¿Se puede llamar a la señal digital como una especie de señal analógica (que contiene solo niveles de voltaje 0 y 1)?

Answer 1

No.

Una señal analógica tiene valores en todos los instantes de tiempo, mientras que una señal digital tiene valores solo en instantes específicos de tiempo. Además, una señal digital tiene solo algunos niveles / amplitudes específicos (como mencionó 0 y 1). Mientras que una señal analógica tiene un continuo de amplitudes. Esta es la diferencia básica entre los dos.

Entonces, su pregunta es ¿qué pasa si representamos la señal digital al decir que toma valores de 1 en algunos instantes específicos de tiempo y en otros momentos es 0?

Bueno, el problema aquí es que para representar esos 1 en instantes específicos de tiempo, necesitará lo que se conoce como función o impulsos delta de Dirac. Estas funciones tienen una amplitud infinita, pero un área finita debajo de ellas (en el límite). Mientras que los 1 tienen amplitud finita. Por lo tanto, no hay forma posible de representarlos como señales analógicas. Además, un sistema físico no puede generar impulsos.

En los sistemas digitales, para representar los 1 (teóricamente, o en forma de ecuaciones), utilizamos lo que se conoce como funciones delta de Kronecker. Sin embargo, estas no son funciones de tiempo continuo y, por lo tanto, no pueden representar señales analógicas.

En términos de realizabilidad, es decir, implementando el sistema en hardware, podemos usar interruptores que activan y desactivan la señal (1 o quizás 5 voltios), dando valores casi instantáneos de 1. Sin embargo, en verdad, un cambio nunca es instantáneo (nuestros procesadores tienen una velocidad de, digamos, 3.2Ghz, todavía tienen un intervalo de muestreo de 0.3125 nanosegundos). Si decimos que no importa, los instantes de tiempo son demasiado pequeños para molestar, bueno, ¡la señal digital aún pierde sus propiedades y ya no puede analizarse como una serie de 0 y 1!

Entonces, teórica o prácticamente, una señal digital nunca puede representarse como una señal analógica de 0 y 1.

Editar: La respuesta anterior se da desde una perspectiva puramente teórica. Como se ha señalado en los comentarios, cuando trabajamos con circuitos digitales, usamos ondas cuadradas de, por ejemplo, 5V / 0V para representar los dos niveles lógicos de 1 y 0, respectivamente. Entonces, en ese sentido, una señal digital puede ser representada por una señal analógica de dos niveles de voltaje diferentes. Sin embargo, por favor no que esto sea solo una representación, y no la señal digital en sí misma. Esto es necesario para tratar con circuitos físicos, que son de naturaleza analógica, en el nivel más bajo.

Gracias por el A2A Shubham Goyal

Answer 2

Si. En un sentido, no hay sistemas digitales puros en uso hoy en día porque los 0 y 1 están invariablemente representados por un fenómeno continuo (o para ser pedante, posiblemente cuantificado dentro de un gran espacio de estado) y, por lo tanto, analógico. En otras palabras, utilizamos fenómenos analógicos del mundo real para modelar y representar información digital. Los fenómenos analógicos son cosas como el voltaje, el flujo magnético, la reflexión diferencial o la carga en un pozo potencial.

Hay un buen ejemplo de la construcción esencialmente analógica de las puertas lógicas. Ciertos tipos de chips de puerta lógica CMOS se pueden sesgar en la operación del amplificador analógico lineal con bastante facilidad; aplica un voltaje de polarización CC a mitad de camino a la entrada. Pero normalmente se usan como dispositivos de encendido / apagado con, por ejemplo, amplitudes nominales de 0 y 5 voltios dentro y fuera para representar 0 y 1 respectivamente. Los chips integrados modernos a gran escala a menudo usan una oscilación de voltaje mucho más baja, menos de 1 voltio de 0 a 1, para acelerar la transición entre niveles y particularmente para reducir la disipación de potencia.

Los sistemas digitales del mundo real no hacen la transición de inmediato, sino que tardan en cambiar de 0 a 1 o de 1 a 0. Los elementos de almacenamiento también necesitan un tiempo de “configuración / retención” donde los datos deben estar presentes antes y / o después del evento de almacenamiento tiene lugar. Los sistemas del mundo real también son susceptibles a la fluctuación de fase del reloj, que es esencialmente un fenómeno analógico.

Answer 3

No veo por qué no.

En realidad, “no existe una señal digital con solo niveles de voltaje 0 y 1”. La razón es que la forma de onda requería salto / caída vertical. Por lo tanto, una señal digital perfecta que coincida con su descripción es probable solo para algunas aplicaciones macroscópicas.

Además, en un par de años (incluso hoy), es inevitable que las señales ‘digitales’ muestren un fuerte comportamiento analógico (por ejemplo, 5 nm; 2020).

Teniendo en cuenta un cable conductor simple, incluso está construido con material especial para defender la electromigración, este cable es en realidad una línea de transmisión en un proceso de 5 nm: inmediatamente, los conceptos convencionales en la teoría ckt, como KVL, se rompen.

Answer 4

Bueno, tal vez. Aunque la utilidad de tal idea puede ser baja, dependiendo del título de su trabajo.

En las décadas de 1940 y 1950, el entrenamiento del Almirantazgo para técnicos utilizó el nombre de amplificadores sobreimpulsados para circuitos lógicos, como el circuito Eccles-Jordan (un flip-flop bipolar) o el integrador Miller (un generador de impulsos o retraso de tiempo). Esta fue una descripción útil de cómo se construyó el circuito, con válvulas termoiónicas, resistencias de alto valor y retroalimentación de CC. Agregó poca comprensión una vez que se comprendió la función, y nada a la idea de combinar funciones.

El comportamiento analógico de los bordes rápidos (como la exposición de ondas cuadradas) debe entenderse al diseñar el sistema de transmisión, como los enlaces de datos en serie o los planos posteriores de la computadora. Los fenómenos de dispersión, reflexión de onda incidente, terminación de línea, uso de histéresis para discriminar señales entrantes, ancho de banda de línea; son todos de ingeniería analógica. La razón por la que las interfaces del disco duro pasaron de ser paralelas a serias fue porque resultaba imposible controlar la distorsión y la fluctuación causadas en tantas transmisiones paralelas.

El límite de velocidad en los relojes de microprocesador es completamente un efecto analógico; la velocidad está limitada por el tiempo que lleva consumir portadores minoritarios al desaturar los transistores, y el tiempo para descargar la capacitancia parásita de las líneas de bus dentro del chip y afuera. Es una medida de cuán sorprendente es el comportamiento de los circuitos lógicos de que la capacitancia parásita de unos pocos nanómetros de enrutamiento sea importante.

Pero los programadores de computadoras no saben nada de toda la confusión análoga debajo del capó. Todo eso lo han hecho de antemano personas con un par de órdenes de magnitud más inteligentes.

Debe abandonar la idea de que existen los ‘niveles de voltaje 0 y 1’ en el dominio analógico. Hay un número infinito de niveles intermedios, como verá si pega un ‘alcance’ en las líneas de señal y observa el rápido tiempo de subida, el sonido y el sobreimpulso en la parte superior e inferior. 0 y 1 son solo etiquetas aplicadas a partes de la forma de onda. No son voltajes en sí mismos. En RS232C, por ejemplo, la lógica 1 está por debajo de -3.6V y la lógica 0 está por encima de + 3.6V