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Autor Tópico: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico  (Lida 1241 vezes)

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Offline edeweld

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Olá a todos,

Estou a ler "Curso de Electrônica Digital" do Newton C. Braga. Esta revista já é de 2003  ;D
Nas primeira páginas ele ensina o sistema binário (coisa que ainda tenho que treinar bem para conseguir ver o Matrix sem legendas  ;D) hehhe

Nas primeiras páginas ele apresenta o termo "discreto". Já tinha lido esse termo mas aplicado desta maneira "componentes discretos" (Coisa que ainda quero definir melhor, mas para outro tópico).
Num dos trechos ele diz "A electrônica digital trabalha com sinais que só podem assumir valores discretos ou inteiros - A electrônica analógica trabalha com sinais que podem ter qualquer valor entre dois limites".

O que aprendi na escola é que um sinal analógico pode ser: 5V, 5.1V, 5.5V... 6V!
Um sinal digital já apenas assume um alcance entre 5V ou 6V.

Segundo o priberam https://www.priberam.pt/dlpo/discreto a palavra discreto apresenta várias definições. A que penso que se enquadra no assunto é "Que se manifesta por sinais separados."

Segundo o wikipédia https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_digital: "Normalmente com os dedos só é possível contar valores inteiros. Por causa dessa característica, a palavra digital também é usada para se referir a qualquer objeto que trabalha com valores discretos. Ou seja, entre dois valores considerados aceitáveis existe uma quantidade finita de valores aceitáveis."

Que por sua vez me leva à matemática discreta https://pt.wikipedia.org/wiki/Matem%C3%A1tica_discreta onde diz: "O nome se refere ao fato de tratar-se de funções cujas imagens possuem valores que não variam gradualmente como em funções contínuas, mas assumem valores distintos abruptamente com a mudança do elemento do domínio considerado."

Acho que esta última definição conclui bem o que é um sinal analógico e um sinal digital. O que acham?
Mas mesmo a assim a palavra discreto continua a fazer-me confusão! Mas discreto porque?! A definição de "discreto" aplicada a valores que variam em função de determinado incremento (ex: 5V passa para 6V -> incremento de 1V) não faz sentido na minha cabeça!  :-\ :o

Obrigado pela ajuda

[UPDATE]
Uma vez coloquei esta questão a um professor, que me disse "é discreto porque o sinal vai subindo ou descendo em pequenos e bem definidos incrementos ou decrementos! Enquanto que o analógico varre todo os valores do alcance numérico do sistema de numeração em causa!"
Posso aceitar isto como resposta válida?
« Última modificação: 24 de Março de 2017, 15:16 por edeweld »

Offline senso

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #1 em: 24 de Março de 2017, 16:13 »
Digital abstractamente tem dois valores, high/ligado e low/desligado, se é um sistema que usa -2v(ECL usa tensões negativas e é estupidamente rápido), se é 0.7, 0.9,1.1v,1.3v,1.7v,2.1v,3.3v,5v pouco interessa para o sistema porque o que lhe interessa é se um sinal está ligado ou desligado, se pensares em bits ou é 0 ou é 1, não tens um bit com valor 0.5.

Analógico, é variável, pensa numa lampada, com um interruptor ou está HIGH(ligada) ou LOW(desligada), se lhe meteres um dimmer agora estás no mundo analógico e tens montes de opções(intensidade de luz neste caso), entre o HIGH e o LOW.
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Online jm_araujo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #2 em: 24 de Março de 2017, 16:17 »
Edit:Depois de ler e reler e meter 20 edits, acho que já entendi o teu problema. Um sinal discreto e um sinal digital não são a mesma coisa. Ler o que escrevi depois da tua "quote" lá em baixo.

Essa é das complicadas. Depois de percebido é mais fácil de entender do que se está a falar do que explicar, mas vou tentar na mesma.

A definição mais aproximada é a  seguinte: "9. [Matemática]  Que tem natureza, unidades ou elementos distintos ou não contínuos."

Um sinal analógico é continuo, para variar entre 2 valores tens de passar obrigatoriamente por todos os valores intermédios.

