تعد الإشارات التناظرية والرقمية أشكالًا مختلفة من الإشارات، ويتم استخدام الإشارات لنقل المعلومات بين الأجهزة، حيث تتمثل الإشارة التناظرية في موجة مستمرة تتغير خلال فترة زمنية، أما الإشارة الرقمية فهي منفصلة في الطبيعة .
الفرق الأساسي بين الإشارة التناظرية والإشارة الرقمية هو أن الإشارة التناظرية تمثل بموجات جيبية، في حين أن الإشارة الرقمية تمثل بموجات مربعة، وبالتالي يمكننا معرفة بعض الاختلافات بين الإشارة التناظرية والإشارة الرقمية .
مقارنة بين الإشارات الرقمية والإشارات التناظرية
تتغير الإشارة التناظرية باستمرار خلال فترة زمنية، في حين تكون الإشارة الرقمية موجة منفصلة تحمل المعلومات بتمثيل ثنائي، وتمثل الإشارة التناظرية بواسطة موجة جيبية، في حين يتم تمثيل الإشارة الرقمية بواسطة موجات مربعة .
أما عن الوصف الخاص بكل من الإشارات الرقمية و الإشارات التناظرية يتم وصف الإشارة التناظرية من حيث السعة الفترة أو التردد والمرحلة ، أما يتم وصف الإشارة الرقمية بمعدل وفواصل ، كما أن الإشارة التناظرية لا يوجد لها مدى ونطاق ثابت ، بينما تحتوي الإشارة الرقمية على أرقام محددة .
من حيث التشويه، نجد أن الإشارة التناظرية أكثر عرضة للتشويه بينما الإشارة الرقمية أقل عرضة للتشويه. ومن أهم أمثلة الإشارة التناظرية هو الصوت البشري وهو أفضل مثال للإشارة التناظرية، بينما الإشارات المستخدمة في الحواسيب والإنترنت هي إشارات رقمية .
تعريف الإشارة التناظرية
الإشارة التناظرية هي نوع من أشكال الموجة المستمرة التي تتغير بمرور الوقت ، ويتم تصنيف الإشارة التناظرية إلى إشارات بسيطة ومركبة ، والإشارة التناظرية البسيطة هي موجة جيبية لا يمكن تحللها أكثر ، ومن ناحية أخرى يمكن أن تتحلل إشارة تمثيلية تناظرية مركبة إلى موجات جيبية متعددة .
تُصف الإشارة التمثيلية التناظرية باستخدام السعة والفترة والتردد والمرحلة، حيث يمثل علامات السعة أقصى ارتفاع للإشارة، ويمثل التردد المعدل الذي تتغير به الإشارة، أما المرحلة فتمثل موقع الموجة بالنسبة للوقت الصفر .
تعتبر الإشارات التناظرية إشارات غير مستقرة من حيث التأثر بالضوضاء، وبالتالي يتم تشويهها وخفض جودة الإرسال، حيث يختلف نطاق القيم في الإشارة التناظرية التمثيلية .
تعريف الإشارة الرقمية
تحمل الإشارات الرقمية معلومات مثل الإشارات التناظرية، ولكنها تختلف إلى حد ما عن الإشارات التناظرية، حيث أن الإشارة الرقمية غير مستمرة وهي إشارة زمنية منفصلة، وتحمل الإشارة الرقمية معلومات أو بيانات في النموذج الثنائي، وهي إشارة رقمية تمثل المعلومات في شكل بتات .
يمكن أن تتحلل الإشارة الرقمية إلى مزيد من الموجات الجيبية البسيطة التي تسمى التوافقيات ، وكل موجة بسيطة لها سعة مختلفة وتردد ومرحلة ، ويتم وصف الإشارة الرقمية مع معدل بت والفاصل الزمني بت ، حيث أن بت الفاصل الزمني يصف الوقت الذي يتطلبه إرسال بت واحد ، ومن ناحية أخرى يصف معدل البت تردد الفاصل الزمني للبت .
تتميز الإشارة الرقمية بأنها أكثر مقاومة للضوضاء، وبالتالي فإنها تواجه نسبة قليلة من التشويهات، ويسهل نقل الإشارات الرقمية وتكون أكثر موثوقية مقارنةً بالإشارات التناظرية، وتتميز الإشارة الرقمية بأنها تمتلك مجموعة محدودة من القيم .
الاختلافات الرئيسية بين الإشارات التناظرية والرقمية
تمثل الإشارة التناظرية موجة مستمرة تستمر في التغيير خلال فترة زمنية، ومن ناحية أخرى، تمثل الإشارة الرقمية موجة غير متواصلة تحمل المعلومات بتنسيق ثنائي ولها قيم منفصلة .
تُمثل الإشارة التناظرية دائمًا بواسطة الموجة الجيبية المستمرة، في حين تُمثل الإشارة الرقمية بموجات مربعة .
