电子信号是将信息从一个系统传送到另一个系统的通道。例如,通过USB电缆从手机连接到笔记本电脑。信号可以用模拟或数字两种方式在设备之间传输。让我们从定义这些术语开始。
模拟系统模拟物是另一种事物的表现形式;一种表示某些或其它输入的输出。
想想有指针的钟。手由某种机械装置驱动,显示时间的流逝或时间的模拟。动圈电压表指向表盘表面上的数字,表示施加电压的模拟值。雨量计里的水量是那天降雨量的模拟值。
所以在一个通信系统中,我们可以说模拟信号代表了某种信息,这些信息通常是通过交流波形在系统上留下的。
例如,麦克风在一根模拟歌手声音的电缆上产生电压,并将其传输到放大器。模拟信号在电平上是无限变化的,因此,具有很高的精确度。AM和FM无线电信号是模拟通信系统的一个例子。当在通信系统中使用时,这些变化的电压可以看作是交流载波的频率、相位或振幅的变化或调制。
数字系统另一方面,数字系统是以二进制格式传输或显示原始源的表示。只使用1和0,不使用中间值。
回到时钟的例子,在数字时钟中,有一个晶体方波振荡器以每秒32768次的速度运行。如果我们用数字分频器除以2 15次,我们得到1Hz或1秒滴答声。这个滴答声以60的倍数计算,给我们分钟和小时。然后这些单元被多路复用到LED或LCD显示器上,给我们传统的数字时钟。
但是,像这样的数字信息如何通过电线或空气传输?
二进制字是由一个接一个地发送的一系列1和0组成的。字长通常为8位,但可以更大。一组位可以称为一个字节,半个字节称为半字节。将添加一些额外的位以启用校验等错误检查。例如,在网络和因特网中,字可以被分组成具有目的地地址的分组。
如果距离很短,则表示此数据的二进制字一次一位地输入到导线中。我们可以说,如果先发送代表数据最不重要部分的位,那么这就是LSB或最不重要的位。换一种方法,你首先得到MSB或最高有效位。
调制和调制解调器如果电线很长或者需要接电话线怎么办?还是需要无线传输?
由于导线的电容和电感,输入导线的数字开关位转换将很快退化并丢失。所以答案是使用调制解调器,它的名字来自调制器解调器。调制解调器(如果是FSK或频移键控)有两种稳定的频率状态。
假设它在1000Hz下稳定,输入为零,1出现。在线路或无线电链路的另一端,解调器对频率变化做出响应,并输出1和0。但是有很多种调制方式;FSK,问。PSK等。
你可能会争辩说,电线上的信息现在是一个模拟信号。但是由于它没有振幅信息,所以它很容易被放大,并且可以去除任何振幅型噪声。
20年前,大多数电话、收音机和电视系统基本上都是基于模拟的,但现在正被数字系统所取代。
二进制字节的大小取决于所需的精度类型。因为只有两种状态开或关,我们可以说,对于一个8位字(或字节),有28或256种可能的状态。准确度表示为1/256*100或0.4%,非常适合大多数需要。但是如果把这个数加倍到16位,我们将有65536种可能性,或者精确到1/65536*100或0.0015%。
模拟与数字的优缺点模拟 | 数字 |
易退化和噪音 | 对噪音相当免疫 |
易于加工 | 更难 |
最适合音频和视频 | 可用于任何一个 |
同时信道数量有限 | 可以同时拥有大量的频道 |
高错误概率 | 低错误概率 |
加密和安全很困难 | 加密和安全很容易 |
用于多信道的频分复用 | 用于多信道的时分复用 |
同步很困难 | 同步更容易 |
用正弦波表示 | 用方波表示 |
低带宽 | 高带宽 |
具有更高的密度,可以代表更精确的定义,几乎无限的局限于噪音地板 | 信息密度完全取决于字节大小 |
如今,看到一个纯粹的模拟或数字系统是不寻常的。两种技术不可避免地结合在一起,每个系统都有自己的位置。