pregunta general sobre señales analógicas y digitales

Básicamente, desde un punto de vista eléctrico, cada señal "digital" es, como usted dice, solo una aproximación de una onda cuadrada. En particular, tendrá tiempos de ascenso y caída finitos.

A altas velocidades, puede ser difícil asegurar que se vea tan bien como la teoría quiere. Para garantizar que la señal aún se detecte como digital (es decir, el receptor no se confunda por completo con una señal horriblemente configurada), el llamado diagrama de ojo (también conocido como patrón de ojo ) se utiliza para medir sus características en varias muestras.

Muchosestándares(porejemplo,USByquéno)definenalgunascaracterísticasaceptablesparaestediagrama.

Tengaencuentaqueunpatrón/diagramadeojonoestárestringidoasolodosniveles[devoltaje].Tambiénesaplicablecuandotienecualquiernúmerodenivelesdesalidadiscretos.Porejemplo,GigabitEthernetsobreparestrenzados(1000BASE-T)utilizanodos,sino5nivelesdevoltajediferentes.

  

¿Essolonuestrainterpretacióncuandoelvoltajepasaalgunabarreraocaedebajodeella?Esdecir,cuandoelvoltajeestáporencimadeunumbralelegidoarbitrariamente,loconsideramos"alto" pero, de lo contrario, lo consideramos "bajo".

Básicamente, sí, así es como funciona, algunos umbrales de voltaje para lo que es "1" y lo que es "0" se deciden según algún estándar.

señales digitales son binarias . Solo tienen dos estados: encendido o apagado, alto o bajo, arriba o abajo, como se quiera llamar. Como ha deducido, hay un umbral por encima del cual el valor se considera alto y otro umbral por debajo del cual el valor se considera bajo. Lo digital es muy simple de hacer con los transistores ya sea activándolos o desactivándolos por completo.

Las señales analógicas son análogas a la cantidad que están midiendo. Por ejemplo, una báscula de pesaje puede emitir un voltaje proporcional a la carga, por ejemplo, de 0 a 10 V para una carga de 0 a 200 kg. Otro ejemplo es la señal de un micrófono que varía con la presión del sonido que afecta al diafragma del micrófono. En este caso, la frecuencia variará con el tono del sonido y la amplitud variará con la intensidad.

De alguna manera has captado un poco de confusión; déjame ver si puedo ayudarte.

Cuando se trata de "señales digitales", hay más de un nivel en el que se aplica ese término. Parece que tienes la idea de señales analógicas, un valor continuo que cambia con el tiempo.

El "analógico" digital (perdón por el juego de palabras) es, en cambio, una serie de valores numéricos; cada valor numérico corresponde a un punto en el tiempo y, por lo general, los puntos están espaciados en intervalos de tiempo regulares. Además, hay un rango de valores numéricos disponibles para el proceso y, por lo general, se trata de una potencia de dos, por ejemplo, 256 valores para ocho bits o 65,536 valores para 16 bits, si la forma en que se representan los valores es mediante palabras binarias.

Ahora, lo que acabo de describir es una abstracción; una señal digital puede ser transmitida agitando banderas de semáforo si alguien así lo elige. Pero si, en cambio, elegimos representar una señal digital a través de un conjunto de señales eléctricas dispuestas un conductor por bit en paralelo, entonces cada una de esas señales es de hecho una señal analógica, como sugerían otras aquí. Es el trabajo de la electrónica, entonces, generar esas señales y recibirlas / decodificarlas en consecuencia.

Además, puede transmitir señales digitales en serie en lugar de en paralelo enviando cada bit de cada valor en secuencia; puede hacer esto con un solo conductor en lugar de lo que valga la cantidad de bits que esté utilizando y, como también se ha dicho aquí, hay esquemas que son más complejos que el uso de un solo voltaje o corriente "alto" para indicar "1" o "verdadero" y un "bajo" o voltaje o corriente cero para indicar "0" o "falso"

Y tiene razón: una señal analógica nunca puede tener un cambio instantáneo; Las razones para esto son muchas y no las analizaré todas aquí, excepto una: los cambios en la corriente en un conductor siempre se resisten (esto se sigue de las ecuaciones de Faraday). Pero en la práctica, cuando se diseñan circuitos digitales, la idea es que la transición entre estados sea lo suficientemente corta en relación con la longitud del intervalo más pequeño entre transiciones, lo que no importa. Esa suposición comienza a fallar cuando se utiliza un cable Ethernet demasiado largo, por ejemplo.

La señal digital no quiere representar la señal analógica como "cosas cuadradas", por lo que cuando ves un 1 en una señal digital no es equivalente a una amplitud alta en el anlogal, pero quiere representar la altura de La amplitud a diferentes tiempos como un número (pero en formato binario). Tantos números binarios quieren representar la altura de la amplitud a un tiempo específico.

Considera esta imagen de la BBC:

Elgráficoanterioreslaformaanalógica.Apartirdeeso,setomaunvalorcadasegundo(peroestopuedeaumentarhasta40millonesdevecesporsegundoymuchomás).Estevaloreslaalturadeamplituddelaseñalanalógica.

Llamémoslo"paso" cuando tomamos el valor.

En cada paso, se registra la altura de la amplitud. La altura es un número, que se puede representar como 0 y 1 (por ejemplo, 10 sería 1010).

Verá, cuantos más valores medimos cada segundo, más datos se deben guardar / transmitir y más preciso será el formato digital resultante de esta señal analógica.

Además, cuanto mayor sea el valor, más preciso será también el formato digital resultante. (Por ejemplo, cuando tomamos valores de 0 a 10, solo hay 10 valores, no muy precisos. Cuando remodulamos esta señal digital en una analógica, la curva no sería muy "buena". Pero cuando tomamos valores de 0 a 16000, esto será mucho más preciso. También se deben guardar más bits aquí en cada paso.

Si guarda 64 bits en cada paso y el paso se realiza una vez por segundo, guarda 64 bits / s. Si guarda 32 bits en cada paso y el paso se realiza dos veces por segundo, también guarda 64 bits / s. Si guarda 16 bits en cada paso y el paso se realiza 4 veces por segundo, también tiene 64 bits / s.

Hay muchas formas de transmitir una señal digital. Por ejemplo, por "cambio de voltaje" que se llama "modulación de amplitud", que se muestra en el gráfico (pero, por supuesto, ¡NUNCA es un cuadrado perfecto!). La modulación de amplitud solo significa que usted dice que hay un 1 por una alta amplitud (alto voltaje) y un 0 por un bajo.

Existen otras técnicas de modulación, como la modulación de frecuencia (FM que se usa con las radios, indica un 1 con una frecuencia alta y un 0 con una baja) o la modulación de amplitud de pulso que se usa en Ethernet, ¡y muchas más!