Ψηφιακό σήμα

Ο όρος ψηφιακό σήμα αναφέρεται σε περισσότερες από μια έννοιες. Μπορεί να αναφέρεται σε ένα σήμα διακριτού χρόνου το οποίο μπορεί να πάρει συγκεκριμένες (διακριτές) τιμές στον άξονα του χρόνου. Σε αυτή τη περίπτωση μιλάμε για ένα σήμα το οποίο παράγεται μέσω μιας μεθόδου ψηφιακής διαμόρφωσης και θεωρείται περισσότερο ως αναλογικό σήμα (δηλ. ένα επεξεργασμένο αναλογικό σήμα για τη μετατροπή του σε ψηφιακό). Μπορεί επίσης να αναφέρεται στην κυματομορφή ενός σήματος συνεχούς χρόνου σε ένα ψηφιακό σύστημα το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί σε μια αλληλουχία από bits. Σε αυτή τη περίπτωση μιλάμε για ένα εξ ολοκλήρου ψηφιακό σήμα.

 Ένα αναλογικό σήμα είναι μια χρονικά μεταβαλλόμενη τιμή δεδομένων ή όπως είναι ο ορισμός του, μια ομαλά μεταβαλλόμενη τιμή ηλεκτρικής τάσης ή έντασης ρεύματος (δηλ. ένα σήμα με πλάτος χρονικά μεταβαλλόμενο) η οποία μπορεί να περιγραφεί από μια μαθηματική συνάρτηση, με το χρόνο να αποτελεί την ανεξάρτητη και την τιμή του σήματος, κάθε χρονική στιγμή, την εξαρτημένη μεταβλητή. Ένα διακριτό σήμα είναι το αποτέλεσμα που παίρνουμε μέσω της μεθόδου της δειγματοληπτικής μείωσης από το αρχικό αναλογικό σήμα: δηλαδή, η τιμή των δεδομένων σημειώνεται ανά τακτά χρονικά διαστήματα (π.χ. μικροδευτερόλεπτο) και όχι συνεχώς (όπως είναι εκ φύσεως τα μηχανικά κύματα). Αν οι ατομικές τιμές του σήματος αντί να μετρηθούν επακριβώς, επάνω στον άξονα του χρόνου, είναι εναρμονισμένες με κάποια ορισμένη ακρίβεια, τότε η ροή δεδομένων που προκύπτει είναι το ψηφιακό σήμα. Η διαδικασία προσέγγισης αυτής της ακρίβειας (δηλ. μιας συγκεκριμένης τιμής), μέσα από ένα σταθερό αριθμό ψηφίων (δηλ. bit) ονομάζεται ψηφιοποίηση. Σε γενικές γραμμές, ένα ψηφιακό σήμα είναι ένα ψηφιοποιημένο σήμα διακριτού χρόνου. Το διακριτό σήμα είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας ενός αναλογικού σήματος με τη μέθοδο της δειγματοληπτικής μείωσης. Η Ψηφιακή Επανάσταση έχει αυξήσει κατακόρυφα τη χρήση ψηφιακών σημάτων. Οι περισσότερες-αν όχι όλες, οι σύγχρονες συσκευές ειδικότερα αυτές που συνδέονται στους υπολογιστές, χρησιμοποιούν ψηφιακά σήματα για την αναπαράσταση σημάτων τα οποία παραδοσιακά αναπαρίστανται ως σήματα συνεχούς χρόνου. Κινητά τηλέφωνα, συσκευές αναπαραγωγής βίντεο και ήχου, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές είναι μερικά παραδείγματα. Σχεδόν σε όλες τις εφαρμογές, τα ψηφιακά σήματα αναπαριστώνται μέσω των δυαδικών αριθμών, έτσι ώστε να μπορούν να μετρηθούν σε bit. Επειδή 7 bits (δυαδικά ψηφία) μπορούν να καταγράψουν 128 διακριτές τιμές (0 έως 127), αυτό το σύστημα είναι το πιο ικανό από οποιοδήποτε άλλο για να εκφραστεί ένα τεράστιο πλήθος τιμών. Τόσο στους υπολογιστές όσο και σε οποιοδήποτε άλλο ψηφιακό σύστημα, η κυματομορφή του σήματος εναλλάσσεται μεταξύ δύο επιπέδων τάσης(0 και 4,8V) οι οποίες αναπαριστούν αντίστοιχα τις δύο τιμές του δυαδικού συστήματος(0 και 1).Έτσι, αναφερόμαστε σε αυτή τη κυματομορφή ως ψηφιακό σήμα. Παρ' όλο που πρόκειται για μια αναλογική κυματομορφή τάσεως, το ονομάζουμε ψηφιακό διότι εναλλάσσεται μεταξύ δύο σταθερών καταστάσεων. Το σήμα του ρολογιού είναι ένα ειδικό ψηφιακό σήμα το οποίο χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό των ψηφιακών κυκλωμάτων. Στην διπλανή εικόνα φαίνεται η συγκεκριμένη κυματομορφή. Οι λογικές αλλαγές ενεργοποιούνται είτε από την αύξηση είτε από την μείωση του σήματος. Στο διπλανό διάγραμμα βλέπουμε ένα παράδειγμα του πρακτικού παλμού. Έτσι, όταν λέμε: Αύξηση του σήματος : εννοούμε την διαδικασία της μετάβασης από χαμηλή σε υψηλή τάση. Μείωση του σήματος : εννοούμε την διαδικασία της μετάβασης από υψηλή σε χαμηλή τάση. Αναλογικό σήμα