Propósito de la radio dispositivos electrónicos, como se sabe, es la recepción, transformación, transmisión y almacenamiento de información presentada en forma de señales eléctricas. Las señales que funcionan en dispositivos electrónicos y, en consecuencia, en los propios dispositivos, se dividen en dos grandes grupos: analógicas y digitales.

Señal analoga- una señal que es continua en nivel y en el tiempo, es decir, dicha señal existe en cualquier momento y puede tomar cualquier nivel dentro de un rango determinado.

Señal cuantificada- una señal que sólo puede adoptar determinados valores cuantificados correspondientes a niveles de cuantificación. La distancia entre dos niveles adyacentes es el paso de cuantización.

Señal muestreada- una señal cuyos valores se especifican sólo en momentos de tiempo, llamados momentos de muestreo. La distancia entre instantes de muestreo adyacentes es el paso de muestreo. Para una constante, se aplica el teorema de Kotelnikov: , ¿dónde está el valor superior? frecuencia de corte espectro de señal.

Señal digital- una señal cuantificada en nivel y discretizada en el tiempo. Los valores cuantificados de una señal digital generalmente se codifican con algún código, y cada muestra seleccionada durante el proceso de muestreo se reemplaza por la palabra de código correspondiente, cuyos símbolos tienen dos significados: 0 y 1 (Fig. 2.1).

Los representantes típicos de los dispositivos electrónicos analógicos son los dispositivos de comunicaciones, radiodifusión y televisión. Requerimientos generales Requisitos para dispositivos analógicos: distorsión mínima. El deseo de cumplir con estos requisitos conduce a una mayor complejidad. diagramas electricos y diseños de dispositivos. Otro problema de la electrónica analógica es lograr la necesaria inmunidad al ruido, ya que el ruido en un canal de comunicación analógico es fundamentalmente irreducible.

Se generan señales digitales. circuitos electrónicos, cuyos transistores están cerrados (la corriente es cercana a cero) o completamente abiertos (el voltaje es cercano a cero), por lo que se disipa poca energía y la confiabilidad de los dispositivos digitales es mayor que la de los analógicos.

Los dispositivos digitales son más resistentes al ruido que los analógicos, ya que pequeñas perturbaciones extrañas no provocan un funcionamiento erróneo de los dispositivos. Los errores aparecen sólo en caso de perturbaciones tales que un nivel de señal bajo se perciba como alto, o viceversa. En los dispositivos digitales, también puedes utilizar códigos especiales para corregir errores. Los dispositivos analógicos no tienen esta opción.

Los dispositivos digitales son insensibles a la dispersión (dentro de límites aceptables) de los parámetros y características de los transistores y otros elementos del circuito. Los dispositivos digitales libres de errores no requieren configuración y son totalmente repetibles. Todo esto es muy importante en la producción en masa de dispositivos que utilizan tecnología integrada. La rentabilidad de la producción y el funcionamiento de los circuitos integrados digitales ha llevado al hecho de que en los dispositivos radioelectrónicos modernos no sólo las señales digitales, sino también las analógicas están sujetas a procesamiento digital. Repartido filtros digitales, reguladores, multiplicadores, etc. Antes del procesamiento digital, las señales analógicas se convierten a digitales mediante convertidores de analógico a digital (ADC). Conversión inversa- la restauración de señales analógicas a partir de digitales - se realiza mediante convertidores de digital a analógico (DAC).

Con toda la variedad de problemas que resuelven los dispositivos electrónicos digitales, su funcionamiento se da en sistemas numéricos que operan con solo dos dígitos: cero (0) y uno (1).

El funcionamiento de los dispositivos digitales suele ser registrado un generador de reloj de frecuencia suficientemente alta. Durante un ciclo de reloj, se implementa la microoperación más simple: lectura, cambio, comando lógico, etc. La información se presenta en forma de palabra digital. Se utilizan dos métodos para transmitir palabras: paralelo y en serie. La codificación en serie se utiliza al intercambiar información entre dispositivos digitales (por ejemplo, en Red de computadoras, conexión de módem). El procesamiento de información en dispositivos digitales se implementa mediante codificación de información paralela, lo que garantiza el máximo rendimiento.

Base del elemento para construir dispositivos digitales son circuitos integrados(IC), cada uno de los cuales se implementa utilizando una cierta cantidad de elementos lógicos: los dispositivos digitales más simples que realizan operaciones lógicas elementales.

El propósito del cuento es mostrar cuál es el concepto de “señal”, qué señales comunes existen y qué características comunes tienen.

¿Qué es una señal? A esta pregunta, incluso un niño pequeño dirá que este es "el tipo de cosa con la que puedes comunicar algo". Por ejemplo, utilizando un espejo y el sol, puede transmitir señales a una distancia de línea de visión. En los barcos, las señales alguna vez se transmitían mediante banderas de semáforo. En esto participaron señalizadores especialmente capacitados. Por tanto, la información se transmitía utilizando dichas banderas. A continuación se explica cómo transmitir la palabra "señal":

En la naturaleza existe una gran variedad de señales. Sí, de hecho, cualquier cosa puede ser una señal: una nota dejada sobre la mesa, algún sonido puede servir como señal para iniciar una determinada acción.

Bueno, con este tipo de señales todo está claro, así que pasaré a las señales eléctricas, que en la naturaleza no son menos numerosas que cualquier otra. Pero al menos se pueden dividir a grandes rasgos en grupos: triangular, sinusoidal, rectangular, en diente de sierra, de pulso único, etc. Todas estas señales reciben nombres según su apariencia cuando se representan en un gráfico.

Las señales se pueden utilizar como metrónomo para contar relojes (como señal de cronometraje), para mantener el tiempo, como pulsos de control, para controlar motores o para probar equipos y transmitir información.

Características electricas señales

En cierto sentido, una señal eléctrica es un gráfico que muestra el cambio de voltaje o corriente a lo largo del tiempo. Lo que en ruso significa: si tomas un lápiz y marcas el tiempo a lo largo del eje X, y el voltaje o la corriente a lo largo del eje Y, y marcas los valores de voltaje correspondientes en momentos específicos con puntos, entonces la imagen final mostrará la forma de onda:

Existen muchas señales eléctricas, pero se pueden dividir en dos grandes grupos:

• Unidireccional
• Bidireccional

Aquellos. en los unidireccionales, la corriente fluye en una dirección (o no fluye en absoluto), y en los bidireccionales, la corriente es alterna y fluye “allí” o “aquí”.

Todas las señales, independientemente del tipo, tienen las siguientes características:

• Período -- el período de tiempo después del cual la señal comienza a repetirse. Más comúnmente designado T
• Frecuencia -- indica cuántas veces se repetirá la señal en 1 segundo. Se mide en hercios. Por ejemplo, 1 Hz = 1 repetición por segundo. La frecuencia es el recíproco del período ( ƒ = 1/T )
• Amplitud -- medido en voltios o amperios (dependiendo de si la señal es de corriente o de voltaje). La amplitud se refiere a la "fuerza" de la señal. ¿Cuánto se desvía el gráfico de señal del eje X?

Tipos de señales

Onda sinusoidal

Creo que usted conoce bien la representación de una función cuya gráfica en la imagen de arriba no tiene sentido. pecado(x). Su periodo es de 360o o 2pi radianes (2pi radianes = 360o).

Y si divides 1 segundo por el período T, descubrirás cuántos períodos caben en 1 segundo o, en otras palabras, con qué frecuencia se repite el período. Es decir, ¡determinarás la frecuencia de la señal! Por cierto, está indicado en hercios. 1 Hz = 1 segundo / 1 repetición por segundo

La frecuencia y el período son inversos entre sí. Cuanto más largo sea el período, menor será la frecuencia y viceversa. La relación entre frecuencia y período se expresa mediante relaciones simples:

Las señales que tienen forma de rectángulos se denominan "señales rectangulares". Se pueden dividir en simples señales rectangulares y meandros. Una onda cuadrada es una señal rectangular en la que las duraciones del pulso y la pausa son iguales. Y si sumamos la duración de la pausa y el pulso, obtenemos el período del meandro.

Una señal rectangular regular se diferencia de un meandro en que tiene diferentes duraciones de pulso y pausa (sin pulso). Vea la imagen a continuación: dice más que mil palabras.

Por cierto, hay dos términos más para señales de onda cuadrada que debes conocer. Son inversos entre sí (como el período y la frecuencia). Este narración Y factor de llenado. La relación (S) es igual a la relación entre el período y la duración del pulso y viceversa para el coeficiente. relleno.

Por tanto, una onda cuadrada es una señal rectangular con un ciclo de trabajo de 2. Dado que su período es el doble de la duración del pulso.

S — ciclo de trabajo, D — ciclo de trabajo, T — período de pulso, — duración del pulso.

Por cierto, los gráficos anteriores muestran señales rectangulares ideales. En la vida se ven ligeramente diferentes, ya que en ningún dispositivo una señal puede cambiar de manera absolutamente instantánea de 0 a algún valor y luego volver a bajar a cero.

Si escalamos una montaña y luego descendemos inmediatamente y registramos el cambio en la altura de nuestra posición en el gráfico, obtendremos una señal triangular. Una comparación dura, pero cierta. En las señales triangulares, el voltaje (corriente) primero aumenta y luego inmediatamente comienza a disminuir. Y para una señal triangular clásica, el tiempo creciente es igual al tiempo decreciente (e igual a la mitad del período).

Si dicha señal tiene un tiempo creciente menor o mayor que el tiempo decreciente, entonces dichas señales ya se denominan dientes de sierra. Y sobre ellos a continuación.

señal de rampa

Como escribí anteriormente, una señal triangular asimétrica se llama señal en diente de sierra. Todos estos nombres son condicionales y se necesitan simplemente por conveniencia.

Casi desde el mismo momento de sus inicios, las tribus humanas se enfrentaron a la necesidad no solo de acumular información, sino también de intercambiarla entre sí. Sin embargo, si no fue tan difícil hacer esto con las personas cercanas (lenguaje y escritura), entonces con quienes estaban a largas distancias, este proceso causó algunos problemas.

Con el tiempo, estos se solucionaron con la invención de la señal. Al principio eran bastante primitivos (humo, sonido, etc.), pero poco a poco la humanidad descubrió nuevas leyes de la naturaleza, lo que contribuyó a la invención de nuevas formas de transmitir información. Averigüemos qué tipos de señales existen y también consideremos cuáles de ellas se utilizan con mayor frecuencia en la sociedad moderna.

¿Qué es una señal?

Esta palabra significa información codificada por un sistema, que se transmite a través de un canal especial y puede ser decodificada por otro sistema.

Muchos científicos creen que la capacidad de los organismos biológicos, o incluso de las células individuales, de comunicarse entre sí (señalando la presencia de nutrientes o peligro) se ha convertido en la principal fuerza impulsora de la evolución.

Cualquier proceso físico cuyos parámetros se adapten al tipo de datos transmitidos puede actuar como señal. Por ejemplo, en el sistema comunicación telefónica el transmisor convierte las palabras del suscriptor que habla en una señal de voltaje eléctrico, que se transmite a través de cables al dispositivo receptor, cerca del cual se encuentra la persona que escucha.

Señal y mensaje

Estos dos conceptos tienen un significado muy parecido: contienen ciertos datos transmitidos del remitente al destinatario. Sin embargo, existe una diferencia notable entre ellos.

Para lograr este objetivo, el mensaje debe ser aceptado por el destinatario. Es decir, su ciclo vital Consta de tres etapas: codificación de información - transmisión - decodificación de mensajes.

En el caso de una señal, su aceptación no es condición necesaria para su existencia. Es decir, la información cifrada en él se puede decodificar, pero se desconoce si alguien lo hará.

Clasificación según diferentes criterios de señales: principales tipos

En la naturaleza existen muchos tipos de señales con diferentes características. En este sentido, se utilizan diversos criterios de estos fenómenos para clasificarlos. Así, existen tres categorías:

• Por método de entrega (regular/irregular).
• Por tipo de naturaleza física.
• Por tipo de función que describe los parámetros.

Señales por tipo de naturaleza física.

Dependiendo del método de formación, los tipos de señales son los siguientes.

• Eléctrico (portador de datos: corriente o voltaje que varía en el tiempo en un circuito eléctrico).
• Magnético.
• Electromagnético.
• Térmico.
• Señales de radiaciones ionizantes.
• Óptico/luz.
• Acústico (sonido).

Los dos últimos tipos de señales son también los ejemplos más simples de operaciones técnicas de comunicación, cuyo objetivo es notificar sobre las peculiaridades de la situación actual.

La mayoría de las veces se utilizan para advertir de peligros o fallos de funcionamiento del sistema.

A menudo se utilizan variedades sonoras y ópticas como coordinación para el buen funcionamiento de los equipos automatizados. Entonces, algunos tipos de señales de control (comandos) son estimulantes para que el sistema comience a actuar.

Por ejemplo, en las alarmas de incendio, cuando los sensores detectan rastros de humo, emiten un sonido agudo. Esto, a su vez, es percibido por el sistema como una señal de control para extinguir el incendio.

Otro ejemplo de cómo una señal (los tipos de señales por tipo de naturaleza física se enumeran arriba) activa el sistema en caso de peligro es la termorregulación del cuerpo humano. Entonces, si debido a diversos factores la temperatura corporal aumenta, las células "informan" al cerebro al respecto, y éste activa el "sistema de enfriamiento del cuerpo", más conocido por todos como sudoración.

Por tipo de función

Hay diferentes categorías para este parámetro.

• Analógico (continuo).
• Cuántico.
• Discreto (pulso).
• Señal digital.

Todos estos tipos de señales son eléctricas. Esto se debe a que no sólo son más fáciles de procesar, sino que también se transmiten fácilmente a largas distancias.

¿Qué es una señal analógica y sus tipos?

Este nombre se da a señales de origen natural que cambian continuamente en el tiempo (continuas) y son capaces de tomar diferentes valores a lo largo de un intervalo determinado.

Por sus propiedades, son ideales para la transmisión de datos en comunicaciones telefónicas, radiodifusión y televisión.

De hecho, todos los demás tipos de señales (digitales, cuánticas y discretas) son, por naturaleza, convertidas en analógicas.

Dependiendo de los espacios continuos y las cantidades físicas correspondientes, diferentes tipos señales análogas.

• Derecho.
• Segmento de línea.
• Círculo.
• Espacios caracterizados por la multidimensionalidad.

Señal cuantificada

Como ya se mencionó en el párrafo anterior, este sigue siendo el mismo tipo analógico, pero su diferencia es que ha sido cuantizado. Al mismo tiempo, todo su rango de valores podría dividirse en niveles. Su cantidad se representa en números de una profundidad de bits determinada.

Normalmente, este proceso se utiliza en la práctica al comprimir señales de audio u ópticas. Cuantos más niveles de cuantificación haya, más precisa será la transformación de analógico a cuántico.

La variedad en cuestión también se refiere a aquellas que surgieron de forma artificial.

En muchas clasificaciones de tipos de señales, esta señal no se distingue. Sin embargo, existe.

Vista discreta

Esta señal también es artificial y tiene un número finito de niveles (valores). Como regla general, hay dos o tres.

En la práctica, la diferencia entre los métodos de transmisión de señales analógicas y discretas se puede ilustrar comparando la grabación de sonido en un disco de vinilo y un disco compacto. En el primero, la información se presenta en forma de una línea continua. pista de audio. Pero en el segundo, en forma de puntos grabados con láser con diferente reflectividad.

Este tipo de transmisión de datos se produce mediante la transformación continua Señal analoga en un conjunto de valores discretos en forma de códigos binarios.

Este proceso se llama discretización. Dependiendo del número de caracteres en las combinaciones de códigos (uniforme/impar), se divide en dos tipos.

Señales digitales

Hoy en día, este método de transmisión de información está reemplazando persistentemente al analógico. Como los dos anteriores, también es artificial. En la práctica, se representa como una secuencia de valores digitales.

A diferencia del analógico, este transmite datos mucho más rápido y con mejor calidad, al mismo tiempo que los limpia de interferencias de ruido. Al mismo tiempo, esta es la debilidad de la señal digital (los otros tipos de señales se encuentran en los tres párrafos anteriores). El hecho es que la información filtrada de esta manera pierde partículas de datos "ruidosas".

En la práctica, esto significa que piezas enteras desaparecen de la imagen transmitida. Y si hablamos de sonido, palabras o incluso frases completas.

De hecho, cualquier señal analógica se puede modular a digital. Para ello, se somete a dos procesos simultáneamente: muestreo y cuantificación. Al ser un método independiente de transmisión de información, una señal digital no se divide en tipos.

Su popularidad ha contribuido al hecho de que en los últimos años se han creado televisores de nueva generación específicamente para la transmisión de imagen y sonido digital, en lugar de analógica. Sin embargo, se pueden conectar a redes regulares. cables de television utilizando adaptadores.

Modulación de señal

Todos los métodos de transmisión de datos anteriores están asociados con un fenómeno llamado modulación (para señales digitales, manipulación). ¿Por qué es necesario?

Como se sabe, las ondas electromagnéticas (con la ayuda de las cuales se transmiten diferentes tipos de señales) tienden a atenuarse, lo que reduce significativamente su rango de transmisión. Para evitar que esto suceda, las vibraciones de baja frecuencia se transfieren a la zona de las ondas largas y de alta frecuencia. Este fenómeno se llama modulación (manipulación).

Además de aumentar la distancia de transmisión de datos, aumenta la inmunidad al ruido de las señales. También es posible organizar simultáneamente varios canales independientes para transmitir información.

El proceso en sí es el siguiente. Un dispositivo llamado modulador recibe dos señales simultáneamente: baja frecuencia (transporta cierta información) y alta frecuencia (sin información, pero capaz de transmitirse a largas distancias). En este dispositivo se transforman en uno solo, que combina simultáneamente las ventajas de ambos.

Los tipos de señales de salida dependen del parámetro modificado de la oscilación de alta frecuencia de la portadora de entrada.

Si es armónico, este proceso de modulación se llama analógico.

Si es periódico, pulsado.

Si la señal portadora es simplemente corriente continua, este tipo se llama similar al ruido.

Los dos primeros tipos de modulación de señal, a su vez, se dividen en subtipos.

La modulación analógica funciona así.

• Amplitud (AM): cambio en la amplitud de la señal portadora.
• Fase (PM): la fase cambia.
• Frecuencia: sólo se ve afectada la frecuencia.

Tipos de modulación de señales pulsadas (discretas).

• Pulso de amplitud (AIM).
• Frecuencia de pulso (PFM).
• Ancho de pulso (PWM).
• Impulso de fase (PPM).

Habiendo considerado qué métodos de transmisión de datos existen, podemos concluir que, independientemente de su tipo, todos juegan un papel importante en la vida de una persona, ayudándola a desarrollarse integralmente y protegiéndola de posibles peligros.

En cuanto a las señales analógicas y digitales (con la ayuda de las cuales se transmite información a mundo moderno) entonces, muy probablemente, en los próximos veinte años en los países desarrollados el primero será reemplazado casi por completo por el segundo.

Considerando las señales y los tipos de señales, hay que decir que existen diferentes cantidades de estas conexiones. Todos los días, todas las personas se enfrentan al uso de un dispositivo electrónico. Nadie puede imaginar la vida moderna sin ellos. Estamos hablando del funcionamiento de un televisor, radio, ordenador, etc. Anteriormente, nadie pensaba en qué señal se utiliza en muchos dispositivos operativos. Ahora las palabras analógico, digital y discreto se escuchan desde hace mucho tiempo.

No todas, pero algunas de las señales anteriores se consideran confiables y de muy alta calidad. transmisión digital No se ha utilizado hace mucho tiempo como análogo. Esto se debe a que la tecnología comenzó a soportar este tipo Sólo recientemente, este tipo de señal se descubrió hace relativamente poco tiempo. Cada persona encuentra discreción todo el tiempo. Hablando de tipos de procesamiento de señales, hay que recordar que éste es un poco intermitente.

Si profundizamos en la ciencia, cabe decir que la transmisión de información es discreta, lo que permite transferir datos y cambiar la hora del entorno. Gracias a esta última propiedad, una señal discreta puede adoptar cualquier valor. En este momento este indicador pasa a un segundo plano después de que la mayoría de los equipos comenzaron a producirse en chips.

Las señales digitales y de otro tipo son integrales, los componentes interactúan entre sí al 100%. En la discreción ocurre lo contrario. El caso es que aquí cada parte funciona de forma independiente y es responsable de sus funciones por separado.

Señal

Consideremos los tipos de señales de comunicación un poco más adelante, pero ahora debería familiarizarse con cuál es, en principio, la señal en sí. Este es un código normal que se transmite por aire mediante sistemas. Este es un tipo general de formulación.

En el campo de la información y algunas otras tecnologías, existe un medio especial que permite transmitir mensajes. Se puede crear, pero no se puede aceptar. En principio, algunos sistemas pueden aceptarlo, pero no es obligatorio. Si la señal se considera un mensaje, entonces es necesario “captarla”.

Un código de transferencia de datos de este tipo puede denominarse función matemática normal. Describe cualquier cambio en los parámetros disponibles. Si consideramos teoría de la ingeniería de radio, entonces hay que decir que estas opciones se consideran básicas. Cabe señalar que el concepto de “ruido” es similar al de señal.

Lo distorsiona, puede superponerse con el código ya transmitido y también representa una función del tiempo mismo. El artículo describirá las señales y los tipos de señales a continuación; estamos hablando de discretas, analógicas y digitales. Consideremos brevemente toda la teoría sobre el tema.

Tipos de señales

Existen varios tipos, así como clasificaciones de señales existentes. Mirémoslos.

El primer tipo es una señal eléctrica, también las hay ópticas, electromagnéticas y acústicas. Hay varios otros tipos similares, pero no son populares. Esta clasificación se da según el entorno físico.

Según el método de configuración de la señal, se dividen en regulares e irregulares. El primer tipo tiene una función analítica, así como un tipo determinista de transferencia de datos. Se pueden generar señales aleatorias utilizando algunas teorías de Matemáticas avanzadas Además, son capaces de adoptar muchos valores en periodos de tiempo completamente diferentes.

Los tipos de transmisión de señales son bastante diferentes; cabe señalar que las señales según esta clasificación se dividen en analógicas, discretas y digitales. A menudo, estas señales se utilizan para garantizar el funcionamiento de aparatos eléctricos. Para comprender cada una de las opciones, es necesario recordar el curso de física de la escuela y leer un poco de teoría.

¿Por qué se procesa la señal?

La señal debe ser procesada para poder obtener la información que en ella se cifra. Si consideramos los tipos de modulación de señal, cabe señalar que en términos de modulación de amplitud y frecuencia, este es un proceso bastante complejo que debe comprenderse completamente. Una vez recibida la información, se puede utilizar completamente. diferentes caminos. En algunas situaciones, se formatea y se envía más.

También vale la pena señalar otras razones por las que se produce el procesamiento de señales. Consiste en comprimir las frecuencias que se transmiten, pero sin dañar toda la información. Luego se formatea nuevamente y se transmite. Esto se hace a velocidades lentas. Si hablamos de analógico y formulario digital, entonces aquí se utilizan métodos especiales. Hay filtrado, convolución y algunas otras funciones. Son necesarios para restaurar información si la señal está dañada.

Creación y formato

Muchos tipos señales de información, del que hablaremos en el artículo, debe crearse y luego formatearse. Para hacer esto, debe tener un conversor de digital a analógico, así como un conversor de analógico a digital. Por regla general, ambos se utilizan en la misma situación: sólo en el caso de utilizar una técnica como DSP.