عند الحديث عن الإشارة التناظرية، نشير إلى نصف سلوك الموجة فيما يتعلق بالسعة أو الفترة أو التردد، ومرحلة الموجة. وعند الحديث عن الإشارات المنفصلة، نشير إلى نصف سلوك الموجة فيما يتعلق بمعدل البت وفاصل البت .
يتميز نطاق الإشارة التناظرية بعدم ثباته، بينما يتم تحديد نطاق الإشارة الرقمية ويكون محدودًا .
تعتبر الإشارة التناظرية أكثر عرضة للتشويش بسبب الضوضاء، في حين تتميز الإشارة الرقمية بالحصانة والمناعة إزاء الضوضاء، ونادرًا ما تواجه أي تشويه .
تنقل الإشارة التناظرية البيانات على شكل موجة، بينما تنقل الإشارة الرقمية البيانات في نموذج ثنائي أي بتات (بايت).
أحسن مثال للإشارة التناظرية هو صوت الإنسان، وأحسن مثال للإشارة الرقمية هو نقل البيانات في الحاسوب .
نحن نعيش في عالم يمكن وصفه بأنه عالم تمثيلي، حيث يوجد عدد لا حصر له من الألوان التي يمكن استخدامها لطلاء أي شيء يحيط بنا، وهناك عدد لا حصر له من النغمات التي يمكننا سماعها، وكذلك عدد لا حصر له من الروائح التي يمكننا شمها. والمشترك بين كل هذه الإشارات التناظرية هو أن لديها إمكانيات لانهائية .
تتعامل الأشياء والإشارات الرقمية في عالم محدود القيم، مما يعني وجود مجموعة محدودة من القيم الممكنة .
الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية
تتمثل معظم المكونات الإلكترونية الأساسية، مثل المقاومات والمكثفات والثنائيات والترانزستورات ومضخمات الصوت التشغيلية، بإشارات تناظرية تمثيلية بطبيعتها، وتكون الدوائر التي تم بناؤها من مزيج من هذه المكونات عادة ما تكون تناظرية .
الدوائر التناظرية
تستطيع الدوائر التناظرية أن تكون تصميمات أنيقة للغاية مع العديد من المكونات، أو يمكن أن تكون بسيطة للغاية كما في حالة تجميع مقاومتين لإنتاج مقسم جهد. عموما، على الرغم من أن تصميم الدوائر التناظرية يكون أكثر صعوبة من تلك التي تنفذ نفس المهمة بطريقة رقمية، إلا أنه يتطلب نوعا خاصا من معالج الدوائر التناظرية لتصميم أجهزة استقبال إشارات راديو تمثيلية أو شواحن بطارية تمثيلية .
الدوائر التناظرية أكثر عرضة للضوضاء والتباينات الصغيرة غير المرغوبة، وقد يؤدي التغيير الطفيف في مستوى الجهد لإشارة تمثيلية إلى أخطاء كبيرة عند معالجتها .
الدوائر الرقمية
تعمل الدوائر الرقمية باستخدام إشارات رقمية منفصلة ، وعادة ما تكون هذه الدوائر مصنوعة من مزيج من الترانزستورات والبوابات المنطقية ، وفي المستويات العليا ، ميكروكنترولر أو رقائق الحوسبة الأخرى ، وتعمل معظم المعالجات سواء كانت معالجات كبيرة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو صغيرة دقيقة في المجال الرقمي .
تعتمد الدوائر الرقمية على استخدام مكونات مثل البوابات المنطقية أو الدوائر المتكاملة الرقمية الأكثر تعقيداً. وتستخدم الدوائر الرقمية عادة مخطط ثنائي للإشارات الرقمية، وتحدد هذه الأنظمة فولتين مختلفين كمستويين منطقيين مختلفين .
على الرغم من أن تصميم الدوائر الرقمية أسهل بشكل عام، إلا أنها تكون عادةً أغلى قليلاً من الدوائر التناظرية التي تؤدي نفس المهام .
لا يعد من الأمور النادرة رؤية مزيج من المكونات الرقمية والتناظرية في دوائر الإلكترونيات، حيث إن المتحكمات الدقيقة التي تستخدم عادة في الدوائر الرقمية تتضمن أحيانًا دوائر داخلية تسمح لها بالتفاعل مع الدوائر التناظرية .
بعد فهم الفرق بين الإشارات التناظرية والرقمية، يجب أن ندرك أن العمل مع الميكروكنترولر أو أي إلكترونيات تعتمد على المنطق يعني العمل في المجال الرقمي معظم الوقت، وإذا كنت ترغب في قياس الضوء أو درجة الحرارة أو الاتصال بجهاز تحكم مع مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار الأخرى، ستحتاج إلى معرفة كيفية تحويل الجهد التمثيلي الذي ينتجه هذه الأجهزة إلى قيم رقمية .