Principal diferença - sinais analógicos e digitais

Analógico e digital são duas formas que são usadas para transferir sinais. o principal diferença entre sinais analógicos e digitais é que, em sinais analógicos, o sinal pode assumir qualquer valor dentro de um determinado intervalo enquanto que, em sinais digitais, o sinal só pode representar um de um conjunto discreto de valores.

O que são sinais analógicos

Sinais analógicos são sinais que podem assumir qualquer valor em uma escala contínua. Pode haver uma faixa para os valores que o sinal pode assumir, mas dentro dessa faixa, o sinal pode representar qualquer valor. Um sinal analógico varia contínua e suavemente com o tempo, conforme a quantidade que ele está registrando muda seu valor.

Como exemplo de sinal analógico, considere um disco de vinil. Quando a música é tocada em um estúdio, os microfones captam variações na pressão do ar devido ao som e convertem essas mudanças na pressão do ar em uma mudança na voltagem em um circuito elétrico. A voltagem também varia continuamente sempre que o som varia. O circuito elétrico é conectado a uma agulha, que se move de acordo com a voltagem. Quando a agulha se move, ela cria ranhuras na laca. Mais tarde, essas ranhuras são transferidas para um disco de vinil. As variações nas ranhuras são contínuas, e essas variações correspondem às variações contínuas do som original. Quando a música é reproduzida em um disco de vinil, uma agulha no player se move ao longo das ranhuras e converte seus movimentos em um sinal elétrico contínuo. O sinal pode ser transmitido para um alto-falante, e o alto-falante pode fazer sua membrana se mover para frente e para trás de acordo com o sinal que recebe.

Uma ampliação de um disco de vinil mostrando sulcos que variam continuamente, que são capazes de produzir um sinal contínuo.

Uma vez que os sinais analógicos variam continuamente com o tempo, diz-se que eles têm um resolução infinita. Ou seja, um sinal analógico pode transmitir uma mudança que ocorre em um período de tempo infinitesimalmente pequeno. No entanto, o ruído ainda pode ser introduzido, o que irá deteriorar a qualidade do sinal com o tempo.

O que são sinais digitais

Em um sinal digital, o sinal pode assumir apenas um conjunto de valores discretos. O próprio sinal também é descontínuo, mudando seu valor em intervalos de tempo. Os computadores pessoais são bons exemplos de dispositivos que usam sinais digitais. Uma vez que os computadores se comunicam usando "bits" de 1 e 0, e porque há um número finito de bits que podem ser processados ​​em um determinado tempo, um computador não pode lidar com um sinal contínuo. Em vez disso, um sinal deve ser “dividido” em uma forma digital. Isso envolve primeiro amostragem o sinal analógico em diferentes pontos do tempo. Então, o sinal é quantificado: isto é, para cada intervalo de tempo, o sinal recebe um valor discreto aproximado para representar o sinal original. Os intervalos de tempo envolvidos são muitas vezes muito pequenos, de modo que não podemos notar a diferença (uma música ou um vídeo ouvido em um computador parece contínuo!)

Quanto maior o conjunto discreto de valores que o sinal digital pode assumir, mais próximo o sinal estará da forma analógica original. O termo resolução indica em quantos valores um sinal pode ser dividido. Por exemplo, uma conversão de 1 bit pode assumir apenas dois valores: 0 ou 1. Com uma conversão de 2 bits, o sinal pode assumir 4 valores diferentes (00, 01, 10, 11). O número de valores que um sinal digital pode assumir varia conforme os dois aumentam para o número de bits usados. Quanto maior o número de bits usados, melhor é a resolução.

Converter o sinal analógico contínuo (vermelho) em um sinal digital discreto (azul). À esquerda, a conversão foi feita usando 2 bits, criando assim 4 níveis diferentes que o sinal digital poderia assumir. À direita, são usados ​​3 bits. Portanto, o sinal pode ser representado por 8 níveis diferentes. Este sinal tem uma resolução mais alta e está “mais próximo” do sinal analógico original.

A imagem abaixo mostra uma imagem ampliada de uma superfície de um disco compacto (CD). Em um CD, os dados são registrados como uma série de depressões e saliências. Cada buraco ou saliência corresponde a 0 ou 1 e, portanto, o sinal produzido como um CD que está sendo lido é digital. Compare essas variações no CD com as variações mais contínuas encontradas em um disco de vinil (acima).

Buracos e saliências na superfície de um CD (ampliado usando um microscópio de força atômica)

Com o tempo, um sinal digital também pode adquirir ruído. No entanto, é mais fácil separar o ruído usando um processo conhecido como regeneração.

Diferença entre sinais analógicos e digitais

Natureza do Sinal

Um sinal analógico pode assumir qualquer valor em um determinado intervalo.

UMA sinal digital só pode assumir um de um conjunto discreto de valores.

Resolução

Sinais analógicos têm uma resolução infinita.

Sinais digitais têm uma resolução finita, que depende do número de bits usados ​​para transmitir os dados.

Removendo Ruído

É difícil remover o ruído em sinais analógicos. O ruído pode aumentar com o tempo.

No sinais digitais, é muito mais fácil remover o ruído.

Imagem Cortesia

“Uma tomada macro de ranhuras de registro, com variação claramente visível.” por Shane Gavin (Trabalho próprio) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

“Resolução de 2 bits com quatro níveis de quantização…” por Hyacinth (próprio trabalho) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modificado)

“Resolução de 3 bits com oito níveis de quantização…” por Hyacinth (próprio trabalho) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modificado)

“Micrografia de um CD-ROM feito com um microscópio de força atômica (modo de deflexão)” por freiermensch (próprio trabalho) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons