Diferencia entre señales analógicas y digitales

Diferencia Principal - Señales Analógicas vs. Digitales

Cosa análoga y digital son dos formas que se utilizan para transferir señales. La principal principal entre señales analógicas y digitales es que, en señales analógicas, la señal puede tomar ningún valor dentro de un rango dado mientrasen señales digitales, la señal solo puede representar uno de un conjunto discreto de valores.

¿Qué son las señales analógicas?

Las señales analógicas son señales que pueden tomar cualquier valor en una escala continua. Puede haber un rango para los valores que puede tomar la señal, pero dentro de este rango, la señal podría representar cualquier valor. Una señal analógica varía de forma continua y suave con el tiempo, ya que la cantidad que está registrando cambia de valor.

Como ejemplo de una señal analógica, considere un disco de vinilo. Cuando se reproduce música en un estudio, los micrófonos captan variaciones en la presión del aire debido al sonido y convierten estos cambios en la presión del aire en un cambio de voltaje en un circuito eléctrico. El voltaje también varía continuamente cada vez que varía el sonido. El circuito eléctrico está conectado a una aguja, que se mueve según el voltaje. Cuando la aguja se mueve, crea surcos en una laca. Más tarde, estos surcos se transfieren a un disco de vinilo. Las variaciones en los surcos son continuas y estas variaciones corresponden a las variaciones continuas del sonido original. Cuando se reproduce música en un disco de vinilo, una aguja en el reproductor se mueve a lo largo de las ranuras y convierte sus movimientos en una señal eléctrica continua. La señal se puede transmitir a un altavoz, y el altavoz puede hacer que su membrana se mueva de un lado a otro de acuerdo con la señal que recibe.

Una ampliación de un disco de vinilo que muestra surcos que varían continuamente, que son capaces de producir una señal continua.

Dado que las señales analógicas varían continuamente con el tiempo, se dice que tienen un resolución infinita. Es decir, una señal analógica puede transmitir un cambio que ocurre en un período de tiempo infinitesimalmente pequeño. Sin embargo, todavía se puede introducir ruido, lo que deteriorará la calidad de la señal con el tiempo.

¿Qué son las señales digitales?

En una señal digital, la señal solo puede tomar un conjunto de valores discretos. La señal en sí también es discontinua, cambiando su valor a intervalos de tiempo. Las computadoras personales son buenos ejemplos de dispositivos que utilizan señales digitales. Dado que las computadoras se comunican usando "bits" de 1 y 0, y debido a que hay un número finito de bits que se pueden procesar en un tiempo determinado, una computadora no puede manejar una señal continua. En cambio, una señal debe "descomponerse" en una forma digital. Esto implica primero muestreo la señal analógica en diferentes momentos. Entonces, la señal es cuantificado: es decir, para cada intervalo de tiempo, a la señal se le da un valor discreto aproximado para representar la señal original. Los intervalos de tiempo involucrados son a menudo muy pequeños, por lo que no podemos notar la diferencia (¡una canción o un video escuchado en una computadora parece continuo!)

Cuanto mayor sea el conjunto discreto de valores que podría tomar la señal digital, más cerca estará la señal de la forma analógica original. El término resolución indica en cuántos valores se puede descomponer una señal. Por ejemplo, una conversión de 1 bit solo puede tomar dos valores: 0 o 1. Con una conversión de 2 bits, la señal podría tomar 4 valores diferentes (00, 01, 10, 11). El número de valores que podría tomar una señal digital varía según los dos elevados al número de bits utilizados. Cuanto mayor sea el número de bits utilizados, mejor será la resolución.

Conversión de la señal analógica continua (rojo) a una señal digital discreta (azul). A la izquierda, la conversión se ha realizado utilizando 2 bits, creando así 4 niveles diferentes que podría tomar la señal digital. A la derecha, se utilizan 3 bits. Por lo tanto, la señal se puede representar mediante 8 niveles diferentes. Esta señal tiene una resolución más alta y está “más cerca” de la señal analógica original.

La siguiente imagen muestra una imagen ampliada de la superficie de un disco compacto (CD). En un CD, los datos se graban como una serie de pits y baches. Cada hoyo o golpe corresponde a un 0 o un 1, por lo que la señal producida cuando se lee un CD es digital. Compare estas variaciones en el CD con las variaciones más continuas que se encuentran en un disco de vinilo (arriba).

Hoyos y protuberancias en la superficie de un CD (ampliados usando un microscopio de fuerza atómica)

Con el tiempo, una señal digital también puede adquirir ruido. Sin embargo, es más fácil separar el ruido usando un proceso conocido como regeneración.

Diferencia entre señales analógicas y digitales

Naturaleza de la señal

Un Señal analoga puede tomar cualquier valor en un rango dado.

A señal digital sólo puede tomar uno de un conjunto discreto de valores.

Resolución

Señales analógicas tienen una resolución infinita.

señales digitales tienen una resolución finita, que depende del número de bits utilizados para transmitir datos.

Eliminación de ruido

Es difícil eliminar el ruido en señales análogas. El ruido puede acumularse con el tiempo.

En señales digitaleses mucho más fácil eliminar el ruido.

Imagen de cortesía

“Una toma macro de ritmos de grabación, con variaciones claramente visibles”. por Shane Gavin (Trabajo propio) [CC BY 2.0]a través de Wikimedia Commons

“Resolución de 2 bits con cuatro niveles de cuantificación…” por Hyacinth (Trabajo propio) [CC BY-SA 3.0]a través de Wikimedia Commons (Modificado)

“Resolución de 3 bits con ocho niveles de cuantificación…” por Hyacinth (Trabajo propio) [CC BY-SA 3.0]a través de Wikimedia Commons (Modificado)

“micrografía de un CD-ROM realizada con un microscopio de fuerza atómica (modo deflexión)” de freiermensch (Trabajo propio) [CC BY-SA 3.0]a través de Wikimedia Commons

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