Um sinal discreto é um sinal analógico que foi removida essa continuidade e passas a ter níveis discretos. Tanto se pode estar a falar em termos teóricos para ajudar em cálculos matemáticos, quer em termos práticos como é o caso de um sinal digitalizado. Por exemplo se tiveres uma ADC  (Conversor analógico para digital) de 8 bits, o sinal contínuo analógico vai passar a estar representado por um de 256 valores (28). Perdes parte da informação, mas é muito mais fácil de lidar com ele no domínio digital (fazer operações sobre esses valores). Podes voltar a converter em sinal analógico com uma DAC, mas vai ser sempre uma aproximação. A matemática que falei atrás é muitas vezes para ajudar a decidir se a informação que se perde é aceitável ou não.

Citar
O que aprendi na escola é que um sinal analógico pode ser: 5V, 5.1V, 5.5V... 6V!
Um sinal digital já apenas assume um alcance entre 5V ou 6V.
Aqui acho que estás a misturar um "sinal discreto" com um "sinal digital"... não é bem a mesma coisa.

Em lógica digital binária (zeros e uns) os sinais tem valores de tensão definidos para os dois níveis lógicos, que dependem da família lógica, mas o mais habitual é um valor em torno a 0V para o lógico 0 e em torno a 5V para o nível 1 (mas que podem ser outras tensões. Hoje 3.3V é cada vez mais comum).
Um sinal dicreto é facilmente representado no domínio digital e por isso é que aparecem muitas vezes misturados, mas não é a mesma coisa.

O termo "discreto" não é só aplicado a sinais, mas também ao tempo.
Com o tempo discreto é semelhante. Em vez de ter o tempo contínuo, fazes uma amostragem periódica e lidas só com esses dados, ignorando o que se passou entre as 2 amostras.
« Última modificação: 24 de Março de 2017, 16:25 por jm_araujo »

Offline Njay

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #3 em: 24 de Março de 2017, 17:33 »
Um sinal digital é um sinal discreto, porque só pode tomar um valor de um conjunto limitado de valores possíveis, dentro de um certo intervalo; na prática o tamanho deste conjunto é limitado, podemos enumerar, identificar todos os valores que dele fazem parte, ou seja todos os valores que o sinal pode tomar.

Os valores que um sinal analógico pode tomar são contínuos e portanto infinitos, mesmo dentro de um certo intervalo, logo não se podem enumerar um a um.

Tens um sinal X. Podes escrever num caderno todos os seus possíveis* valores? Se sim, é discreto, caso contrário é analógico.


*"Possíveis" no sentido de "que têm um significado no contexto de interesse"; um sinal digital em lógica de 5V pode ficar com 2.5V, mas esse valor não tem significado nesta aplicação, se ocorrer, é provavelmente (embora não necessariamente :)) um bug.

Offline SerraCabo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #4 em: 24 de Março de 2017, 20:41 »
Talvez se possa acrescenter que um sinal analógico representa algo directamente, um sinal digital é uma analógico que representa uma grandeza digital que representa outro valor analógico de valor de alguma forma pré-definido.

A primeira vantagem do segundo em relação ao primeiro é a imunidade total (simplificando) ao ruído, desde que ele não ultrapasse amplitudes preocupantes. O primeiro é sempre atingido irremediavelmente pelo ruído, podendo apenas tentar minimizar-se as  consequências dele.

O digital aumenta a complexidade mas apenas aparentemente, porque embora implique elevado número de (digamos) transístores, é mais fácil de domesticar porque cada transístor apenas deve estar ligado ou desligado. Em algo analógico, um único transístor pode estar ligado, desligado, ligado a 18.04456%, 26.4%, 85.0654%, etc, etc, mas há sempre uma imprecisão em cada valor que decorrente de não ser absolutamente nada imune ao ruído.

O ruído é uma coisa que existe na natureza e que chateia tudo e todos :)

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Offline artur36

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #5 em: 24 de Março de 2017, 21:03 »
Talvez se possa acrescenter que um sinal analógico representa algo directamente, um sinal digital é uma analógico que representa uma grandeza digital que representa outro valor analógico de valor de alguma forma pré-definido.
Ficou um bocadito confuso, consegues clarificar?

Citar
A primeira vantagem do segundo em relação ao primeiro é a imunidade total (simplificando) ao ruído, desde que ele não ultrapasse amplitudes preocupantes. O primeiro é sempre atingido irremediavelmente pelo ruído, podendo apenas tentar minimizar-se as  consequências dele.
O ruído é uma coisa que existe na natureza e que chateia tudo e todos :)
Em indústria usam-se sinais analógicos transmitidos em forma de corrente (4-20mA normalmente) e não tensão especialmente por serem imunes a ruído, como o controlo da corrente é feito sempre em loop fechado pelo transdutor o ruído que afecte o sinal é compensado quase instantaneamente pelo transdutor. Estes sinais nos dias de hoje serão mais discretos (segundo a vossa definição de discreto) do que analógicos pois os transdutores actuais são digitais logo a resolução de saída tem uma resolução limitada por permitirem muito mais funcionalidades...

Realmente o ruído é uma chatice dos diabos mas nas aplicações mais normais na área da automação industrial já está dominado à muito, cumpram-se as regras de boas práticas e os problemas serão quase inexistentes.

Offline SerraCabo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #6 em: 24 de Março de 2017, 21:09 »
"por serem imunes a ruído"

Não existe tal coisa. Uma determinada tecnologia analógica pode ser mais imune ao ruido, mas apenas mais imune.

SC
[/quote]
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Offline SerraCabo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #7 em: 24 de Março de 2017, 21:39 »
Caro Artur36,

Se pegar numa pilha e lhe medir a tensão com suficiente precisão verá que tem ruído.

Eu suponho que única forma de eliminar o ruído numa coisa analógica implica arrefecê-la até ao zero absoluto.

Um sistema digital é, intrinsecamente, imune ao ruído. Tem uma resolução limitada mas é imune ao ruído.

Por que pensa que se inventaram os CDs?

SC
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Offline senso

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #8 em: 24 de Março de 2017, 22:06 »
Here we go, ainda por cima para o pior sitio possivel..
As tuas colunas reproduzem audio digital?
Nunca vi um altifalante digital, mas se calhar, vou ver hoje o primeiro...
CD foi introduzido por muitas razões, agora que não tem ruido...
O que não falta é ruido num cd, salva-se a montanha de error prediction que tenta acertar nos bits que lhe faltam a cada meia duzia de samples..
E tens ruido, e muito, a começar nos filtro de convulsão usados nos dac's e adc..

Um loop de corrente será imune a ALGUNS tipos de ruido, não é imune a tudo, ruido comum vai-se acoplar, e quanto pico acima da tensão máxima que o driver do loop é capaz de fornecer vai alterar bastante o sinal.
Avr fanboy

Offline SerraCabo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #9 em: 24 de Março de 2017, 22:44 »
Caro Artur36



À esquerda na imagem acima está um smile sem ruído, à direita com ruído.  Pegando apenas no smile da direita, jamais o caro conseguirá reconstituir o da esquerda.



Suponha agora que acima à esquerda está a transposição do smile limpinho para o domínio digital. Apesar do 'digital' acima à direita ter 6x mais ruído que o smile da direita, partindo apenas do 'digital' da direita o caro não terá qualquer dificuldade em reconstituir o 'digital' da esquerda.

Por que pensa que os códigos de barras são digitais? E no entanto são pintados com tinta normal, como a bonecada analógica.

Como eu dizia:

Talvez se possa acrescenter que um sinal analógico representa algo directamente, um sinal digital é uma analógico que representa uma grandeza digital que representa outro valor analógico de valor de alguma forma pré-definido.

SC

PS. Se o 'digital' da esquerda é a tradução do smile da esquerda para o domínio digital (o que implica a retroversão naturalmente em sentido contrário), sendo possível reconstruir o digital da esquerda partindo do digital ruidoso, é possível voltar à imagem limpa partindo do 'digital' com ruído.
« Última modificação: 24 de Março de 2017, 22:59 por SerraCabo »
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Offline Njay

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« Última modificação: 25 de Março de 2017, 23:39 por Njay »

Offline Njay

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #11 em: 24 de Março de 2017, 23:14 »
Se tiveres um alto-falante com 16 bobinas cuidadosamente escolhidas, podes reproduzir directamente audio digital de 16 bits :) . Não sei como funciona isto na prática, mas foi uma vertente já estudada anteriormente. Se não temos isto hoje em dia é provavelmente porque é mais barato e preciso construir a electrónica para a conversão do que o alto-falante com parâmetros magnéticos de precisão.

Online jm_araujo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #12 em: 25 de Março de 2017, 00:19 »
* Hoje em dia devem estar a fazer pelo menos 40Gbit/s ou 100Gbit/s
Completly offtopic*:
100Gb em canais de DWDM de 50GHz de largura, mais de 80 canais por fibra (numero exato depende do modelo do equipamento e do fornecedor). As distâncias máximas dependem de muitos fatores mas já podem chegar aos milhares de km sem regeneração (sair do ótico para digital e voltar ao ótico).
Para mim o incrível é que os 100Gb são modulados e desmodulados de forma coerente, com constelações complexas como QAM, à semelhança do que se consegue fazer com sinais RF,  mas quase tudo no domínio ótico em vez de elétrico, e a juntar mutiplexagem de sinais com polarizações óticas ortogonais. A dispersão crómatica deixou de ser problema (pode-se fazer uma rede só para 100G sem usar compensadores de dispersão), mas há outros parâmetros da fibra que começaram a ser mais críticos como a dispersão de polarização (PMD).
Claro que establecer um canal de 100Gb só o preço das cartas de tráfego é semelhante ao de um carro topo de gama.
E não é em papers ou laboratório, já há algumas dezenas de canais instalados e a cursar tráfego em Portugal.


* - falo com conhecimento prático desses equipamentos. O meu trabalho (o que me paga as contas) é em engenharia de redes de transmissão ótica, há já quase 20 anos. É uma área engraçada, mas ao mesmo tempo é um nicho muito pequeno que quase toda a gente desconhece. Se tiverem curiosidade sobre o tema é só perguntarem que partilho dentro do que sei e posso.


Offline Njay

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #13 em: 25 de Março de 2017, 00:36 »
<offtopic>
Eheheh... aqueles sistemas que falei também eram agregados num outro de DWDM que fazia ou 80 ou 160 canais, já não me lembro. Se estás há 20 anos talvez já tenhas mexido em coisas que também têm a minha mãozinha, transponders, agregadoras e regeneradoras do Surpass hiT7500 (tanto quanto sei venderam principalmente para a AT&T), 7300, MSI e outros mais antigos e mais modernos que já não me lembro, incluindo pelo menos 1 sistema de acesso além destes de transporte. Ainda trabalhei num módulo óptico de 40G e quando bazei da Califórnia, há 9 anos, os doutorados lá da chafarica estavam a bulir no 100G.
</offtopic>

Offline SerraCabo

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Re: Entender o que é um sinal discreto (digital) versus sinal analógico
« Responder #14 em: 25 de Março de 2017, 09:37 »
Trabalhei uns 30 anos com uma coisa semelhante no domínio analógico: o sinal PAL integralmente gravado analogicamente, em FM, em fitas magnéticas.

Outra coisa muito interessante eram os TBCs (Time Base Correctors), tanto analógicos como digitais. Os analógicos eram uma maravilha de desenho (mas os digitais eram melhores e mais baratos).

Outra coisa muito interessante eram as linhas de atraso analógicas de 64us a cristal piezoeléctrico (surface wave).

Outra coisa analógica também interessante, os sinais que circulavam nos cabos triax:

(Power não é apenas a intensidade dos sinais é a alimentação DC ou AC 50Hz - conforme os modelos)

Outra coisa interessante, os sinais analógicos com compressão em tempo (CDTM) dos gravadores Betacam:
http://www.deckhand.com/content/pdf/Sony-UVW-1800.pdf
(Tenho um gravador destes)

Tudo isto está morto e planeio fazer uma colecção de vídeos sobre estas coisas

SC

« Última modificação: 25 de Março de 2017, 10:11 por SerraCabo »
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