模擬、離散和數字信號

根據其值變化的性質，任何物理量都可以是常數（如果它只有一個固定值）、離散（如果它可以有兩個或更多固定值）或模擬量（如果它可以有無限多個值）。所有這些數量都可以數字化。

模擬信號

模擬信號是可以用相對於時間軸定義在每個時間點的一組值的連續線來表示的信號。模擬信號的值在任何時刻都是任意的，因此它一般可以表示為一種連續函數（以時間為變量）或者表示為時間的分段連續函數。

模擬信號可以稱為，例如，由電磁麥克風或電子管聲學放大器的線圈產生的音頻信號，因為這樣的信號是連續的，並且其值（電壓或電流）在任何時刻。

下圖顯示了此類模擬信號的示例。

模擬值在一定範圍內可以有無限多種值。它們是連續的，它們的值不能突飛猛進地改變。

模擬信號示例：熱電偶傳輸模擬溫度值 到可編程邏輯控制器，用固態繼電器控制電烤箱的溫度。

離散信號

如果一個信號只在特定時刻及時取隨機值，那麼這樣的信號稱為離散信號。通常，在實踐中，使用分佈在統一時間網格上的離散信號，其步長稱為採樣間隔。

離散信號僅在採樣時刻呈現某些非零值，即它不是連續的，這與模擬信號不同。如果以一定的間隔從聲音信號中切出一定大小的小部分，這樣的信號就可以稱為離散信號。

下面是生成這樣一個採樣間隔為 T 的離散信號的示例。請注意，僅測量採樣間隔，而不是信號值本身。

離散信號有兩個或多個固定值（它們的值的個數總是用整數表示）。

兩個值的簡單離散信號示例：限位開關的激活（開關觸點在機構的某個位置切換）。來自限位開關的信號只能以兩種形式接收——觸點打開（無動作，無電壓）和触點閉合（有動作，有電壓）。

數字信號

當一個離散信號只取一些固定值（可以位於具有一定間距的網格上）使得它們可以表示為一系列量子量時，這樣的離散信號稱為數字信號。也就是說，數字信號是離散信號，不僅按時間間隔量化，而且按電平量化。

在實踐中，離散和數字信號在許多問題中被識別，並且可以使用計算設備輕鬆確定為樣本。

該圖顯示了基於模擬信號形成數字信號的示例。請注意，數字信號值不能採用中間值，只能採用特定的 — 垂直網格中的整數步長。

數字信號很容易在計算設備的內存中記錄和重寫，只需簡單地讀取和復製而不會損失準確性，而重寫模擬信號總是伴隨著一些信息的丟失，儘管這些信息並不重要。

由於執行計算操作而絕對沒有質量損失或損失可忽略不計，數字信號處理使得獲得具有非常高性能的設備成為可能。

由於這些優點，數字信號如今在數據存儲和處理系統中無處不在。所有現代記憶都是數字化的。模擬存儲介質（如磁帶等）早已不復存在。

模擬和數字電壓測量儀器：

但即使是數字信號也有其缺點。它們不能像現在這樣直接傳輸，因為傳輸通常是通過連續的電磁波來完成的。因此，在發送和接收數字信號時，必須採用 附加調製 和 模數轉換...由於沿網絡對值進行量化，數字信號的動態範圍較小（最大值與最小值之比）是它們的另一個缺點。

還有一些領域，模擬信號是必不可少的。例如，永遠不會將模擬聲音與數字聲音進行比較，因此儘管有大量具有最高采樣率的數字錄音格式，但電子管放大器和錄音仍未過時。