초보자 경고 : 저는 전기 기술자가 아니고 전기 공학을 한 적이 없습니다.
디지털과 아날로그 신호의 차이점에 대해 읽을 때마다 다음과 같은 그래픽이 일반적으로 첨부됩니다.
아래 그림을 잠시 살펴보십시오 (Digital Signal). 내가 가장 잘 이해하기 위해, 전류는 연속적이므로, 그러한 경우 어떤 매체에서도 그런 방식으로 흐를 방법이 없습니다. 다시 말해, "사각 파"는 없습니다.
정확히 무엇을 묘사합니까?
전압이 장벽을 통과하거나 그 아래로 떨어질 때마다 해석입니까? 즉, 전압이 임의로 선택된 임계 값보다 높으면 "높음"으로 간주하지만 그렇지 않으면 "낮음"으로 간주합니까?
제발, 이것이 항상 가능하지는 않지만 평신도가 이해할 수있는 방식으로 대답하려고 노력하십시오.
답변:
기본적으로 전기적 관점에서 볼 때 모든 "디지털"신호는 구형파의 근사치입니다. 특히 상승 및 하강 시간이 제한되어 있습니다.
고속에서는 이론이 원하는만큼 멋지게 보이기 어려울 수 있습니다. 신호가 여전히 디지털로 감지되도록 (즉, 수신기가 끔찍한 모양의 신호에 완전히 혼동되지 않도록) 소위 아이 다이어그램 (일명 아이 패턴 )은 여러 샘플에 대한 특성을 측정하는 데 사용됩니다.
많은 표준 (예 : USB 및 그렇지 않은 것)은이 다이어그램에 허용되는 일부 특성을 정의합니다.
아이 패턴 / 다이어그램은 단지 두 개의 [전압] 레벨로 제한되지 않습니다. 여러 개의 개별 출력 레벨 이있는 경우에도 적용 가능 합니다. 예를 들어 트위스트 페어를 통한 기가비트 이더넷 (1000BASE-T)은 2 개가 아닌 5 개의 서로 다른 전압 레벨을 사용합니다.
전압이 어떤 장벽을 통과하거나 그 아래로 떨어질 때마다 우리의 해석입니까? 즉, 전압이 임의로 선택된 임계 값보다 높으면 "높음"으로 간주하지만 그렇지 않으면 "낮음"으로 간주합니까?
기본적으로 그렇습니다. 그것이 작동하는 방식입니다. "1"과 "0"에 대한 일부 전압 임계 값은 일부 표준에 의해 결정됩니다.
디지털 신호는 이진 입니다. 그들은 당신이 부르고 싶은 것이 무엇이든간에 두 가지 상태-켜짐 또는 꺼짐, 높음 또는 낮음, 위 또는 아래 만 있습니다. 추론 한대로 값이 높은 것으로 간주되는 임계 값과 값이 낮은 것으로 간주되는 임계 값이 있습니다. 디지털은 트랜지스터를 완전히 켜거나 끄는 방식으로 매우 간단합니다.
아날로그 신호는 측정하는 양과 유사 합니다. 예를 들어, 계량 저울은 부하에 비례하는 전압을 제공 할 수 있습니다 (예 : 0 ~ 200kg 부하의 경우 0 ~ 10V). 다른 예는 마이크 다이어프램에 영향을 미치는 음압에 따라 달라지는 마이크의 신호입니다. 이 경우 주파수는 사운드의 피치에 따라 달라지고 진폭은 라우드니스에 따라 달라집니다.
어떻게 든 당신은 약간의 혼란을주었습니다. 내가 도울 수 있는지 보자.
"디지털 신호"와 관련하여 해당 용어가 적용되는 수준이 두 개 이상 있습니다. 시간이 지남에 따라 변하는 지속적인 값인 아날로그 신호에 대한 아이디어를 얻는 것 같습니다.
디지털 "아날로그"(말장난 용서)는 대신 일련의 숫자 값입니다. 각 숫자 값은 특정 시점에 해당하며 일반적으로 해당 지점은 일정한 시간 간격으로 이격됩니다. 또한 프로세스에 사용할 수있는 숫자 값의 범위가 있으며 일반적으로 2의 거듭 제곱입니다. 예를 들어 값을 나타내는 방식이 이진 단어 인 경우 8 비트의 256 개 값 또는 16 비트의 65,536 개의 값입니다.
이제 방금 설명한 것은 추상화입니다. 누군가가 선택한 경우 세마포어 깃발을 흔들며 디지털 신호를 전달할 수 있습니다. 그러나 대신 비트 당 하나의 도체가 병렬로 배열 된 전기 신호 세트를 통해 디지털 신호를 나타내도록 선택한 경우, 각 신호는 실제로 다른 신호에서 제안한 것처럼 아날로그 신호입니다. 그런 다음 해당 신호를 생성하고 그에 따라 수신 / 디코딩하는 것이 전자 제품의 역할입니다.
또한 각 값의 각 비트를 순서대로 전송하여 병렬 대신 디지털 신호를 직렬로 전송할 수 있습니다. 사용중인 많은 비트 가치 대신 단일 도체를 통해이 작업을 수행 할 수 있으며 여기서도 언급했듯이 "1"을 나타 내기 위해 하나의 "높은"전압 또는 전류를 사용하는 것보다 복잡한 방식이 있습니다. "0"또는 "거짓"을 나타내는 "true"및 "낮음"또는 0 전압 또는 전류.
그리고 당신은 정확합니다-아날로그 신호는 결코 즉각적인 변화를 가질 수 없습니다; 이것에 대한 이유는 많으며 여기에 모두 들어 가지 않을 것입니다. 도체의 전류 변화는 항상 자신을 저항합니다 (Faraday의 방정식에서 바로 따릅니다). 그러나 실제로 디지털 회로를 설계 할 때는 상태 간 전환이 중요하지 않은 전환 간 간격의 길이에 비해 충분히 짧아야한다는 아이디어가 있습니다. 예를 들어 이더넷 케이블을 너무 오래 사용하면 이러한 가정이 실패하기 시작합니다.
디지털 신호는 아날로그 신호를 "제곱 사물"로 표현하고 싶지 않기 때문에 디지털 신호에서 1을 볼 때 anlog singal에서 높은 진폭과 같지 않지만 진폭의 높이를 숫자로 다른 시간 (이진 형식). 따라서 많은 이진수는 진폭의 높이를 특정 시간으로 나타내려고합니다.
BBC 에서이 그림을 고려하십시오 :
위의 그래프는 아날로그 형식입니다. 그로부터 매 초마다 값이 취해 지지만 (초당 최대 40mio. 배 이상이 될 수 있습니다). 이 값은 아날로그 신호의 진폭 높이입니다.
우리가 가치를 가질 때 그것을 "단계"라고하자.
각 단계에서 진폭의 높이가 기록됩니다. 높이는 숫자이며 0과 1로 표시 될 수 있습니다 (예 : 10은 1010 임).
1 초당 더 많은 값을 측정할수록 더 많은 데이터를 저장 / 전송해야하며이 아날로그 신호의 결과 디지털 형식이 더 정확 해집니다.
또한 값이 클수록 디지털 형식도 더 정확 해집니다. (예를 들어, 0에서 10까지의 값을 취할 때 10 개의 값만 있습니다. 정확하지는 않습니다.이 디지털 신호를 아날로그 신호로 재 변조 할 때 곡선은 "좋지 않습니다". 그러나 우리는 값을 취할 때 0에서 16000까지는 훨씬 더 정확합니다.) 또한 각 단계마다 더 많은 비트를 저장해야합니다.
각 단계에서 64 비트를 저장하고 1 초에 한 번 단계를 수행하면 64 비트 / 초가 저장됩니다. 각 단계에서 32Bit를 저장하고 1 초에 두 번 단계를 수행하면 64Bit / s도 저장됩니다. 각 단계마다 16 비트를 저장하고 1 초에 4 번 단계를 수행하면 64 비트 / 초도됩니다.
디지털 신호를 전달하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어 "진폭 변조"라고하는 "전압 변경"을 그래프로 표시합니다 (물론 절대 완벽한 사각형은 아닙니다!). 진폭 변조는 높은 진폭 (고전압)으로 1, 낮은 진폭으로 0이 있다는 것을 독신 적으로 의미합니다.
Frequence Modulation (무선 통신에 사용되는 FM-고주파수는 1, 낮은 주파수는 0) 또는 이더넷 및 기타 여러 장치에서 사용되는 펄스 진폭 변조와 같은 변조 기술이 있습니다!