アナログ、ディスクリート、デジタル信号

物理量は、その値変化の性質により、定数 (固定値が 1 つだけある場合)、離散 (2 つ以上の固定値を持つことができる場合)、またはアナログ (無限の値を持つことができる場合) になります。これらすべての量はデジタル化できます。

アナログ信号

アナログ信号は、時間軸に対して各時点で定義された一連の値の連続線で表すことができる信号です。アナログ信号の値はどの瞬間においても任意であるため、一般に、一種の連続関数 (変数としての時間に依存) または時間の区分的連続関数として表すことができます。

アナログ信号は、たとえば、電磁マイクや真空管音響アンプのコイルによって生成されるオーディオ信号と呼ぶことができます。そのような信号は連続的であり、その値（電圧または電流）は時点で互いに大きく異なるためです。いつでも。

次の図は、このタイプのアナログ信号の例を示しています。

アナログ値は、特定の制限内で無限のさまざまな値を持つことができます。それらは継続的であり、その値は急激に変化することはありません。

アナログ信号の例: 熱電対はアナログ温度値を送信します。 プログラマブルロジックコントローラーへ、ソリッドステートリレーを使用して電気オーブン内の温度を制御します。

離散信号

信号が特定の瞬間にのみランダムな値をとる場合、そのような信号は離散と呼ばれます。実際には、均一な時間グリッド上に分散された離散信号が使用されることがほとんどで、そのステップはサンプリング間隔と呼ばれます。

離散信号は、サンプリングの瞬間にのみ特定の非ゼロ値をとります。つまり、アナログ信号とは異なり、連続的ではありません。音声信号から一定のサイズの小さな部分を一定の間隔で切り出した場合、そのような信号を離散信号と呼ぶことができます。

以下は、サンプリング間隔 T でこのような離散信号を生成する例です。信号値自体ではなく、サンプリング間隔のみが測定されることに注意してください。

離散信号は 2 つ以上の固定値を持ちます (値の数は常に整数で表されます)。

2 つの値の単純な離散信号の例: リミット スイッチのアクティブ化 (機構の特定の位置でのスイッチ接点の切り替え)。リミット スイッチからの信号は、接点が開いている (動作なし、電圧なし) と接点が閉じている (動作あり、電圧あり) の 2 つのバージョンでのみ受信できます。

デジタル信号

離散信号がいくつかの固定値（特定のピッチのグリッド上に配置できる）のみを取り、それらを一連の量子量として表すことができる場合、そのような離散信号はデジタルと呼ばれます。つまり、デジタル信号は時間間隔だけでなくレベルによっても量子化された離散信号です。

実際には、離散信号とデジタル信号は多くの問題で識別され、コンピューティング デバイスを使用してサンプルとして簡単に決定できます。

この図は、アナログ信号に基づいてデジタル信号を形成する例を示しています。デジタル信号値は中間値を取ることができず、垂直グリッド内の特定の整数のステップのみを取ることに注意してください。

デジタル信号はコンピューティング デバイスのメモリに簡単に記録および書き換えられ、精度を損なうことなく読み取られコピーされるだけですが、アナログ信号の書き換えには常に、たとえ重要ではないにせよ、情報の一部が失われます。

デジタル信号処理により、品質を全く損なうことなく、または損失を無視して計算操作を実行できるため、非常に高性能のデバイスを得ることが可能になります。

これらの利点により、今日のデータ ストレージおよび処理システムではデジタル信号が普及しています。現代の記憶はすべてデジタルです。アナログ記憶媒体 (カセットなど) はとうの昔に使われなくなっています。

アナログおよびデジタル電圧測定器:

しかし、デジタル信号にも欠点があります。通常、連続した電磁波を介して送信されるため、そのままでは送信できません。したがって、デジタル信号を送受信する場合は、 追加の変調へ と アナログからデジタルへの変換... ネットワークに沿った値の量子化により、デジタル信号のダイナミック レンジ (最大値と最小値の比) が小さくなることも、デジタル信号の欠点の 1 つです。

アナログ信号が不可欠な分野もあります。たとえば、アナログサウンドはデジタルと比較されることは決してないため、最高のサンプリングレートを備えたデジタルオーディオ録音フォーマットが豊富にあるにもかかわらず、真空管アンプと録音はまだ時代遅れになっていません。