Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Цифровой и аналоговый сигнал: в чем сходство и различие, достоинства и недостатки?

Цифровой и аналоговый сигнал: в чем сходство и различие, достоинства и недостатки? Когда имеешь дело с теле- и радиовещанием, а также современными видами связи, очень часто приходится сталкиваться с такими терминами, как «аналоговый сигнал» и «цифровой сигнал». Для специалистов в этих словах нет никакой тайны, но для людей несведущих разница между «цифрой» и «аналогом» может быть совсем неведомой. А между тем разница есть и весьма существенная.

Когда мы говорим о сигнале, то обычно подразумеваем электромагнитные колебания, наводящие ЭДС и вызывающие колебания тока в антенне приемника. По этим колебаниям приемное устройство – телевизор, радиоприемник, рация или сотовый телефон – составляет «представление» о том, какое изображение вывести на экран (при наличии видеосигнала) и какими звуками этот видеосигнал сопроводить.

В любом случае сигнал радиостанции или вышки мобильной связи может предстать как в цифровой, так и в аналоговой форме. Ведь, к примеру, сам по себе звук – это аналоговый сигнал. На радиостанции звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в уже упоминавшиеся электромагнитные колебания. Чем выше частота звука – тем выше частота колебаний на выходе, а чем громче говорит диктор – тем больше амплитуда.

Получившиеся электромагнитные колебания, или волны, распространяются в пространстве с помощью передаточной антенны. Чтобы эфир не забивался низкочастотными помехами, и чтобы у разных радиостанций была возможность работать параллельно, не мешая друг другу, колебания, получившиеся от воздействия звука, суммируют, то есть «накладывают» на другие колебания, имеющие постоянную частоту. Последнюю частоту принято называть «несущей», и именно на ее восприятие мы настраиваем свой радиоприемник, чтобы «поймать» аналоговый сигнал радиостанции.

В приемнике происходит обратный процесс: несущая частота отделяется, а электромагнитные колебания, полученные антенной, преобразуются в колебания звука, и из динамика слышится знакомый голос диктора.

В процессе передачи звукового сигнала от радиостанции к приемнику может произойти всякое. Могут возникнуть сторонние помехи, частота и амплитуда могут измениться, что, конечно же, отразится на звуках, издаваемых радиоприемником. Наконец, и сами передатчик и приемник во время преобразования сигнала вносят некоторую погрешность. Поэтому звук, воспроизводимый аналоговым радиоприемником, всегда имеет некоторые искажения. Голос может вполне воспроизводиться, несмотря на изменения, но фоном будет шипение или даже какие-то хрипы, вызванные помехами. Чем менее уверенным будет прием, тем громче и отчетливее будут эти посторонние шумовые эффекты.

Вдобавок эфирный аналоговый сигнал имеет очень слабую степень защиты от постороннего доступа. Для общественных радиостанций это, конечно, не имеет никакого значения. Но во время пользования первыми мобильными телефонами был один неприятный момент, связанный с тем, что почти любой посторонний радиоприемник мог быть легко настроен на нужную волну для подслушивания вашего телефонного разговора.

Такие недостатки есть у аналогового эфирного вещания. Из-за них, к примеру, телевидение в относительно скором времени обещает стать полностью цифровым.

Цифровой и аналоговый сигнал: в чем сходство и различие, достоинства и недостатки? Цифровая связь и вещания считаются более защищенными от помех и от внешних воздействий. Все дело в том, что при использовании «цифры» аналоговый сигнал с микрофона на передающей станции зашифровывается в цифровой код. Нет, конечно, в окружающее пространство не распространяется поток цифр и чисел. Просто звуку определенной частоты и громкости присваивается код из радиоимпульсов. Продолжительность и частота импульсов задана заранее – она одна и у передатчика, и у приемника. Наличие импульса соответствует единице, отсутствие – нулю. Поэтому такая связь и получила название «цифровая».

Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой код, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). А устройство, установленное в приемнике, и преобразующее код в аналоговый сигнал, соответствующий голосу вашего знакомого в динамике сотового телефона стандарта GSM, называется «цифро-аналоговый преобразователь» (ЦАП).

Во время передачи цифрового сигнала ошибки и искажения практически исключены. Если импульс станет немного сильнее, продолжительнее, или наоборот, то он все равно будет распознан системой как единица. А нуль останется нулем, даже если на его месте возникнет какой-то случайный слабый сигнал. Для АЦП и ЦАП не существует других значений, как 0,2 или 0,9 – только нуль и единица. Поэтому помехи на цифровую связь и вещание почти не оказывают влияния.

Более того, «цифра» является и более защищенной от постороннего доступа. Ведь, чтобы ЦАП устройства смог расшифровать сигнал, необходимо, чтобы он «знал» код расшифровки. АЦП вместе с сигналом может передавать и цифровой адрес устройства, выбранного в качестве приемника. Таким образом, даже если радиосигнал и будет перехвачен, он не сможет быть распознан из-за отсутствия как минимум части кода. Это особенно актуально для мобильной сотовой связи.

Итак, вот отличия цифрового и аналогового сигналов:

1) Аналоговый сигнал может быть искажен помехами, а цифровой сигнал может быть или забит помехами совсем, или приходить без искажений. Цифровой сигнал или точно есть, или полностью отсутствует (или нуль, или единица).

