الإشارات التناظرية والمنفصلة والرقمية
يمكن أن تكون أي كمية مادية حسب طبيعة تغيير قيمتها ثابتة (إذا كان لها قيمة ثابتة واحدة فقط) ، أو منفصلة (إذا كان من الممكن أن تحتوي على قيمتين ثابتتين أو أكثر) ، أو تناظرية (إذا كان من الممكن أن يكون لها عدد لا حصر له من القيم). يمكن رقمنة كل هذه الكميات.
الإشارات التناظرية
الإشارة التناظرية هي إشارة يمكن تمثيلها بخط مستمر من مجموعة من القيم المحددة في كل نقطة زمنية بالنسبة لمحور الوقت. تكون قيم الإشارة التناظرية عشوائية في أي لحظة زمنية ، لذلك يمكن تمثيلها عمومًا كنوع من الوظائف المستمرة (اعتمادًا على الوقت كمتغير) أو كدالة مستمرة للوقت.
يمكن استدعاء الإشارة التناظرية ، على سبيل المثال ، إشارة صوتية تم إنشاؤها بواسطة ملف ميكروفون كهرومغناطيسي أو مضخم صوتي أنبوبي ، لأن هذه الإشارة مستمرة وقيمها (الجهد أو التيار) مختلفة تمامًا عن بعضها البعض عند في أي لحظة.
يوضح الشكل أدناه مثالاً لهذا النوع من الإشارات التناظرية.
يمكن أن تحتوي القيم التناظرية على مجموعة لا حصر لها من القيم ضمن حدود معينة. إنها مستمرة ولا يمكن أن تتغير قيمها بسرعة فائقة.
مثال على إشارة تناظرية: المزدوج الحراري ينقل قيمة درجة حرارة تمثيلية إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، الذي يتحكم في درجة الحرارة في فرن كهربائي مع مرحل الحالة الصلبة.
إشارات منفصلة
إذا افترضت الإشارة قيمًا عشوائية فقط في لحظات معينة من الوقت ، فإن هذه الإشارة تسمى منفصلة. في أغلب الأحيان ، في الممارسة العملية ، يتم استخدام إشارات منفصلة موزعة على شبكة زمنية موحدة ، وتسمى خطوتها فاصل أخذ العينات.
تفترض الإشارة المنفصلة قيمًا معينة غير صفرية فقط في لحظات أخذ العينات ، أي أنها ليست مستمرة ، على عكس الإشارة التناظرية. إذا تم قطع أجزاء صغيرة من حجم معين من إشارة صوتية على فترات منتظمة ، فيمكن تسمية هذه الإشارة بأنها منفصلة.
فيما يلي مثال لتوليد مثل هذه الإشارة المنفصلة مع فترة أخذ العينات T. لاحظ أنه يتم قياس فترة أخذ العينات فقط ، وليس قيم الإشارة نفسها.
تحتوي الإشارات المنفصلة على قيمتين ثابتتين أو أكثر (يتم التعبير عن عدد قيمها دائمًا كأعداد صحيحة).
مثال على إشارة منفصلة بسيطة لقيمتين: تنشيط مفتاح الحد (تبديل جهات اتصال التبديل في موضع معين من الآلية). يمكن استقبال الإشارة من مفتاح الحد في نسختين فقط - جهة الاتصال مفتوحة (لا يوجد عمل ولا جهد) ويتم إغلاق جهة الاتصال (يوجد عمل ، يوجد جهد كهربائي).
الإشارات الرقمية
عندما تأخذ الإشارة المنفصلة بعض القيم الثابتة فقط (والتي يمكن وضعها على شبكة ذات درجة معينة) بحيث يمكن تمثيلها كسلسلة من الكميات الكمية ، فإن هذه الإشارة المنفصلة تسمى رقمية. أي أن الإشارة الرقمية هي إشارة منفصلة لا يتم تحديدها كميًا بفواصل زمنية فحسب ، بل أيضًا حسب المستوى.
في الممارسة العملية ، يتم تحديد الإشارات المنفصلة والرقمية في عدد من المشكلات ويمكن تحديدها بسهولة كعينات باستخدام جهاز كمبيوتر.
يوضح الشكل مثالاً على تكوين إشارة رقمية بناءً على إشارة تمثيلية. يرجى ملاحظة أن قيم الإشارة الرقمية لا يمكن أن تأخذ قيمًا وسيطة ، فقط محددة - عدد صحيح من الخطوات في شبكة عمودية.
يتم تسجيل الإشارة الرقمية بسهولة وإعادة كتابتها في ذاكرة أجهزة الحوسبة ، وتتم قراءتها ونسخها ببساطة دون فقدان الدقة ، بينما ترتبط إعادة كتابة الإشارة التناظرية دائمًا بفقدان جزء من المعلومات ، وإن كان غير ذي أهمية.
تتيح معالجة الإشارات الرقمية الحصول على أجهزة ذات أداء عالٍ للغاية بسبب تنفيذ العمليات الحسابية دون أي فقدان للجودة على الإطلاق أو مع خسارة لا تذكر.
بسبب هذه المزايا ، فإن الإشارات الرقمية موجودة في كل مكان اليوم في أنظمة تخزين البيانات ومعالجتها. كل الذاكرة الحديثة رقمية. لقد اختفت وسائط التخزين التناظرية (مثل الكاسيت وما إلى ذلك) منذ فترة طويلة.
أدوات قياس الجهد التناظري والرقمي:
ولكن حتى الإشارات الرقمية لها عيوبها.لا يمكن نقلها مباشرة كما هي ، لأن الإرسال يتم عادة من خلال الموجات الكهرومغناطيسية المستمرة. لذلك ، عند إرسال واستقبال الإشارات الرقمية ، من الضروري اللجوء إلى لتعديل إضافي و من التناظرية إلى الرقمية التحويليعد النطاق الديناميكي الأصغر للإشارات الرقمية (نسبة أكبر قيمة إلى أصغر قيمة) ، بسبب تكميم القيم على طول الشبكة ، من عيوبها الأخرى.
هناك أيضًا مناطق لا غنى فيها عن الإشارات التناظرية. على سبيل المثال ، لن يُقارن الصوت التناظري أبدًا بالرقمي ، لذا فإن مكبرات الصوت والتسجيلات الأنبوبية لم تخرج عن الموضة بعد ، على الرغم من وفرة تنسيقات تسجيل الصوت الرقمي بأعلى معدلات أخذ العينات.