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Liebe/-r Experte/-in,

ich schreibe momentan einen Infoartikel für eine Jugendseite zum Thema Handy (Entstehung, Entwicklung, Nutzung etc). In diesem Rahmen will ich den Unterschied zwischen analogen und digitalen Signalen erklären. Ich habe mich (vor allem bei wikipedia) etwas informiert, bin aber nicht sicher, ob ich das, was ich glaube, verstanden zu haben, auch richtig erklärt habe.
Ich füge hier den Abschnitt ein, den ich geschrieben habe. Wäre nett, wenn du kurz drüberlesen und mir dann sagen könntest, ob es falsch ist, wie ich es verstanden habe.

Analogsignale sind Signale, die in der Regel elektronisch erzeugt werden, zum Beispiel die elektrische Spannung oder die Stromstärke. Alle Informationen können analog übertragen werden. Das Signal reagiert auf Änderungen von physikalischen Größen wie Helligkeit oder Temperatur. Die Änderungen werden von einem Sensor aufgenommen, der Informationen dann weitergibt. Wenn zum Beispiel analog Töne aufgezeichnet werden, erfasst der Sensor die unterschiedlichen Töne (auch den unterschiedlichen Druck, mit dem die Töne erzeugt werden). Analogsignale sind jedoch ziemlich störungsanfällig: kein System ist je störungsfrei, und wenn Störungen auftreten, können sie vom System nicht korrigiert werden. Je häufiger das Signal kopiert wird, oder je weiter die Strecke ist, die es zurücklegen muss, desto stärker wird das Signal von Rauschen gestört. Es bringt dann auch nichts, das Signal zu verstärken, weil dann das Rauschen nur noch stärker wird.
Im Gegensatz dazu wandelt ein Digitalsignal das Empfangene erst in Zahlen um. Dazu wird das analoge Signal (quasi die „Quelle“ des Signals) in bestimmten Zeiteinheiten abgetastet. Diese Abtastwerte, auch Samples genannt, werden gerundet und in ein Raster eingeteilt. Jeder Stufe des Rasters wird eine Zahl zugeteilt. Das Digitalsignal selbst besteht letztendlich aus den so gewonnenen Zahlen, die chronologisch angeordnet werden (die Nummer des ersten Signals zuerst, dann die des zweiten…) Vorteil bei diesem System ist, dass bei der Übertragung ziemlich störsicher ist und unterwegs sozusagen keine Teile des Signals verloren gehen. Wenn allerdings der Empfang stark gestört ist, kann man das Signal gar nicht mehr wiedergeben, auch nicht teilweise.

Was ich gar nicht verstanden habe: was ist mit der Latenz gemeint, die erhöht anfällt, wenn man Informationen digitalisiert und dann wieder rückwandelt? Ist das sowas wie eine Verzögerung, weil das Ding mit der Umwandlung ins digitale so lange rechnen muss? Ich hoffe, dass ganze ist nicht zu dilettantisch zusammengefasst, ich hab von Technik nicht besonders viel Ahnung. Dazu kommt noch, dass ich das ganze für eine junge Zielgruppe aufbereiten soll, so zwischen 13-17 Jahren. Also, vielen dank für deine Hilfe im Voraus!
lg Sofie

