Señales analógicas, discretas y digitales

Cualquier cantidad física por la naturaleza de su cambio de valor puede ser constante (si tiene un solo valor fijo), discreta (si puede tener dos o más valores fijos) o analógica (si puede tener un número infinito de valores). Todas estas cantidades pueden ser digitalizadas.

Señales análogas

Una señal analógica es una señal que se puede representar mediante una línea continua de un conjunto de valores definidos en cada punto en el tiempo con respecto al eje del tiempo. Los valores de una señal analógica son arbitrarios en cualquier instante de tiempo, por lo que generalmente se puede representar como una especie de función continua (dependiendo del tiempo como variable) o como una función de tiempo continua por partes.

Una señal analógica puede llamarse, por ejemplo, una señal de audio generada por una bobina de un micrófono electromagnético o un amplificador acústico de válvulas, porque dicha señal es continua y sus valores (voltaje o corriente) son muy diferentes entre sí en cualquier momento en el tiempo.

La siguiente figura muestra un ejemplo de este tipo de señal analógica.

Los valores analógicos pueden tener una variedad infinita de valores dentro de ciertos límites. Son continuos y sus valores no pueden cambiar a pasos agigantados.

Un ejemplo de una señal analógica: un termopar transmite un valor de temperatura analógico al controlador lógico programable, que controla la temperatura en un horno eléctrico con un relé de estado sólido.

señales discretas

Si una señal asume valores aleatorios solo en ciertos momentos en el tiempo, dicha señal se llama discreta. Muy a menudo, en la práctica, se utilizan señales discretas distribuidas en una cuadrícula de tiempo uniforme, cuyo paso se denomina intervalo de muestreo.

Una señal discreta asume ciertos valores distintos de cero solo en los momentos de muestreo, es decir, no es continua, a diferencia de una señal analógica. Si se recortan pequeñas partes de cierto tamaño de una señal de sonido a intervalos regulares, dicha señal puede llamarse discreta.

A continuación, se muestra un ejemplo de cómo generar una señal tan discreta con un intervalo de muestreo T. Tenga en cuenta que solo se mide el intervalo de muestreo, no los valores de la señal en sí.

Las señales discretas tienen dos o más valores fijos (el número de sus valores siempre se expresa como números enteros).

Un ejemplo de una señal discreta simple para dos valores: activación de un final de carrera (conmutación de los contactos del interruptor en una determinada posición del mecanismo). La señal del interruptor de límite se puede recibir solo en dos versiones: el contacto está abierto (sin acción, sin voltaje) y el contacto está cerrado (hay acción, hay voltaje).

señales digitales

Cuando una señal discreta toma solo algunos valores fijos (que se pueden ubicar en una cuadrícula con un cierto tono) para que puedan representarse como una serie de cantidades cuánticas, tal señal discreta se llama digital. Es decir, una señal digital es una señal discreta que se cuantifica no solo por intervalos de tiempo, sino también por nivel.

En la práctica, las señales discretas y digitales se identifican en una serie de problemas y se pueden determinar fácilmente como muestras utilizando un dispositivo informático.

La figura muestra un ejemplo de formación de una señal digital a partir de una analógica. Tenga en cuenta que los valores de la señal digital no pueden tomar valores intermedios, solo específicos: número entero de pasos en una cuadrícula vertical.

Una señal digital se graba y reescribe fácilmente en la memoria de los dispositivos informáticos, simplemente se lee y se copia sin pérdida de precisión, mientras que reescribir una señal analógica siempre se asocia con la pérdida de una parte, aunque insignificante, de la información.

El procesamiento de señales digitales permite obtener dispositivos con un rendimiento muy alto debido a la ejecución de operaciones computacionales sin pérdida de calidad alguna o con pérdida despreciable.

Debido a estas ventajas, las señales digitales son omnipresentes hoy en día en los sistemas de procesamiento y almacenamiento de datos. Toda la memoria moderna es digital. Los medios de almacenamiento analógicos (como casetes, etc.) desaparecieron hace mucho tiempo.

Instrumentos de medida de tensión analógicos y digitales:

Pero incluso las señales digitales tienen sus inconvenientes.No se pueden transmitir directamente tal cual, ya que la transmisión se suele realizar a través de ondas electromagnéticas continuas. Por lo tanto, al transmitir y recibir señales digitales, es necesario recurrir a a la modulación adicional y conversión de analógico a digital... El menor rango dinámico de las señales digitales (la relación del valor mayor al valor menor), debido a la cuantificación de los valores a lo largo de la red, es otra de sus desventajas.

También hay áreas donde las señales analógicas son indispensables. Por ejemplo, el sonido analógico nunca se comparará con el digital, por lo que los amplificadores de válvulas y las grabaciones aún no han pasado de moda, a pesar de la abundancia de formatos de grabación de audio digital con las frecuencias de muestreo más altas.