الفرق بين الإشارة الرقمية والإشارة التماثلية Digital Signal Vs Analog Signal

اقرأ في هذا المقال


الإشارات التماثلية والرقمية هي أنواع الإشارات التي تحمل المعلومات، ويتمثل الاختلاف الرئيسي بين كلتا الإشارتين في أنّ الإشارات التماثلية لها إشارات كهربائية مستمرة، إلّا أنّ الإشارات الرقمية تحتوي على إشارات كهربائية غير مستمرة، حيث يمكن ملاحظة الاختلاف بين الإشارة التماثلية والرقمية من خلال الأمثلة المختلفة لأنواع مختلفة من الموجات.

ما هي الإشارة Signal؟

الإشارة “Signal”: هي تيار كهرومغناطيسي أو كهربائي ينقل البيانات من نظام أو شبكة إلى أخرى وفي الإلكترونيات غالباً ما تكون الإشارة عبارة عن جهد متغير بمرور الوقت، وهو أيضاً موجة كهرومغناطيسية تحمل المعلومات على الرغم من أنّها يمكن أن تتخذ أشكالًا أخرى، مثل التيار.

هناك نوعان أساسيان من الإشارات المستعملة في الإلكترونيات وهي الإشارات التماثلية والرقمية حيث في الإلكترونيات والاتصالات السلكيةواللاسلكية يُشار إلى أي جهد متغير بمرور الوقت عبارة عن موجة كهرومغناطيسية تحمل المعلومات، كما يمكن أيضاً تعريف الإشارة على أنّها تبديل يمكن الانتباه إليه هو الميزة مثل الكمية.

يعني العمل مع الإلكترونيات التعامل مع الإشارات والمدخلات والمخرجات التماثلية والرقمية، كما يجب أن تتفاعل مشروعات الإلكترونيات مع العالم الحقيقي التماثلي بطريقة ما، ولكن معظم المعالجات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر والوحدات المنطقية هي مكونات رقمية بحتة، وهذان الشكلان من الإشارات يشبهان لغات إلكترونية متنوعة، وبعض مكونات الإلكترونيات ثنائية اللغة والبعض الآخر لا يفهم إلّا واحداً من الاثنين ويعمل به.

ما هي الإشارة التماثلية Analog Signal؟

الإشارة التماثلية “Analog Signal”: هي إشارة مستمرة تمثل فيها الكمية المتغيرة بمرور الوقت متغيراً آخر قائم على الوقت، حيث يعمل هذا النوع من الإشارات مع القيم الفيزيائية والظواهر الطبيعية مثل الزلازل والتردد والبركان وسرعة الرياح والوزن والإضاءة وما إلى ذلك.

1- خصائص الإشارة التماثلية:

  • هذا النوع من الإشارات الإلكترونية متغير بمرور الوقت.
  • القيم الدنيا والقصوى سواء كانت موجبة أو سالبة.
  • يمكن أن تكون دورية أو غير دورية.
  • تعمل الإشارة التماثلية على البيانات المستمرة.
  • دقة الإشارة التماثلية ليست عالية عند مقارنتها بالإشارة الرقمية.
  • يساعدك على قياس القيم الطبيعية أو المادية.
  • شكل ناتج الإشارة التماثلية يشبه المنحنى أو الخط أو الرسم البياني، لذلك قد لا يكون مفيداً للجميع.

2- مزايا الإشارات التماثلية:

  • أسهل في المعالجة.
  • الأنسب لنقل الصوت والفيديو.
  • لها تكلفة منخفضة ومحمولة.
  • تتميز بكثافة أعلى بكثير بحيث يمكنها تقديم معلومات أكثر دقة.
  • ليس من الضروري شراء لوحة رسومات جديدة.
  • يستخدم نطاقاً ترددياً أقل من الأصوات الرقمية.
  • تقديم تمثيل أكثر دقة للصوت.
  • إنّه الشكل الطبيعي للصوت.

3- عيوب الإشارات التماثلية:

  • يميل التماثلية إلى الحصول على إشارة ذات جودة أقل من الإشارات الرقمية.
  • تكلفة السلك التماثلي مرتفعة ولا يسهل حملها.
  • قلة توافر النماذج ذات الواجهات الرقمية.
  • يُعد تسجيل الصوت التماثلي على الشريط مكلفاً للغاية في حالة تلف الشريط.
  • يوفر قيوداً في التحرير.
  • أصبح من الصعب العثور على الشريط.
  • من الصعب جداً مزامنة الصوت التماثلي.
  • الجودة تضيع بسهولة.
  • يمكن أن تتلف البيانات.
  • الكثير من أجهزة التسجيل والتنسيقات التي يمكن أن تصبح مربكة لتخزين إشارة رقمية.
  • يمكن للأصوات الرقمية أن تقطع الموجة الصوتية التماثلية ممّا يعني أنّه لا يمكنك الحصول على إعادة إنتاج مثالية للصوت.
  • يقدم واجهات رديئة متعددة المستخدمين.

ما هي الإشارة الرقمية Digital Signal؟

الإشارة الرقمية “Digital Signal”: هي إشارة تُستخدم لتمثيل البيانات كسلسلة من القيم المنفصلة في أي وقت، كما يمكن أن يأخذ فقط واحدة من عدد ثابت من القيم، حيث يمثل هذا النوع من الإشارات عدداً حقيقياً ضمن نطاق ثابت من القيم.

1- خصائص الإشارات الرقمية:

  • الإشارة الرقمية هي إشارات مستمرة.
  • يمكن معالجة هذا النوع من الإشارات الإلكترونية وإرسالها بشكل أفضل مقارنة بالإشارة التماثلية.
  • الإشارات الرقمية متعددة الاستخدامات، لذا فهي مستخدمة على نطاق واسع.
  • دقة الإشارة الرقمية أفضل من دقة الإشارة التماثلية.

2- مزايا الإشارات الرقمية:

  • يمكن ضغط البيانات الرقمية بسهولة.
  • يمكن تشفير أي معلومات في النموذج الرقمي.
  • تُعد المعدات التي تستخدم الإشارات الرقمية أكثر شيوعاً وأقل تكلفة.
  • تجعل الإشارة الرقمية أدوات التشغيل خالية من أخطاء الملاحظة مثل أخطاء المنظر والتقريب.
  • يتوفر الكثير من أدوات التحرير.
  • يمكنك تحرير الصوت دون تغيير النسخة الأصلية.
  • سهولة نقل البيانات عبر الشبكات.

3- عيوب الإشارات الرقمية:

  • قد يؤدي أخذ العينات إلى فقدان المعلومات.
  • تتطلب “A / D” و”D / A” أجهزة إشارة مختلطة.
  • سرعة المعالج محدودة.
  • يتطلب عرض نطاق أكبر.
  • الأنظمة والمعالجة أكثر تعقيداً.

ملاحظة:“A / D” هي اختصار لـ “Analog to Digital Converter”.

ملاحظة:“D / A” هي اختصار لـ “Digital to Analog Converter”.

الاختلافات الرئيسية بين الإشارات التماثلية والإشارات الرقمية:

  • الإشارة التماثلية هي إشارة مستمرة بينما الإشارات الرقمية هي إشارات منفصلة عن الوقت.
  • يتم الدلالة على الإشارة التماثلية من خلال موجات جيبية، بينما في الإشارة الرقمية من خلال موجات مربعة “∏_∏”.
  • تستخدم الإشارة التماثلية نطاقاً مستمراً من القيم التي تساعدك على تمثيل المعلومات من ناحية أخرى، كما تستخدم الإشارة الرقمية “0” و”1″ المنفصلين لتمثيل المعلومات.
  • عرض النطاق الترددي للإشارة التماثلية منخفض بينما عرض النطاق الترددي للإشارة الرقمية مرتفع.
  • تعطي الأدوات التماثلية أخطاء ملحوظة كبيرة في حين أنّ الأدوات الرقمية لا تسبب أي نوع من أخطاء المراقبة.
  • لا تقدم الأجهزة التماثلية أبداً تنفيذاً مرناً، ولكن الأجهزة الرقمية توفر المرونة في التنفيذ.
  • الإشارات التماثلية ملائمة لنقل الصوت والفيديو، بينما الإشارات الرقمية ملائمة للحوسبة والإلكترونيات الرقمية.

الفرق بين الإشارة التماثلية والرقمية:

الرقمالإشارة التماثليةالإشارة الرقمية
1.الإشارة التماثلية هي إشارة مستمرة تمثل القياسات الفيزيائية.الإشارات الرقمية هي إشارات مفصولة زمنياً يتم إنشاؤها باستخدام التشكيل الرقمي.
2.يشار إليه بموجات جيبية.يتم الإشارة إليه بواسطة الموجات المربعة.
3.يستخدم نطاقاً مستمراً من القيم التي تساعدك على تمثيل المعلومات.تستخدم الإشارة الرقمية “0” و”1″ المنفصلين لتمثيل المعلومات.
4.تعتبر مستشعرات درجة الحرارة وإشارات راديو “FM” والخلايا الضوئية ومستشعر الضوء وشاشة اللمس المقاومة أمثلة للإشارات التماثلية.تُعد أجهزة الكمبيوتر والأقراص المضغوطة وأقراص “DVD” بعض الأمثلة على الإشارات الرقمية.
5.عرض النطاق الترددي للإشارة التماثلية منخفض.عرض النطاق الترددي للإشارة الرقمية مرتفع.
6.تتدهور الإشارات التماثلية بسبب الضوضاء خلال الإرسال بالإضافة إلى دورة الكتابة أو القراءة.نسبياً نظام مناعي ضد الضوضاء دون تدهور أثناء عملية الإرسال ودورة الكتابة أو القراءة.
7.لا تقدم الأجهزة التماثلية أبداً تنفيذاً مرناً.توفر الأجهزة الرقمية المرونة في التنفيذ.
8.إنّها مناسبة لنقل الصوت والفيديو.إنّها مناسبة للحوسبة والإلكترونيات الرقمية.
9.يمكن إجراء المعالجة في الوقت الفعلي وتستهلك نطاقاً ترددياً أقل مقارنة بالإشارة الرقمية.لا تقدم أبداً ضماناً بإمكانية إجراء معالجة الإشارات الرقمية في الوقت الفعلي.
10.عادة ما يكون للأجهزة التماثلية مقياس ضيق في الطرف السفلي ويعطي أخطاء ملحوظة في الملاحظة.لا تتسبب الأدوات الرقمية أبداً في أي نوع من أخطاء الملاحظة.
11.لا تقدم الإشارة التماثلية أي نطاق ثابت.الإشارة الرقمية لها رقم محدد، أي 0 و 1.

ملاحظة:“FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.

ملاحظة:“DVD” هي اختصار لـ “Digital Video Disc”.

المصدر: Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition


شارك المقالة: