Wo ist der Unterschied zwischen Strom und Analogen/Digitalen Signalen?
Wo ist der Unterschied zwischen Strom und Analogen/Digitalen Signalen?
Also Strom wird doch dadurch definiert, dass eine bestimmte Anzahl von Elektronen (ggf. auch Ionen) in einer bestimmten Zeit durch einen Elektrischen Leiter fließen, nicht wahr? In meiner Vorstellung sind Digitale Signale also entweder Strom da oder nicht da (1 oder 0) und Analoge signale sind dann verschiedene Stromstärken, aber das kann ja nicht stimmen, denn sonst wäre so etwas wie Lan über das Stromnetz nicht möglich und Radiosignale sind ja wohl kaum Strom der aus der Luft kommt, also wie ist es denn nun in Wirklichkeit?
Vielen Dank im Voraus!
10 Antworten
die frage könnte auch lauten, was ist der Untrscheid zwischen dem Kühlschraschnk und der Wurst bzw. dem Käse?
fangen wir ganz einfach an, der (elektrische) strom ist der fluss von Elektronen in einem elektrischen Leiter. digitale bzw. analoge Signale sind Informationen, die über das (nicht)vorhandensein von Strom auf einer Leitung abgebildet werden...
Analoge signale sind immer 1:1 das was hinten raus kommen soll...
bestes Beispiel sind die Lautsprecherleitungen an der HiFi Anlage. das Signal wird von der Endstufe als eine Welle genau in der Form abgebildet, die der Lauitsprecher mit der Bewegung seiner Membran auch in Schalwellen umwandeln soll...
auf deinem MP3 Player (an der Anlage angeschlossen) sind die Daten digital hinterlegt. jeweils 8 Informationen aus einsen und nullen ergeben dabei ein so genanntes Byte. dieses Byte hat dem entsprechend 256 verschiedene Werte. damit lässt sich eine Kurve nachbilden, die annähernd so aussieht, wie ein entsprechendes analoges Signal.
je nach qualität deines analogen signales dabei spielen die Bittiefe, also wie viele einsen und nullen jedem Wert zugeordnet sind, aber auch die Abtastrate, also wie viele werte pro Sekunde Musik abgebildet werden, eine entscheiden rolle...
die CD Audio Qualität (16 Bit bei 44,1 kHz) kommt an das analoge Signal schon so nahe ran, dass nur wirklich geschulte ohren bei extrem hochwertigen Komponenten einen Unterschied zur analogen Signalquelle heraushören können...
16 bit bei 44,1 kHz heißt übirgens, dass die Welle aus für jede Sekunde aus 44100 Werten zwischen 0 und 65.536 gebildet wird.
lg, Anna
Also Strom wird doch dadurch definiert, dass eine bestimmte Anzahl von Elektronen (ggf. auch Ionen) in einer bestimmten Zeit durch einen Elektrischen Leiter fließen,
Das ist nur der Leitungsstrom
Der totale Strom besteht aus Leitungsstrom und Verschiebungsstrom - das ist auch eine Antwort auf deine Frage bezüglich der Radiosignale
siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Verschiebungsstrom
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In meiner Vorstellung sind Digitale Signale also entweder Strom da oder nicht da (1 oder 0) und Analoge signale sind ....
Analoge und digitale Signale können einem Stom aufmoduliert sein:
Google -> Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation etc.
Sehr komplex. Ja, Strom ist die Wanderung von Elektronen, mehr Strom sind mehr Elektronen. Wobei die "Wanderung" bei Wechselstrom ein hin und her Schwingen ist.
Analoge Signale kann man am besten verstehen wenn man eine Schallplatte betrachtet. Die Grundform ist eine glatte Spirale von außen nach innen. Nun wird die Spirale moduliert indem sie Wellenförmig von der Mittelspur abweicht. Je enger die Wellen sind umso höher der Ton, je weiter von der Mitte weggeschwungen wird umso lauter. Im elektrischen entspricht das nicht dem Strom sondern der Spannung. Wenn eine Leitung nicht belastet wird dann wirken Spannungsänderungen über sehr lange Strecken fast unverändert, zumindest in gewissem Bereich. Dabei sind diese Schwingungen im hörbaren Bereich. Nicht zu langsam (zu tief), nicht zu schnell (Ultraschall). Noch einmal: nicht verschiedene Stromstärken sondern Spannungen. Ganz ohne Belastung geht es auch nicht denn dann fangen die Leitungen an zu schwingen. So nebenbei: die Schallplatte hat nicht nur ein links-rechts Schwingen sondern auch ein auf und ab. Das ist notwendig um für Stereo die Kanäle zu trennen.