En otros casos, sólo servirá el primer dispositivo. Para crear códigos analógicos físicos y luego reformatearlos en métodos digitales, es necesario utilizar dispositivos especiales. Esto evitará en la medida de lo posible daños a la información.

Gama dinámica

El alcance de cualquier tipo de señal analógica es fácil de calcular. Es necesario utilizar la diferencia entre los niveles de volumen más altos y más bajos, que se muestra en decibeles.

Cabe señalar que la información depende enteramente de las características de su ejecución. Además, estamos hablando tanto de música como de conversaciones de gente corriente. Si tomamos un locutor que leerá las noticias, entonces su rango dinámico no superará los 30 decibeles. Y si lees alguna obra en color, esta cifra aumentará a 50.

Señal analoga

Los tipos de presentación de la señal satisfecha son diferentes. Cabe señalar que la señal analógica es continua. Si hablamos de desventajas, muchos notan la presencia de ruido, que, lamentablemente, puede provocar la pérdida de información.

Muy a menudo surge una situación en la que no está claro en qué parte del código hay realmente información importante, y donde simplemente hay distorsiones. Es por esto que la señal analógica se ha vuelto menos popular y actualmente está siendo reemplazada por la tecnología digital.

Señal digital

Cabe señalar que dicha señal, como otros tipos de señales, es un flujo de datos que se describe mediante características discretas.

Cabe señalar que su amplitud puede repetirse. Si la versión analógica descrita anteriormente es capaz de llegar al punto final con una gran cantidad de ruido, entonces la versión digital no lo permite. Es capaz de eliminar de forma independiente la mayor parte de las interferencias para evitar daños a la información. También cabe señalar que este tipo transmite información sin carga semántica.

Por tanto, un usuario puede enviar fácilmente varios mensajes a través de un canal físico. Cabe destacar que, a diferencia de los tipos de señal sonora que son los más habituales en estos momentos, además de la analógica, la digital no se divide en varios tipos. Es único e independiente. Representa una secuencia binaria. Ahora es bastante popular y fácil de usar, como lo demuestran las revisiones.

Aplicación de señal digital.

Teniendo en cuenta los tipos de transmisión de señal, es necesario decir dónde se utiliza la opción digital. ¿En qué se diferencia de muchos otros en transmisión y uso? El caso es que al entrar en el repetidor se regenera por completo.

Cuando el equipo recibe una señal que ha recibido ruido e interferencias durante la transmisión, se formatea inmediatamente. Gracias a esto, las torres de televisión pueden regenerar la señal, evitando el uso del efecto ruido.

En este caso, la comunicación analógica será mucho mejor, ya que al recibir información con mucha distorsión, se puede extraer al menos parcialmente. Si hablamos de la versión digital, entonces esto es imposible. Si más del 50% de la señal tiene ruido, entonces podemos asumir que la información se pierde por completo.

Mucha gente discutiendo comunicación celular, y formatos y métodos de transmisión completamente diferentes, dijeron que a veces es casi imposible hablar. Es posible que las personas no escuchen palabras o frases. Esto sólo puede suceder en linea digital si hay ruido.

Si hablamos de comunicaciones analógicas, en este caso la conversación se puede continuar. Debido a estos problemas, los repetidores siempre generan una nueva señal para reducir las brechas.

señal discreta

Actualmente, una persona utiliza varios marcadores u otros dispositivos electrónicos que reciben señales. Los tipos de señales son bastante diversos y uno de ellos es discreto. Cabe señalar que para que dichos dispositivos funcionen, es necesario transmitir una señal de audio. Por eso se necesita un canal que tenga rendimiento nivel mucho más alto que el descrito anteriormente.

¿Con qué está conectado esto? El hecho es que para transmitir sonido de calidad es necesario utilizar una señal discreta. No crea una onda de sonido, sino una copia digital del mismo. Por tanto, la transmisión proviene de la propia tecnología. Las ventajas de dicha transferencia son que el envío por lotes se realizará en lotes y se reducirá la cantidad de datos transmitidos.

Sutilezas

En tecnología informática, existe desde hace mucho tiempo el concepto de discretización. Gracias a dicha señal, es posible utilizar información que esté completamente codificada. No es continuo, pero todos los datos se recopilan en bloques. Además, estas últimas son partículas separadas, completamente completas e independientes entre sí.

Tipos de modulación

Si bien se describen los tipos de señales y las señales en general, también es necesario hablar de modulación. ¿Lo que es? Este es el proceso de cambiar varios parámetros de vibración a la vez, que se llevan a cabo de acuerdo con una ley determinada. Cabe señalar que la modulación se divide en digital y por pulsos, entre otras.

A su vez, muchos de ellos se dividen por separado en varios tipos, y hay bastantes. Cabe decir sobre las principales características de este concepto. Por ejemplo, debido a los tipos de modulación de la señal, es posible lograr una transmisión estable y una pérdida mínima, pero cabe señalar que cada uno de ellos requiere un amplificador de linealidad especial.

Prueba

Tipos de señal

Introducción

sensor electrónico de señal

La electrónica es una ciencia que estudia la interacción de electrones u otras partículas cargadas con campos electromagnéticos y el desarrollo de métodos para crear dispositivos electrónicos y dispositivos que utilizan esta interacción para transmitir, almacenar y transmitir información.

Los resultados del estudio de procesos y fenómenos electrónicos, así como la investigación y el desarrollo de métodos para crear instrumentos y dispositivos electrónicos, determinan el desarrollo de la tecnología electrónica en dos direcciones. El primero de ellos está asociado a la creación de tecnologías de producción y producción industrial de dispositivos electrónicos para diversos fines. La segunda dirección está asociada a la creación, a partir de estos dispositivos, de equipos para la resolución de diversos tipos de problemas relacionados con la transmisión, recepción y conversión de información en el campo de la ciencia de la información, la tecnología informática, los sistemas de automatización de procesos, etc.

La electrónica tiene una historia corta pero llena de acontecimientos. Su primer período está asociado a los transmisores y receptores más simples capaces de percibir sus señales. Luego vino la era de los tubos de vacío. Desde mediados de los años 50 se inició un nuevo período en el desarrollo de la electrónica, asociado a la aparición de elementos semiconductores, y luego de los circuitos integrados pequeños y grandes.

La etapa actual del desarrollo de la electrónica se caracteriza por la aparición de circuitos integrados con microprocesadores de ultra gran escala, procesadores de señales digitales y circuitos integrados lógicos programables, que permiten resolver problemas de procesamiento de señales con altos indicadores técnicos y económicos. La electrónica digital, que ha transformado los sistemas de recopilación, procesamiento y transmisión de información, es impensable sin tecnologías analógicas. Son los dispositivos analógicos los que determinan en gran medida las características de estos sistemas.

La electrónica estudia cuestiones de transmisión, recepción y conversión de información basada en fenómenos electromagnéticos. En relación a la electrónica, además de la transmisión de mensajes de persona a persona, también conviene considerar el intercambio de información entre una persona y una máquina y entre máquinas.

Existen muchas definiciones del concepto de información, desde las filosóficas más generales (la información es un reflejo del mundo real) hasta las prácticas (la información es toda la información que es objeto de almacenamiento, transmisión, transformación).

La información se transmite en forma de señales. Una señal es un proceso físico que transporta información. La señal puede ser sonora, luminosa, en forma. envío postal etc. La señal más común está en forma eléctrica en forma de voltaje versus tiempo U(t).

Casi cualquier sistema electrónico tiene como finalidad su funcionamiento de una forma u otra transformar energía o transformar información. La tarea de cualquier sistema de control electrónico en el sentido más general es procesar información sobre el modo de funcionamiento actual del objeto controlado y, en base a esto, generar señales de control para acercar el modo de funcionamiento actual del objeto al modo especificado. . En este caso, el procesamiento de información significa resolver las ecuaciones de estado del sistema de una forma u otra.

El objeto presentado en la Fig. 1.1 es un objeto físico real, cuyas numerosas propiedades se caracterizan por diversas cantidades físicas (PV). Está en conexiones multilaterales y complejas con otros objetos. De toda la variedad de estas conexiones en la Fig. La Figura 1.1 muestra el PV X de entrada y el PV Y de salida a medir, caracterizando el estado del objeto. Los sensores (convertidores primarios) garantizan la conversión de PV X e Y, que en la mayoría de los casos son de naturaleza no eléctrica, en señales eléctricas manteniendo Información necesaria sobre influencias perturbadoras y el estado del objeto.

El dispositivo de procesamiento primario de señales (PDU) es una parte integral del sistema. Garantiza la interfaz de los sensores con los dispositivos electrónicos posteriores que realizan el procesamiento preliminar de las cantidades físicas medidas. Por regla general, se le asignan las siguientes funciones:

· amplificación de salida convertidores primarios;

· normalización de señales analógicas, es decir llevar los límites de escala de la señal continua primaria a uno de los rangos estándar de la señal de entrada del convertidor analógico a digital del canal de medición (los rangos más comunes son de 0 a 5 V, de -5 V a 5 V y de 0 a 10 V;

· filtrado preliminar de paso bajo, es decir limitar la banda de frecuencia de la señal continua primaria para reducir la influencia de interferencias de diversos orígenes en el resultado de la medición;

· asegurando el aislamiento galvánico entre la fuente de señal analógica o discreta y los canales de medición y/o estado del sistema. Esto se aplica igualmente al aislamiento entre los canales de salida discretos del sistema y el equipo de potencia controlado. Además de la protección real de los circuitos de salida y entrada, el aislamiento galvánico permite reducir el impacto de las interferencias en el sistema a través de los circuitos de puesta a tierra debido a la completa separación de la tierra del sistema informático y la tierra del equipo controlado. La ausencia de aislamiento galvánico sólo se permite en casos técnicamente justificados.

Las señales de salida del dispositivo de procesamiento primario se convierten a formato digital mediante un dispositivo llamado convertidor analógico a digital (ADC). La salida del ADC produce una representación binaria de la señal analógica, que luego es procesada por un procesador de señal digital. Después del procesamiento, la información contenida en la señal se puede volver a convertir a formato analógico mediante un convertidor de digital a analógico (DAC).

El procesador procesa datos iniciales que caracterizan las perturbaciones y el estado del objeto. El algoritmo de procesamiento está determinado por el objeto de medición, la tarea de medición, que consiste en determinar los valores de las cantidades físicas (PV) seleccionadas (medidas) con la precisión requerida en determinadas condiciones y las principales características de las mediciones.

1. Señales

sensor electrónico de señal

El concepto de señal es uno de los conceptos básicos de la electrónica. Una señal es un proceso físico que existe en un sistema y que adopta muchos estados en función de influencias externas sobre este sistema. La principal propiedad de una señal es que transporta información sobre el impacto en este sistema.

Dado que los procesos físicos reales ocurren en el tiempo, entonces como modelo matemático la señal que representa estos procesos utiliza funciones de tiempo que reflejan cambios en los procesos físicos.

La señal puede ser sonora, luminosa, en forma de correo, etc. La señal más común es en forma eléctrica en forma de voltaje versus tiempo U(t).

. Clasificación de señal

Según su función en la transmisión de información específica, las señales se pueden dividir en útiles y perturbadoras (interferencia). Las señales útiles transportan información específica y la interferencia la distorsiona, aunque también pueden transportar otra información.

Según el grado de certeza de los valores de señal esperados, todas las señales se pueden dividir en señales deterministas y señales aleatorias. Determinista es una señal cuyo valor en cualquier momento se puede determinar con precisión. Las señales deterministas pueden ser periódicas o no periódicas.

Una señal se llama periódica para la cual se cumple la condición.
s(t) = s (t + kT), donde k es cualquier número entero, T es un período, que es un período de tiempo finito. Un ejemplo de señal periódica es una oscilación armónica. .

aqui tu metro, T, f 0, w 0, Y j 0- amplitud, período, frecuencia, frecuencia angular y fase inicial de oscilación, respectivamente.

