2. Наведіть приклади аналогового та цифрового зображення величин. Проаналізуйте переваги та недоліки кожного.

Уся електроніка, в основному, працює з електричними сигналами, хоча на сьогодні усе частіше використовуються і світлові сигнали, інтенсивність яких змінюється з часом.

При передачі інформації за допомогою електричних сигналів часто використовують спосіб перетворення якогось носія інформації (сигналу) в електричний сигнал – струм чи напругу. Наприклад, при телефонному зв’язку коливання тиску повітря на мембрану мікрофона перетворюються на коливання струму. У динаміку цей струм викликає коливання дифузора, які, у свою чергу, збуджують звукові хвилі. У телебаченні напруженість поля електромагнітної хвилі пропорційна до яскравості точки зображення, що в даний момент передається. Також можливі ситуації, коли величина струму чи напруги, яка є пропорційною до вимірюваної величини, подається у вигляді відхилення стрілки амперметра чи вольтметра на певний кут.

Такий спосіб відображення застосовують не тільки до електричних величин. Так, наприклад, кут відхилення стрілки манометра чи барометра пропорційний до вимірюваного тиску, а у випадку секундоміра – до часу, що минув.

Останнім етапом перетворення аналогової інформації на цифрову є кодування сигналу, тобто подання числа, отриманого на етапі квантування сигналу, у вигляді умовного кодового символу. При передачі цифрової інформації у вигляді електричних сигналів такими символами можуть бути групи імпульсів струму чи напруг. Наприклад, у коді Морзе використовують імпульси двох типів – короткі (крапки) і довгі (тире), загальна кількість яких у різних літерах та цифрах може бути різною. Більш зручним для передачі інформації у вигляді електричних сигналів є код Бодо, у якому кожне кодове «слово» складається з певної кількості однакових прямокутних імпульсів. Одне таке «слово» відрізняється від іншого тим, що певні імпульси у «слові» пропущені. Якщо кодове «слово» складається з 5 імпульсів, то з них можна побудувати 32 неповторних комбінацій, а якщо з 6 імпульсів – 64 комбінації. Такої кількості комбінацій достатньо, що закодувати усю абетку, десять арабських цифр та ряд допоміжних знаків.

Можна стверджувати, що в природі практично усі сигнали – аналогові, тобто у певних межах вони неперервні. Саме тому перші електронні пристрої були аналоговими. Проте аналогові сигнали та аналогова електроніка, що з ними працює, мають багато недоліків, пов’язаних саме з аналоговою природою сигналів.

Справа в тому, що аналогові сигнали дуже чутливі до дії різноманітних паразитних сигналів – шумів, завад та спотворень. Крім того, при обробці сигналів (наприклад, при підсиленні чи фільтрації) спотворюється ще й їхня форма – через не ідеальність електронних пристроїв. А при передачі сигналів на великі відстані та при тривалому зберіганні вони ще й послаблюються (плюс до всього варто врахувати, що усі шуми, завади та спотворення принципово не можна точно аналітично розрахувати, тому точно описати поведінку аналогових пристроїв неможливо. До того ж з часом параметри усіх аналогових пристроїв змінюються через старіння елементної бази, тому характеристики таких пристроїв не залишаються постійними).

На відміну від аналогової, головною перевагою цифрової форми подання інформації є її висока стійкість до завад, шумів та спотворень. Невеликі відхилення від дозволених значень не спотворюють цифровий сигнал, і заваду, звичайно якщо вона менша за амплітуду імпульсу, легко відокремити простим обмеженням. Цифрові сигнали допускають значно складнішу та багатоступінчасту обробку, значно триваліше зберігання без втрат та більш якісну передачу, ніж аналогові. Поведінку цифрових пристроїв завжди можна абсолютно точно розрахувати та передбачити. Цифрові пристрої значно повільніше старішають, оскільки невелике відхилення параметрів ніяким чином не впливає на їхнє функціонування. Цифрові пристрої легше проектувати та налагоджувати. Імпульсно-цифровий спосіб передачі інформації широко використовується в звукозаписі, відеозаписі та телебаченні. Цифровий спосіб подання інформації є «рідною мовою» для ЕОМ та побудованих на їхній основі автоматизованих систем збирання, обробки, передачі та відображення інформації.

Проте у цифрових сигналів є один істотний недолік. Справа у тому, що на кожному із своїх дозволених рівнів цифровий сигнал повинен залишатися хоча б протягом якогось мінімального часового інтервалу, інакше його неможливо буде розпізнати. А аналоговий сигнал може приймати будь-яке своє значення протягом нескінченно малого проміжку часу. Можна сказати й інакше: аналоговий сигнал визначений у будь-який момент часу, а цифровий – тільки у виділені моменти часу. Тому максимальна швидкодія аналогових пристроїв завжди принципово більша, ніж у цифрових.