Für Radiowellen und Antennen ist das Schwingen in Tonfrequenz aber viel zu langsam. Daher nimmt man schnelle gleichmäßige Schwingungen, zB 99,9Mhz und moduliert diese mit den Analogen Signalen. Am Empfänger werden dann diese zB 99,9 Mhz weg gefiltert und es bleiben die Analogen Signale übrig. Zumindest bei Lang und Kurzwelle stimmt das so. Bei UKW wird es dann komplizierter denn an Stelle von auf modulierten analogen Signalen werden die Phasen der Schwingungen unterschiedlich stark verdreht, aber analog.
Im digitalen Bereich funktioniert alles ganz anders. Da ist es in etwa egal wie stark ein Spannungswechsel ist und ob er leicht verschoben ist, da wird nur in bestimmten Abständen der Zustand oder die Zustandsänderung abgefragt. Dabei bedeutet es noch lange nicht dass rechteckige Kurven alles gleich digital machen. Bei Funkfernsteuerungen von Modellen war es zum Beispiel üblich durch rechteckige Impulse zu steuern, je länger der Impuls umso größer der Ausschlag vom Servo, aber analog zur Länge des Impulses.
Digital gibt es auch viele Möglichkeiten: bei NRZI (NonReturnZeroImmidiate) bedeutet ein Magnetisierungswechsel am Band eine Bit. Wenn ein Bit auf einer Spur zB Nord ist dann ist das nächste Süd, kein Wechsel kein Bit. Bei Phase Encoding wird dann aber ein Impuls gemessen. Ein doppelter Wechsel ist ein Bit. Kein Wechsel kein Bit. Kann aber auch umgekehrt gemacht werden. Man kann ja auch annehmen es kommt immer ein Bit, außer es wird durch einen Impuls mitgeteilt es kommt kein Bit (bei Kernspeichern war es in etwa so). Bei CD's ist es wieder anders, da werden Punkte und Striche hineingepresst oder gebrannt. Da kannst dann auch spielen wie beim Morsen. Da wird dann mitgeteilt ob der Lautsprecher schnell oder langsam schwingen soll, stark oder schwach und welcher von den 10 Lautsprechern. Dazu kommt dann auch noch Information für Bilder................
Natürlich gilt wie beim Analogsignal dass es eine Trägerfrequenz geben kann die der Sender sendet und der Empfänger vor der Signalbearbeitung wegfiltert. ZB Wlan, Blauzahn, Fernsehen Digital usw
Bei Stromleitungen zur Signalübertragung funktioniert das etwas anders: Die Signale sind schnelle Wechsel und die 50Hz werden dabei nicht einmal wahr genommen. Was aber notwendig ist das sind die Übertrager (meist Trafos oder auch Optokoppler) die eine galvanische Trennung machen um zu verhindern dass 240Volt deinen PC verbruzzeln.
Danke, sehr gute Ergänzung. Ich dachte mein Vortrag ist eh schon zu lang. :-)
Deine Frage lässt darauf schließen das Du Worte gehört oder gelesen hast die Du noch nicht mit Sinn füllen konntest. Deshalb ganz einfach Antworten:
Elektrischer Strom bewegt Elektronen. (wie Wind die Luft, Wasser in einem Fluss oder in einem Leitungsrohr, auch Fallende Steine bewegen sich) Diese Bewegung kann genutzt werden. Denke nach Du findest sicher viele Beispiele.
Signale sind wie Gedanken. Sie brauchen ein Medium wo sie bestehen und bewegt werden können. Gedanken brauchen zuerst ein Gehirn. Dann können sie zu Papier gebracht werden, in den PC eingetipp oder als Melodie auf einem Instrument gespielt werden.