Las señales periódicas complejas incluyen señales de pulsos de varias formas (pulsos eléctricos)

Un impulso eléctrico es un cambio abrupto de corta duración en el voltaje o la corriente eléctrica.

Los pulsos de corriente o voltaje eléctricos (unipolares) que no contienen oscilaciones de alta frecuencia se denominan pulsos de video (Fig. 2.2). Los impulsos eléctricos, que son oscilaciones electromagnéticas de alta o ultra alta frecuencia de duración limitada, cuya envolvente tiene la forma de un impulso de vídeo, se denominan impulsos de radio.

Según la naturaleza del cambio en el tiempo, los impulsos eléctricos se distinguen en formas rectangulares, en dientes de sierra, exponenciales, en forma de campana y otras. Un pulso de video real puede tener una forma bastante compleja, que se caracteriza por la amplitud A, la duración del pulso t Y , duración del frente t F y duración del declive t Con , el tamaño del chip superior D A.

Cualquier señal periódica compleja se puede representar como una suma de oscilaciones armoniosas con frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental.

Una señal no periódica suele estar limitada en el tiempo.

Una señal aleatoria es una función del tiempo cuyos valores se desconocen de antemano y sólo pueden predecirse con cierta probabilidad. Como principales características señales aleatorias aceptar:

a) la ley de distribución de probabilidad (el tiempo relativo de permanencia de la magnitud de la señal en un intervalo determinado);

b) distribución espectral de la potencia de la señal.

Las señales de salida de los sensores son un reflejo de determinados procesos físicos. Tienden a ser continuos ya que la mayoría de los procesos físicos son de naturaleza continua. Estas señales se denominan analógicas.

Una señal analógica se describe mediante una función continua (o continua por partes) x A (t), y la función en sí, como su argumento, puede tomar cualquier valor dentro de límites especificados. Las señales analógicas son bastante sencillas de generar y procesar, pero pueden resolver problemas técnicos relativamente sencillos. obra de moderno sistemas electronicos basado en el uso de señales discretas y digitales.

Una señal de tiempo discreta se obtiene como resultado de la discretización de una función continua, lo que representa la sustitución de una función continua por sus valores instantáneos en tiempos discretos. Dicha señal se describe mediante una función reticular (serie de tiempo secuencial) S(n?t). Puede tomar cualquier valor en un intervalo determinado, mientras que la variable independiente n toma valores discretos n = 0, ±1, ±2,..., y t es el intervalo de muestreo.

Como resultado de la operación de cuantificación se obtiene una señal cuantificada por nivel. La esencia de la operación de cuantificación de niveles es que una serie de niveles discretos, llamados niveles de cuantificación, se fijan en el rango dinámico continuo de una señal analógica. Los valores actuales de la señal analógica se identifican con los niveles de cuantificación más cercanos.

La cuantificación por el nivel de una señal de tiempo discreto le permite obtener una señal cuantificada discretamente. Una señal digital se obtiene numerando los niveles de cuantificación de una señal cuantificada discretamente con números binarios (números en el sistema numérico binario) y, por tanto, representando los valores de muestra de una señal cuantificada discretamente en forma de números.

Entre señales deterministas Un lugar especial lo ocupan las señales de prueba, cuya existencia está determinada por las necesidades de probar las características de los dispositivos electrónicos desarrollados.

Oscilación armónica. La señal de prueba más común es una oscilación armónica, que se utiliza en la práctica de medición para evaluar las propiedades de frecuencia de dispositivos para diversos fines.

Un salto unitario es una cantidad adimensional, por lo que multiplicar la señal s(t) por la función de salto unitario equivale a activar esta señal en el momento t=0:

s (t) en t ³ 0;(t) 1(t) =

en t<t 0.

Función delta. priorato ?-la función satisface las siguientes condiciones:

0 en t¹ t 0;

d(t-t 0) =

En t = t0 ;

De este modo, ?-la función es igual a cero para todos los valores distintos de cero del argumento y toma un valor infinitamente grande en el punto t = 0. Área bajo una curva acotada ?-la función es igual a uno.

3. Formas de representación de señales deterministas.

Los modelos de señales en función del tiempo están destinados principalmente al análisis de formas de onda. Al resolver problemas de paso de señales de formas complejas a través de cualquier dispositivo, un modelo de señal de este tipo a menudo no es del todo conveniente y no permite comprender la esencia de los procesos físicos que ocurren en los dispositivos.

Por lo tanto, las señales se representan mediante un conjunto de funciones elementales (básicas), para las cuales se utilizan con mayor frecuencia funciones armónicas ortogonales (seno y coseno). La elección de tales funciones se debe al hecho de que son, desde un punto de vista matemático, funciones propias de sistemas lineales invariantes en el tiempo (sistemas cuyos parámetros no dependen del tiempo), es decir no cambian su forma después de pasar por estos sistemas. Como resultado, una señal puede representarse mediante una variedad de amplitudes, fases y frecuencias de funciones armónicas, cuyo conjunto se denomina espectro de señal.

Por tanto, existen dos formas de representación de una señal determinista arbitraria: temporal y frecuencial (espectral).

La primera forma de representación se basa en un modelo matemático de la señal en función del tiempo t:

el segundo - sobre el modelo matemático de la señal en forma de función de frecuencia f, y, lo que es muy importante, este modelo existe sólo en el campo de funciones complejas:

S = (f) = S(jf).

Ambas formas de representación de señales están interconectadas mediante un par de transformadas de Fourier:

Cuando se utiliza la frecuencia angular (cíclica) w = 2pf, las transformadas de Fourier tienen la siguiente forma:

La representación temporal de una oscilación armónica tiene la siguiente forma:

donde Um, T, f0, w0 y j0 son la amplitud, el período, la frecuencia, la frecuencia angular y la fase inicial de la oscilación, respectivamente.

