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指在时域上数学形式为连续函数的信号 来自维基百科,自由的百科全书
類比訊號(英語:analog signal)是指在時域上數學形式為連續函式的訊號。與類比訊號對應的是數位訊號,後者採取分立的邏輯值,而前者可以取得連續值。類比訊號的概念常常在涉及電的領域中被使用,不過經典力學、水力學、空氣動力學(Pneumatic)等學科有時也會使用類比訊號的概念。
類比訊號利用對象的一些物理屬性來表達、傳遞資訊。例如,非液體氣壓表利用指針螺旋位置來表達壓力資訊。在電學中,電壓是類比訊號最普遍的物理媒介,除此之外,頻率、電流和電荷也可以被用來表達類比訊號。
任何的資訊都可以用類比訊號來表達。這裡的訊號常常指物理現象中被測量對變化的響應,例如聲音、光、溫度、位移、壓力,這些物理量可以使用感測器測量。類比訊號中,不同的時間點位置的訊號值可以是連續變化的;而對於數位訊號,不同時間點的訊號值總是處於預先設定的離散點,因此如果物理量的真實值不能在這些預設值中被找到,那麼這時數位訊號就與真實值存在一定的偏差。
理論上,類比訊號的解析度趨近無窮大。不過在實際情況中,類比訊號的解析度常常會受雜訊和訊號擺率(Slew Rate)的限制。因此,現實中的類比訊號和數位訊號的解析度和頻寬都有一定的限制。在一些非常複雜的類比系統中,諸如非線性問題和雜訊等效應會降低類比訊號的解析度,以至於此時它的解析度甚至低於特定的數位訊號系統。類似的,當數位系統變得複雜時,數位資料流裡會產生錯誤。在實際的系統中,往往需要綜合應用兩種形式的訊號,從而使系統獲得最好的工作效能。
類比訊號的主要優點是其精確的解析度,在理想情況下,它具有無窮大的解析度。[1]與數位訊號相比,類比訊號的資訊密度更高。[2]由於不存在量化誤差,它可以對自然界物理量的真實值進行儘可能逼近的描述。
類比訊號的另一個優點是,當達到相同的效果,類比訊號處理比數位訊號處理更簡單。類比訊號的處理可以直接透過類比電路元件(例如運算放大器等)實現,[3]而數位訊號處理往往涉及複雜的演算法,甚至需要專門的數位訊號處理器。
類比訊號的主要缺點是容易受到雜訊(訊號中不希望得到的隨機變化值)的影響。訊號被多次複製,或進行長距離傳輸之後,這些隨機雜訊的影響可能會變得十分顯著。在電學裡,使用接地封鎖(Shield)、線路良好接觸、使用同軸電纜或雙絞線,可以在一定程度上緩解這些負面效應。[4]
雜訊效應會使訊號產生失真,失真後的類比訊號幾乎不可能再次被還原,因為對所需訊號的放大會同時對雜訊訊號進行放大。如果雜訊頻率與所需訊號的頻率差距較大,可以透過引入電子濾波器,[5]過濾掉特定頻率的雜訊,但是這一方案只能盡可能地降低雜訊的影響。因此,在雜訊在作用下,雖然類比訊號理論上具有無窮解析度,但並不一定比數位訊號更加精確。
儘管數位訊號處理演算法相對複雜,但是現有的數位訊號處理器可以快速地完成這項任務。[6]電腦等系統逐漸普及也使得數位訊號的傳播和處理變得更加方便。諸如照相機等裝置都逐漸實現數位化,儘管它們最初必須以類比訊號的形式接收真實物理量的資訊,最後都會透過類比數位轉換器轉換為數位訊號,以方便電腦進行處理,或透過網際網路進行傳輸。
雖然,幾乎所有的傳遞媒介,例如電纜、無線電波、光纖等,應用在數位或類比訊號上都可以,但是數位技術相較於類比技術,可以更有效的利用這些媒介,例如以下所說的方法,更容易應用在數位技術:
利用訊號的調變技術,可以將訊號轉換成所需要的不同性質的類比訊號。例如,可以對正弦載波進行調幅、調頻來達到特殊的工作目的。
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