Analoges Signal

Als Analogsignal wird ein Signal bezeichnet, wenn sein Augenblickswert kontinuierlich jeden Wert stufenlos zwischen einem Minimum und einem Maximum annehmen kann. Dieses trifft auf nahezu alle realen Prozesse oder Zustände zu. Theoretisch ist es möglich, beliebig kleine Signaländerungen zu registrieren (sehr großer Dynamikumfang).

Probleme treten meistens erst bei der Verarbeitung durch Rauschen und Nichtlinearität der Messumformer beim Auslesen der gespeicherten Analogsignale oder bei der Übertragung durch Überlagerung von Störungen auf. Je nach Zielsetzung kann die Umformung in Digitalsignale daher sinnvoll sein – z. B. bei der Speicherung von Musik, bei der Übertragung von Daten über weite Strecken – oder auch nicht sinnvoll, z. B. bei der Veranschaulichung oder bei kritischen Systemen, bei denen die Umformung zu zeitintensiv oder wegen des Analog-Digital-Umsetzers zu fehleranfällig wäre.

Details

Vorzugsweise erzeugt man als Analogsignal ein elektrisches Signal, meistens die elektrische Spannung oder die elektrische Stromstärke, seltener Frequenz oder Ladung. Man kennt aber auch analoge Signale auch aus mechanischen, pneumatischen, hydraulischen und anderen Systemen. Beispielsweise benutzt ein Dosenbarometer die Verformung als Signal, um Druckinformationen zu übertragen oder eine Schallplatte bei derer über Höhenunterschiede der einzelnen Rillen Tonsignale abgelesen werden können.

Jede Information kann auf analogem Wege übertragen werden, oftmals als kalkulierte Reaktion auf Änderungen physikalischer Größen wie Helligkeit, Temperatur oder Druck, die von einem Sensor erfasst werden. So bewirkt beispielsweise bei analoger Tonaufnahme die Druckvariation eines von einem Mikrofon erfassten Tons eine korrelierende Variation in der erzeugten Modulationsspannung. Ein erhöhter Schallwechseldruck erzeugt bei gleichem „Rhythmus“ auch eine höhere Spannung.

Der Hauptnachteil analoger Signale sind zufällige Variationen, die zwangsläufig auftreten, da kein System störungsfrei ist, und die im Gegensatz zu digitalen Signalen nicht mit Hilfe von Prüfbits korrigiert werden können. Hierbei gilt: je häufiger ein Signal kopiert wird oder je länger der Signalweg, desto stärker wird das Signal vom Rauschen dominiert. Diese Signalverluste und Signalverzerrungen sind unumkehrbar, da eine Verstärkung des Signals zusätzliches Rauschen addiert.

Eine andere Methode zur Übertragung von Analogsignalen ist die Modulation. Hierbei wird eine Eigenschaft eines Trägersignals (zum Beispiel einer sinusförmigen Schwingung) verändert. Bei der Amplitudenmodulation wird die Amplitude einer sinusförmigen Spannung durch die Quellinformationen modifiziert, bei der Frequenzmodulation verändert sich die Frequenz des Trägersignals. Die dritte Möglichkeit einer Modulation ist die Phasenmodulation, bei der die Phase des Ursprungsignals abgeändert wird.

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