2) Аналоговый сигнал доступен для восприятия всеми устройствами, работающими по тому же принципу, что и передатчик. Цифровой сигнал надежно защищен кодом, его трудно перехватить, если вам он не предназначается.

Александр Молоков, http://electrik.info


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Другие статьи:

  • Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики
  • Логические микросхемы. Часть 6
  • Аналоговые датчики: применение, способы подключения к контроллеру
  • Конденсаторы в электронных схемах
  • Проведение измерений с помощью осциллографа
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Валерий | [цитировать]

     
     

    Забыли сказать, что у цифрового сигнала тоже есть свои недостатки. А именно - его дискретность. Для получения высокого качества сигнала требуется в единицу времени "уложить" как можно больше информации - тех самых "0" и "1". Это возможно только при увеличении частоты сигнала. Но, чем выше частота радиосигнала, например, тем ниже его проникающая способность и дальность распространения. Приходится увеличивать мощность, что не очень то и оправдано, так как затухание сигнала пропорционально кубу(!!!) расстояния от передатчика, не говоря уже о размерах передающих антенн.
    Отсюда вывод: либо мы имеем низкое качество телевизионного сигнала после преобразования в ЦАП или без преобразования в цифровых TV (но не звук), либо что-то нужно делать с передатчиками и ретрансляторами - их должно быть не меньше, чем вышек сотовых операторов... либо цифровое телевидение должно быть кабельным. 

      Комментарии:

    #2 написал: Автор | [цитировать]

     
     

    Валерий, да. Есть такой момент. Вот пример выбора: либо сигнал от передающей станции будет распространятся очень недалеко, либо он будет нести минимум информации (тут уж не до ЭйчДи видео).

    Но, собственно говоря, эта проблема свойственна и аналоговому сигналу. Пример: радиостанции диапазона ДВ вещают на всю страну, но в режиме "моно". А ФМ радиостанции передают качественное стерео, но только в пределах города.

      Комментарии:

    #3 написал: Антон | [цитировать]

     
     

    Всё таки "цифра'' лучше, чем "аналог"!

      Комментарии:

    #4 написал: andy78 | [цитировать]

     
     

    Антон, цифра не всегда лучше аналога. Как было уже отмечено выше, у цифрового сигнала тоже есть свои недостатки и в отдельных случаях выгоднее использовать аналоговый сигнал. Например, есть такое популярное направление в радиоэлектронике - конструирование высококачественных ламповых усилителей звуковой частоты для получения "теплого" аналогового звука. Существует масса сайтов и сообщество любителей "лампового звука" и это все в век "цифры"!

      Комментарии:

    #5 написал: Пётр | [цитировать]

     
     

     Я не очень понял, что такое цифровой сигнал.
     Можно ли его понять так - например нужно передать изображение зелёного квадратика. И цифровой сигнал передаёт не изображение, а информацию о нём: размер, цвет, насыщенность ит.д.?

      Комментарии:

    #6 написал: Автор | [цитировать]

     
     

    Петру: ну, в целом да. Именно поэтому при искажении цифрового сигнала мы не получим вообще никакого квадратика. Не будет необходимой информации о его качествах.

      Комментарии:

    #7 написал: Taras | [цитировать]

     
     

    Цифровой сигнал и передача цифрового сигнала зачастую оправдана, особенно в радиосвязи, качество сигнала намного выше, дальность уверенной связи сравнительно больше. Если нет возможности уже передавать голосовые сообщения, можно передавать текстовые. 

      Комментарии:

    #8 написал: инжанер | [цитировать]

     
     

     Здравствуйте.  Можете объяснить в чем отличие между аналоговыми камерами и цифровыми. Спасибо )))

      Комментарии:

    #9 написал: SERGIY | [цитировать]

     
     

    Хочется узнать все новое о электричестве и о цифровом тв.

      Комментарии:

    #10 написал: Ольга | [цитировать]

     
     

    Классная статья, спасибо! Всё понятно написано даже для неспециалистов. 

      Комментарии:

    #11 написал: Евген | [цитировать]

     
     

    Хорошая статья. Про видекамеры тоже интересно к стати.

      Комментарии:

    #12 написал: терминх | [цитировать]

     
     

    Как то забыли упомянуть о доступности сжатия при цифровой передачи например mp3 для звука и mpeg и его последующие реинкорнации h264 h265 для сжатия картинок и видео. Конечно в аудиосигнале отбрасывается часть сигнала, которое не каждое ухо слышит. Раньше выше 3 кГц никто звук не обрабатывал. В видеосигнале зачастую жертвуют полутонами, кадры со статичным фоном обрабатывают 1 раз и передают информацию как о картинке. Домашнее видео снятое со штатива будет сжато гораздо лучше и займет меньше места. :)

      Комментарии:

    #13 написал: Владимир Тимофеевич Лаврухин | [цитировать]

     
     

    Хотелось бы узнать: влияет ли сам цифро-аналоговый преобразователь на избирательность,чувствительность и другие показатели радиоприемника? И если да,как они реализуются? Что лучшее практически иметь аналоговый или цифровой радиоприемник? Я радиолюбитель с 50 летнем стажем и у меня аналоговые приемники работают куда лучше современных цифровых по всем параметрам! С уважением В Лаврухин.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK