analoges Signal zu digitales Signal umwandeln?
Kann mir jemand erklären wie das geht, bzw eine kurze erklärung in die komentare schreiben? Danke in vorraus :)
2 Antworten
Ein analoges Signal ist z.B. eine Tonschwingung. Diese ist im einfachsten Fall eine Sinus-Kurve. (In der Realität ist sie das natürlich nicht, aber jede beliebige Signalform läßt sich aus Sinuskurven darstellen. Das ist hierfür aber nicht wichtig.)
Mal Dir die Kurve auf Papier, mit einer Periodenlänge von 10cm. Jetzt mißt Du beginnend von Null jeden Zentimeter der x-Achse die Höhe der Kurve. Du bekommst eine Folge von Zahlen, erst positiv, dann negativ. Diese Zahlen kannst Du Dir irgendwo notieren. Trägst Du später auf einem anderen Blatt Papier in ein Koordinatensystem diese Zahlen wieder im Abstand von jeweils 1cm ein und verbindest die Punkte, hast Du Deine Sinuskurve näherungsweise wieder hergestellt.
Nichts anderes macht ein analog-digital-Wandler. Die Zahlenwerte sind diskrete Werte, die auch Binär dargestellt werden können. Du erkennst an dem Beispiel: je öfter ich einen Meßwert nehme, und je genauer ich messe, desto besser kann ich die Kurve aus den Meßwerten wieder rekonstruieren. Wie oft ich messe ist die Abtastrate, die Meßgenauigkeit ist die Auflösung.
Das analoge Signal ist die Kurve, die theoretisch beliebig viele Werte hat. Die Rille der Schallplatte zeigt genau (analog) diese Kurve. Nach der Digitalisierung hast Du eine begrenzte Menge an Zahlen mit genau definierter Auflösung. Das ist die Umwandlung.
Was genau verstehst Du nicht? Ein analoges Signal kann (innerhalb bestimmter Grenzen natürlich) jeden beliebigen Zwischenwert annehmen. Ein digitales Signal hat diskrete Werte. Der Vorteil an diesen diskreten Werten ist, dass sie sich ohne Fehler speichern und übertragen lassen. Übertragungsfehler können erkannt und korrigiert werden. Deshalb kann man eine digitale Musikaufnahme beliebig oft kopieren, ohne dass die Qualität schlechter wird. Ich kenne noch die Zeit, wo Kassetten kopiert wurden, das wurde mit jeder Kopie schlechter, bis man die Musik kaum noch hören konnte...
Wenn du etwas konkreter in Deinen Fragen werden würdest, könnte ich zielgenauer antworten...
Die Messung ist die Umwandlung. Im Beispiel ist der Wandler das Lineal und Dein Auge, welches die Meßwerte abliest. Bei einem elektronischen Tonwandler ist es eben ein Schaltkreis, welcher wie ein Meßgerät die Spannung des Tonsignals mißt und den Wert abspeichert. Für CD-Qualität muß er das 44100-mal in der Sekunde machen. Man spricht von einer Abtastrate von 44.1kHz.
Wie hoch die Abtastrate sein muß, hängt von der maximalen Frequenz des analogen Signals ab. Da der Mensch maximal bis 18kHz hören kann (die meisten weniger) reicht eine Abtastfrequenz von etwas mehr als dem Doppelten aus. Wenn ich den Temperaturverlauf in einem Zimmer digitalisieren will, reicht es vielleicht, alle 10 Sekunden abzutasten, also eine Abtastrate von 0,1Hz.
automatisch?
Man kann z. B. die gewünschten Stufen vorgeben und das analoge Signal mit jeder dieser Stufen vergleichen ("Komparator"). Man schaut dann, zwischen welchen Komparatoren der "Vorzeichenwechsel" (der Differenz) auftritt.
Oder man wandelt das Eingangssignal in eine veränderliche Spannung um (wenn es das nicht schon ist). Dann lädt man zu bestimmten Zeitpunkten einen Kondensator auf den Maximalwert auf, den man noch messen will, und entlädt ihn mit konstantem Strom von bekannter Stärke wieder. Dabei läuft eine digitale Stoppuhr mit. Sobald die Kondensatorspannung unter die Signalsoannung fällt (Komparatorschaltung), wird die Stoppuhr angehalten. Die Zeit, die die Stoppuhr anzeigt, ist proportional zur Signalspannung. Oft (für gewöhnlich) nimmt man jeweils ein "Sample" des Signals in einen anderen Kondensator.
Oder man lässt einen Zähler der Reihe nach alle als gewünscht möglichen Messwerte durchgehen und vergleicht jedesmal mit dem Signal (auch hier nimmt man in der Regel Samples.)
Und wie wurde das jetzt umgewandelt ?