Analoge versus digitale Elektronik – Kommunikation und Navigation

By | September 23, 2022

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Elektronische Geräte repräsentieren und manipulieren reale Phänomene durch die Verwendung elektrischer Signale. Elektronische Schaltungen sind für eine Vielzahl von Manipulationen ausgelegt. Analoge Darstellungen sind stetig. Ein Aspekt eines elektrischen Signals wird proportional zu dem realen Element modifiziert, das dargestellt wird. Beispielsweise fließt durch ein Mikrofon Strom, der sich ändert, wenn Ton angelegt wird. Die Art und Stärke der Veränderung des elektrischen Signals ist charakteristisch für den Schall, der in das Mikrofon eingebracht wird. Das Ergebnis ist, dass Ton, ein reales Phänomen, elektronisch dargestellt wird. Es kann dann bewegt, verstärkt und von einem elektrischen Signal zurück in Ton umgewandelt und von einem Lautsprecher im ganzen Raum oder auf der ganzen Welt übertragen werden.

Da der Stromfluss durch das Mikrofon kontinuierlich ist, modifiziert der Ton kontinuierlich das elektrische Signal. Auf einem Oszilloskop ist ein analoges Signal eine kontinuierliche Kurve. [Figure 1] Ein analoges elektrisches Signal kann modifiziert werden, indem die Amplitude, Frequenz oder Phase des Signals geändert werden.

Grundlagen der Elektronik
Abbildung 1. Ein auf einem Oszilloskop dargestelltes analoges Signal ist eine kontinuierliche Kurve

Eine digitale elektronische Darstellung eines realen Ereignisses ist diskontinuierlich. Die wesentlichen Merkmale des kontinuierlichen Ereignisses werden als eine Reihe diskreter inkrementeller Werte erfasst. Elektronisch sind diese repräsentativen Abtastungen aufeinanderfolgende Ketten von Spannungs- und Nichtspannungssignalen. Sie können in elektronischen Schaltungen transportiert und manipuliert werden. Wenn die Stichproben ausreichend klein sind und mit hoher Häufigkeit auftreten, kann das reale Phänomen so dargestellt werden, dass es kontinuierlich erscheint.

Lärm

Ein wesentlicher Vorteil digitaler Elektronik gegenüber analoger Elektronik ist die Rauschunterdrückung. Rauschen ist jede Veränderung des dargestellten realen Phänomens, die nicht beabsichtigt oder erwünscht ist. Betrachten Sie die Funktionsweise eines Mikrofons, wenn Sie Geräusche verstehen. Eine kontinuierliche analoge Spannung wird durch ein Sprachsignal modifiziert, was dazu führt, dass sich die kontinuierliche Spannung proportional zur Lautstärke und zum Ton des Eingangstons ändert. Die Spannung reagiert jedoch und ändert sich auf jeden Eingang. Daher modifizieren auch Hintergrundgeräusche die kontinuierliche Spannung ebenso wie elektrostatische Aktivität und Schaltungsfehler. Diese Änderung durch ein Phänomen, das nicht der beabsichtigte Modifikator ist, ist Rauschen.

Während der Verarbeitung von digitalisierten Daten gibt es wenig oder keine Signalverschlechterung. Das reale Phänomen wird in einer binären Codefolge dargestellt. Eine Reihe von Einsen und Nullen wird elektronisch als Folge von Spannung oder Nullspannung erzeugt und durch Verarbeitungsstufen geführt. Es ist relativ immun gegen äußere Veränderungen, wenn es einmal etabliert ist. Wenn ein Signal in der Nähe des eingestellten Spannungswerts liegt, wird es als diese Spannung betrachtet. Wenn das Signal nahe Null ist, wird es als keine Spannung angesehen. Kleine Variationen oder Modifikationen von unerwünschten Phänomenen werden ignoriert. Abbildung 2 zeigt eine analoge Sinuswelle und eine digitale Sinuswelle. Jede unerwünschte Spannung verändert die analoge Kurve. Die digitalen Schritte werden nicht durch kleine Fremdeingaben modifiziert. Entweder Spannung oder keine Spannung.

Grundlagen der Elektronik
Abbildung 2. Analoge Signale sind kontinuierliche Spannungen, die durch alle externen Ereignisse modifiziert werden, einschließlich derer, die nicht erwünscht sind und als Rauschen bezeichnet werden. Digitale Signale sind eine Reihe von Spannungen oder keine Spannungen, die ein gewünschtes Ereignis darstellen

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