Alles was in der Natur vorkommt, alle Dinge alle Vorgänge und alles was Du Dir nur Vorstellen kannst ist oder geschied analog. Auch Signale. Digitale Signale sind nur besonders behandelte Analoge Signale.
Ich hoffe Dir geholfen zu haben
Also: Analoge Übertragung gibts in verschiedenen Formen. Eine der Formen ist die Amplitudenmodulation. z.B. ein Sinussignal soll übertragen werden. Dann wählt meine eine Trägerfrequenz die deutlich über der Freq. des Nutzsignales liegt, und moduliert damit die Spannung der Trägerwelle. Auf der Gegenseite wird dann demoduliert. Digital bedeutet lediglich dass die Trägerwelle jetzt nicht mehr mit einem kontinuierlichen Signal moduliert wird, sondern mit einzelnen Impulsen. Diese übertragen dann die 1sen und 0llen. Auch dort gibts unterschiedliche Modulationsarten. Und Radiosignale übertragen tatsächlich keinen Strom, sondern Photonen (über das elektrische Feld). Der vermeindliche Stromfluss geht nicht immer in eine Richtung, sondern ändert die Richtung ständig. Was im Freifeld passiert nennt man Verschiebungsstrom. Dieser ist "virtuell". Bei einer Feder ist das der Teil der Kraft, der in die Feder geht und Ihr Energie zuführt. Diese Energie wird jedoch beim Entspannen zurückgegeben. Die Antenne ist sowas wie eine Kondensatorplatte. In der angeschlossenen Leitung fließt Strom. Die Elektronen wandern zur Platte und sammeln sich dort. Das elektrische Feld wird stärker. Der Strom fließt aber niemals durch den Kondensator. Deshalb ist ein Kondensator auch ein optimaler Hochpass in Reihe. Gleichsstrom fließt dann nämlich nicht. Du musst immer überlegen: Erstmal ist die Spannung des Dipols vorhanden! Das sind Elektronen (Überschuss oder Mangel) verursacht durch irgendeinen Generator. Können die jetzt durch eine Leitung dann versuchen Sie die Potentialdifferenz auszugleichen... es fließt ein Strom. Du könntest natürlich auch Spannung aus, Spannung an machen, und so digital übertragen. Dann fließt der Strom halt für den Zeitraum wo keine Spannung vorhanden ist nicht. Es gibt durchaus Systeme die mit High-Pegel und Low-Pegel arbeiten (ohne Modulationen einer Trägerwelle). Z.b. Feldbussysteme. Low sind dann meinetwegen 0,3 Volt und High 5,0 Volt. Die Unterschiedlichen Stromstärken sind dann Folgen der unterschiedlichen Spannungen.
Dein LAN über Steckdose funktioniert wieder mit Modulation. Auf das vorhandene Wechselspannungssignal wird ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert. Das überträgt dann die LAN-Daten.
Sehr gute Erklärung.
Zur Ergänzung: Die Spannung macht dabei die Lautstärke aus. Hohe Spannung bedeutet laut, niedrige Spannung leise. Die Frequenz der Töne wird durch die Frequenz der Wechselspannung dargestellt.
Meines Wissens werden die beiden Kanäle in die Flanken geschrieben, liegen also im 45-Grad-Winkel zur Horizontalen und zueinander im 90-Grad-Winkel.
Bei Mittelwelle spricht man von Amplitudenmodulation, das Signal wird also durch die Änderung der Signalhöhe dargestellt. Bei UKW spricht man von Frequenzmodulation, hier ist die Amplitude gleich und das Signal wird durch kleine Frequenzänderungen dargestellt.
Hier ist es so, dass zum Beispiel Gigabit-Ethernet ein völlig anderes Schema verwendet als Fast Ethernet (max. 100 Mbit). Gleiches gilt für die Signalübertragung beim WLAN. Hier gibt es auch je nach Datenrate unterschiedliche Modulationsvarianten. Das ist ein abendfüllendes Thema ...
Im Grunde wird auch hier wieder ein Signal auf die Wechselspannung von 50 Hz aufmoduliert.
Die Grillsaison ist um ;-)