o l'alterazione di ancora più informazioni.

Allora perché usare i segnali analogici? Perché il mondo è analogico. I nostri corpi e i nostri sensi sono analogici. Quello che sentiamo e vediamo è analogico. Qualsiasi informazione che entra nel nostro cervello deve farlo attraverso un mezzo analogico.

I sistemi elettronici analogici funzionano agendo come le informazioni che trasportano. Pensa ai solchi di un disco: hanno la forma delle onde sonore. "Analogico" e "analogia" provengono da una parola greca che significa "proporzionato". Per realizzare un sistema elettronico analogico, tutto ciò che devi fare è generare una tensione o una corrente proporzionale a qualche altra grandezza fisica: pressione (suono), intensità della luce (video), posizione (input dell'utente), ecc. fare, motivo per cui è stato fatto prima. È difficile fare bene, ed è qui che entra in gioco il digitale.

Nei semplici sistemi elettronici digitali, ci sono solo due simboli: 1 e 0. Fisicamente, queste sono tensioni. Ad esempio, potremmo dire che qualsiasi tensione inferiore a 2,5 volt è 0 e qualsiasi tensione superiore a 2,5 volt è 1. Quindi abbiamo bisogno di un circuito che implementi la quantizzazione. Ad esempio, un circuito potrebbe emettere 5 volt se l'ingresso è ovunque nell'intervallo 1 e 0 volt se l'ingresso è ovunque nell'intervallo 0. Questo è fondamentalmente un amplificatore ad alto guadagno. (Possiamo usare varianti di questo circuito per implementare l'algebra booleana.) Infine, dobbiamo implementare il campionamento. Questo viene fatto con l'aiuto di un segnale speciale chiamato clock , che di solito è un'onda quadra, e un circuito speciale chiamato latch o flip-flop .

Con questi elementi costitutivi, possiamo copiare ed elaborare i dati digitali in molti modi. Lo svantaggio è che, poiché ogni simbolo contiene così poche informazioni, sono necessari molti simboli (e circuiti) per svolgere un lavoro utile. Negli ultimi decenni, la tecnologia dei circuiti integrati ha consentito a più circuiti di adattarsi in modo esponenziale nello stesso spazio allo stesso costo. Con un numero sufficiente di bit, una frequenza di campionamento sufficientemente veloce e una circuiteria sufficiente, è possibile per i sistemi digitali eguagliare o superare la quantità di informazioni nei segnali analogici. A quel punto, i vantaggi del digitale iniziano a dominare e finiamo con il mondo che abbiamo oggi.

Dato che la domanda ha menzionato le comunicazioni, devo sottolineare che i sistemi di comunicazione digitale spesso utilizzano più di due simboli in modo inserire più dati nella stessa larghezza di banda.

Devi distinguere tra mondi diversi.
Il:

• Mondo analogico e
• Mondo digitale

Tuttavia, l'immaginazione è che:

• Il mondo analogico sia (matematicamente visto) un continuum. Ciò significa che non può essere contato
• Il mondo digitale, è un (matematicamente visto) NON un continuum. Ciò significa che può essere contato.

A proposito, digitale non significa affatto 0 o 1!
Anche i simboli da 0 a 9 sono digitali! Potresti persino costruire un computer decimale in grado di memorizzare quattro cifre che vanno da 0 a 9. Quindi potresti rappresentare 1000000, 10 ^ 4 = 10.000 valori. Quindi è finito e quindi digitale. Ma nessuno lo sta facendo perché il binario è più facile da costruire ^^

Per quanto riguarda il materiale del segnale, sta usando quei due mondi, descritti sopra. Se stai parlando ad esempio con qualcuno è un segnale analogico . Puoi cambiare la tua voce in infiniti modi! Ma puoi convertire la tua voce con un convertitore AD in un segnale binario.

Il fatto che un segnale sia analogico o digitale dipende da ciò che il destinatario fa con esso. Inoltre, i segnali dovrebbero essere considerati come aventi due aspetti - livello e tempo - ciascuno dei quali può essere continuo o discreto. Ci sono quindi quattro combinazioni di continuo / discreto da considerare.

Un segnale è considerato un segnale a livello discreto se i dispositivi che vengono osservati in un dato momento non fanno altro che identificare se è sopra o sotto vari livelli; è un segnale di livello continuo se il livello esatto del segnale all'interno dell'intervallo operativo del dispositivo sarà significativo nel determinare la sua uscita.

Un segnale è considerato un segnale a tempo discreto se c'è un processo che esamina lo stato del segnale in determinati momenti e ignora lo stato di quel segnale in altri momenti.

Alcuni tipi di circuito come i filtri a condensatore commutato campionano il segnale in ingresso a momenti discreti e lo ignorano in altri momenti , ma hanno un'uscita che dipende in funzione analogica dall'ingresso. Altri tipi di circuiti come un ricevitore radio FM possono cercare continuamente i bordi del segnale, piuttosto che solo in momenti discreti, ma non si preoccupano del livello del segnale in qualsiasi momento oltre alla questione se è basso o alto. Molte situazioni comuni che implicano l'alimentazione dei segnali ai processori, tuttavia, comportano la quantizzazione sia del livello che del tempo.