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Analog vs Digital
Der Text ist doch schon brauchbar. Wichtig scheint mir, dass du den Unterschied zwischen einem Analogen Signal und einem digitalen wirklich verstehst.
Ein analoges Signal ist zeit- und wertkontinuierlich, d.h. wenn du dir den Verlauf z.B. einer elektrischen Spannung über der Zeitachse vorstellst, kann zu jedem Zeitpunkt ein beliebiger Spannungswert angenommen werden. Analoge Tonaufzeichnungen sind nichts anderes als elektrische Spannung, deren Frequenz sich ständig ändert. Ein analoges Mikrofon produziert also einen Spannungswert, z.B. zwischen 0 und 100 mV, jeder der Zwischenwerte kann von diesem Signal angenommen werden.
Beim Digitalisieren wird dieses Signal mit Hilfe von Vergleicherbausteinen abgetastet. Dadurch dass später die Verarbeitung der digitalen Signale im dualen Zahlensystem stattfindet (ein Bit ist entweder „0“ oder „1“), kann die Spanne von 100 mV nur in Zweierpotenzstufen unterteilt werden. Spendiert man zum abtasten also z.B. 8 Bit, dann wird zu jedem Zeitpunkt der Abtastung das Signal auf 2^8 = 256 mögliche Stufen abgetastet. Pro Abtastung speichert man also einen 8 Bit-Wert zwischen 0 und 255 ab, der den Spannungswert zwischen 0 und 100 mV repräsentiert.
Der Vorteil vom digital gespeicherten Signal ist seine störungsfreie Reproduzierbarkeit, an einer gespeicherten Zahl von z.B. 128, ändert sich nichts, über eine Digital-Analog-Baugruppe kann man die zugehörige Spannung von 50 mV auch Millionen von km entfernt reproduzieren. Nur so können beispielsweise Daten einer MARS-Sonde übertragen werden, die in analoger Form in dem in deinem Text beschriebenen Rauschen untergehen würden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der Übertragung von digitalen Daten wesentlich mehr und gleichzeitig verschiedene Signale über eine Verbindung übertragen werden können. Kommt es hierbei zu Übertragungsfehlern, können diese dank schneller Computer und Fehlerkorrekturalgorithmen viel besser korrigiert werden, als ein verrauschtes analoges Signal. Insbesondere bei der Handybenutzung spielen diese Fehlerkorrekturen eine große Rolle, hier können beispielsweise bis zu einsekündige Signalunterbrechungen kompensiert werden, ohne dass die Gesprächspartner davon etwas mitbekommen, im Falle einer analogen Übertragung wäre die Leitung einfach eine Sekunde tot.
Über die Qualität einer digitalen Aufzeichnung entscheidet also die Abtasttiefe, d.h. wieviel Bit man pro Abtastwert spendiert, und die Abtastrate, d.h. wie oft man in einer Sekunde das analoge Signal abtastet, bei einer Audio-CD wäre das 44 kHz, also 44000 Abtastungen pro Sekunde.
Telefoniert man nun über ein digitales Medium, z.B. Handy, wird der Schall des gesprochenen Wortes zunächst in ein analoges Signal umgewandelt, durch ein Mikrofon im Handy, anschließend digitalisiert und in binärer Form, d.h. in einer Unmenge von Nullen und Einsen gesendet, im Empfänger-Handy von digitaler Form wieder in Analog-Form für den Lautsprecher im Handy zurückgewandelt.
Auch elektrischer Strom benötigt Zeit zum Fließen, hinzu kommen die Laufzeiten des elektrischen Signals über unzählige digitale Bausteine, es kommt also zu zeitlichen Verzögerungen bei der Analog-Digital-Analog-Wandlung. Wenn man sich jetzt noch vorstellt, dass (beim Telefonieren logischerweise) derselbe Prozess in umgekehrter Reihenfolge zeitgleich stattfindet, ist es doch ein Wunder, dass der Kram überhaupt funktioniert, oder?
Einen solchen Laufzeit- oder Latenzeffekt kann man z.B. auch beobachten, wenn man digital übertragene TV-Signale beobachtet, da das Bildmaterial die deutlich größere Datenmenge als der Ton darstellt, werden manchmal die Bilder gegenüber dem Ton leicht verzögert auf dem TV dargestellt, die Lippenbewegungen sind nicht mehr synchron zum Ton.

So, ich hoffe, das war nicht zuviel Input, frag ruhig nach, wenn du etwas nicht verstanden hast.

