Senyals analògics, discrets i digitals
Qualsevol magnitud física per la naturalesa del seu canvi de valor pot ser constant (si només té un valor fix), discreta (si pot tenir dos o més valors fixos) o analògica (si pot tenir un nombre infinit de valors). Totes aquestes quantitats es poden digitalitzar.
Senyals analògics
Un senyal analògic és un senyal que es pot representar per una línia contínua d'un conjunt de valors definits en cada moment del temps en relació amb l'eix del temps. Els valors d'un senyal analògic són arbitraris en qualsevol instant de temps, de manera que generalment es pot representar com una mena de funció contínua (depenent del temps com a variable) o com una funció contínua del temps a trossos.
Un senyal analògic es pot anomenar, per exemple, un senyal d'àudio generat per una bobina d'un micròfon electromagnètic o un amplificador acústic de tub, perquè aquest senyal és continu i els seus valors (tensió o corrent) són molt diferents entre si a qualsevol moment del temps.
La figura següent mostra un exemple d'aquest tipus de senyal analògic.
Els valors analògics poden tenir una varietat infinita de valors dins de certs límits. Són continus i els seus valors no poden canviar a passos de gegant.
Un exemple de senyal analògic: un termoparell transmet un valor de temperatura analògic al controlador lògic programable, que controla la temperatura en un forn elèctric amb un relé d'estat sòlid.
Senyals discrets
Si un senyal assumeix valors aleatoris només en determinats moments del temps, aquest senyal s'anomena discret. Molt sovint, a la pràctica, s'utilitzen senyals discrets distribuïts en una graella de temps uniforme, el pas dels quals s'anomena interval de mostreig.
Un senyal discret assumeix certs valors diferents de zero només en els moments de mostreig, és a dir, no és continu, a diferència d'un senyal analògic. Si es tallen peces petites d'una certa mida d'un senyal sonor a intervals regulars, aquest senyal es pot anomenar discret.
A continuació es mostra un exemple de generació d'un senyal tan discret amb un interval de mostreig T. Tingueu en compte que només es mesura l'interval de mostreig, no els valors del senyal en si.
Els senyals discrets tenen dos o més valors fixos (el nombre dels seus valors sempre s'expressa com a nombres enters).
Un exemple de senyal discret simple per a dos valors: activació d'un interruptor de final de carrera (conmutació dels contactes de l'interruptor en una determinada posició del mecanisme). El senyal de l'interruptor de límit només es pot rebre en dues versions: el contacte està obert (sense acció, sense tensió) i el contacte està tancat (hi ha acció, hi ha tensió).
Senyals digitals
Quan un senyal discret pren només uns valors fixos (que es poden localitzar en una quadrícula amb un to determinat) perquè es puguin representar com una sèrie de magnituds quàntiques, aquest senyal discret s'anomena digital. És a dir, un senyal digital és un senyal discret que es quantifica no només per intervals de temps, sinó també per nivell.
A la pràctica, els senyals discrets i digitals s'identifiquen en una sèrie de problemes i es poden determinar fàcilment com a mostres mitjançant un dispositiu informàtic.
La figura mostra un exemple de formació d'un senyal digital basat en un d'analògic. Tingueu en compte que els valors del senyal digital no poden prendre valors intermedis, només específics: nombre sencer de passos en una quadrícula vertical.
Un senyal digital s'enregistra i es reescriu fàcilment a la memòria dels dispositius informàtics, simplement es llegeix i es copia sense pèrdua de precisió, mentre que la reescriptura d'un senyal analògic sempre s'associa amb la pèrdua d'alguna part, encara que insignificant, de la informació.
El processament digital del senyal permet obtenir dispositius amb un rendiment molt elevat gràcies a l'execució d'operacions computacionals sense pèrdua de qualitat o amb pèrdua insignificant.
A causa d'aquests avantatges, són els senyals digitals els que són omnipresents avui en dia en els sistemes d'emmagatzematge i processament de dades. Tota la memòria moderna és digital. Els mitjans d'emmagatzematge analògics (com ara cassets, etc.) han desaparegut.
Instruments de mesura de tensió analògics i digitals:
Però fins i tot els senyals digitals tenen els seus inconvenients.No es poden transmetre directament tal com són, perquè la transmissió normalment es fa mitjançant ones electromagnètiques contínues. Per tant, a l'hora de transmetre i rebre senyals digitals, cal recórrer a a una modulació addicional i conversió analògica a digital... El menor rang dinàmic dels senyals digitals (la relació entre el valor més gran i el valor més petit), a causa de la quantificació dels valors al llarg de la xarxa, és un altre dels seus inconvenients.
També hi ha zones on els senyals analògics són indispensables. Per exemple, el so analògic mai es compararà amb el digital, de manera que els amplificadors de tubs i les gravacions encara no han passat de moda, malgrat l'abundància de formats d'enregistrament d'àudio digital amb les taxes de mostreig més altes.