Für die mitlesenden anderen Experten, ich habe mir erlaubt, den einen oder anderen Sachverhalt didaktisch etwas reduziert darzustellen. :smile:)

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Hey,
ich glaub, ich habs geschnallt :stuck_out_tongue:
wenns dich nich stört, werd ich ein paar der Beispiele, die du gebracht hast (z.B. das mit der MARS-Sonde) in den Text noch einbauen.
danke, dass du so schnell geantwortet hast!
lg Sofie

4

Liebe/-r Experte/-in,

Hallo
Ich kann Dir leider nicht helfen.Es ist wegen Gesundheitlichen gründen.
Sicher findest Du einen anderen Elektriker der Dir helfen kann.
Geholfen hätt ich gern aber es geht nicht:frowning:
Ich wünsche Dir viel Glück
Olli

ich schreibe momentan einen Infoartikel für eine Jugendseite
zum Thema Handy (Entstehung, Entwicklung, Nutzung etc). In
diesem Rahmen will ich den Unterschied zwischen analogen und
digitalen Signalen erklären. Ich habe mich (vor allem bei
wikipedia) etwas informiert, bin aber nicht sicher, ob ich
das, was ich glaube, verstanden zu haben, auch richtig erklärt
habe.
Ich füge hier den Abschnitt ein, den ich geschrieben habe.
Wäre nett, wenn du kurz drüberlesen und mir dann sagen
könntest, ob es falsch ist, wie ich es verstanden habe.

Analogsignale sind Signale, die in der Regel elektronisch
erzeugt werden, zum Beispiel die elektrische Spannung oder die
Stromstärke. Alle Informationen können analog übertragen
werden. Das Signal reagiert auf Änderungen von physikalischen
Größen wie Helligkeit oder Temperatur. Die Änderungen werden
von einem Sensor aufgenommen, der Informationen dann
weitergibt. Wenn zum Beispiel analog Töne aufgezeichnet
werden, erfasst der Sensor die unterschiedlichen Töne (auch
den unterschiedlichen Druck, mit dem die Töne erzeugt werden).
Analogsignale sind jedoch ziemlich störungsanfällig: kein
System ist je störungsfrei, und wenn Störungen auftreten,
können sie vom System nicht korrigiert werden. Je häufiger das
Signal kopiert wird, oder je weiter die Strecke ist, die es
zurücklegen muss, desto stärker wird das Signal von Rauschen
gestört. Es bringt dann auch nichts, das Signal zu verstärken,
weil dann das Rauschen nur noch stärker wird.
Im Gegensatz dazu wandelt ein Digitalsignal das Empfangene
erst in Zahlen um. Dazu wird das analoge Signal (quasi die
„Quelle“ des Signals) in bestimmten Zeiteinheiten abgetastet.
Diese Abtastwerte, auch Samples genannt, werden gerundet und
in ein Raster eingeteilt. Jeder Stufe des Rasters wird eine
Zahl zugeteilt. Das Digitalsignal selbst besteht letztendlich
aus den so gewonnenen Zahlen, die chronologisch angeordnet
werden (die Nummer des ersten Signals zuerst, dann die des
zweiten…) Vorteil bei diesem System ist, dass bei der
Übertragung ziemlich störsicher ist und unterwegs sozusagen
keine Teile des Signals verloren gehen. Wenn allerdings der
Empfang stark gestört ist, kann man das Signal gar nicht mehr
wiedergeben, auch nicht teilweise.

Was ich gar nicht verstanden habe: was ist mit der Latenz
gemeint, die erhöht anfällt, wenn man Informationen
digitalisiert und dann wieder rückwandelt? Ist das sowas wie
eine Verzögerung, weil das Ding mit der Umwandlung ins
digitale so lange rechnen muss? Ich hoffe, dass ganze ist
nicht zu dilettantisch zusammengefasst, ich hab von Technik
nicht besonders viel Ahnung. Dazu kommt noch, dass ich das
ganze für eine junge Zielgruppe aufbereiten soll, so zwischen
13-17 Jahren. Also, vielen dank für deine Hilfe im Voraus!
lg Sofie