Para representar tal oscilación en el dominio de la frecuencia, basta con especificar dos funciones de frecuencia que muestren que en la frecuencia w0 la amplitud de la señal es igual a Um y la fase inicial es igual a j0:

En la figura 1 se muestran gráficos de representaciones de tiempo y frecuencia de oscilaciones armónicas. 2.7, donde amplitud U metro y fase j 0dispuestos en forma de segmentos rectos.

valores U metro =U( w 0) Y j 0 =j (w 0) se denominan espectro de amplitud y fase de una oscilación armónica, respectivamente, y su totalidad es simplemente un espectro.

En lugar de utilizar dos funciones reales en el dominio de la frecuencia, puede utilizar una función única pero compleja. Para ello, escribimos la representación temporal de una oscilación armónica en forma compleja:

Si excluimos de consideración la región de frecuencias negativas (no tienen significado físico), entonces podemos escribir:

¿Dónde está la amplitud compleja de una oscilación armónica cuyo módulo es igual a Um y el argumento es j0?

4. Finalidades del procesamiento de señales físicas

El objetivo principal del procesamiento de señales físicas es la necesidad de obtener la información contenida en ellas. Esta información suele estar presente en la amplitud de la señal (absoluta o relativa), la frecuencia o el contenido espectral, la fase o la sincronización relativa de múltiples señales. Una vez que se ha extraído la información deseada de la señal, se puede utilizar de diversas formas.

En algunos casos es deseable reformatear la información contenida en la señal. En particular, el cambio de formato se produce cuando se transmite una señal de audio en un sistema telefónico de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). En este caso, se utilizan técnicas analógicas para colocar múltiples canales de voz en el espectro de frecuencias para su transmisión mediante radioenlace de microondas, cable coaxial o cable de fibra óptica. En la comunicación digital, la información de audio analógica se convierte primero en digital mediante un convertidor A/D. La información digital que representa canales de audio individuales se multiplexa en el tiempo (acceso múltiple por división de tiempo, TDMA) y se transmite a través de un enlace digital en serie.

Otra razón para el procesamiento de señales es comprimir el ancho de banda de la señal (sin una pérdida significativa de información) seguido del formateo y transmisión de información a velocidades reducidas, lo que permite reducir el ancho de banda del canal requerido. En módems de alta velocidad y sistemas de modulación de código de pulsos adaptativos, los algoritmos para eliminar la redundancia de datos (compresión) se utilizan ampliamente, así como en sistemas de comunicaciones móviles digitales, sistemas de grabación de audio y televisión de alta definición.

Los sistemas de hardware y software para automatizar mediciones en muchos casos utilizan la información recibida de los sensores para generar señales de retroalimentación apropiadas que, a su vez, controlan directamente el proceso de medición. Estos sistemas requieren tanto ADC como DAC, así como sensores, acondicionadores de señal y procesadores digitales.

En algunos casos, hay ruido en la señal que contiene información y el objetivo principal es reconstruir la señal. A menudo se utilizan técnicas como filtrado, detección síncrona, etc. para realizar esta tarea tanto en el dominio analógico como en el digital.

Así, los objetivos de la conversión de señal son:

· extraer información sobre la señal (amplitud, fase, frecuencia, componentes espectrales, relaciones temporales);

· conversión de formato de señal;

·compresión de datos;

· generación de señales de retroalimentación;

· conversión de analógico a digital;

· conversión de digital a analógico;

· Separando la señal del ruido.

. Métodos de procesamiento de señales físicas.

Las señales se pueden procesar usando:

· métodos analógicos (procesamiento de señales analógicas);

· métodos digitales (procesamiento de señales digitales);

· o una combinación de métodos analógicos y digitales (procesamiento de señal combinado).

Los dispositivos que procesan señales analógicas (procesamiento analógico) se denominan analógicos (procesadores analógicos).

Los dispositivos que procesan señales digitales (procesamiento digital) se denominan digitales (procesadores digitales).

En algunos casos, la elección del método de procesamiento es clara, en otros casos no hay claridad en la elección y, por lo tanto, la decisión final se basa en ciertas consideraciones basadas en las ventajas y desventajas de los métodos especificados.

Las principales ventajas de los métodos de procesamiento de señales digitales incluyen:

· la capacidad de implementar algoritmos complejos de procesamiento de señales que son difíciles, y a menudo incluso imposibles, de implementar utilizando tecnología analógica;

· la capacidad de implementar el principio de "adaptación" o autoajuste, es decir, la capacidad de cambiar el algoritmo de procesamiento de la señal sin reestructurar físicamente el dispositivo (por ejemplo, dependiendo del tipo de señal que ingresa a la entrada del filtro);

· posibilidad de procesamiento simultáneo de varias señales;

· fundamentalmente alcanzable una mayor precisión en el procesamiento de señales;

· ausencia de influencia significativa de la inestabilidad de los parámetros de los procesadores digitales causada por fluctuaciones de temperatura, envejecimiento, deriva del cero, cambios en los voltajes de suministro y otras razones sobre la "calidad" del procesamiento de señales;

· mayor inmunidad al ruido de los dispositivos digitales y menores “costos” de energía, tiempo y frecuencia para transmitir señales digitales (en comparación con la transmisión de señales analógicas);

· mayor nivel de desarrollo de los dispositivos digitales.

Las desventajas de los procesadores digitales incluyen:

· mayor complejidad en comparación con los dispositivos analógicos y un coste aún mayor;

· el rendimiento no es tan alto como nos gustaría;

· la incapacidad de eliminar errores específicos causados ​​​​por el muestreo, la cuantificación de la señal y el redondeo durante el proceso de cálculo.

El especialista actual se enfrenta a la elección de la combinación adecuada de métodos analógicos y digitales para resolver un problema de procesamiento de señales. Es imposible procesar señales físicas analógicas utilizando únicamente métodos digitales, ya que todos los sensores (micrófonos, termopares, galgas extensométricas, cristales piezoeléctricos, cabezales de disco, etc.) son dispositivos analógicos. Por lo tanto, algunos tipos de señales requieren circuitos de normalización para su posterior procesamiento mediante métodos analógicos o digitales. En realidad, los circuitos de acondicionamiento de señales son procesadores analógicos que hacen:

· amplificación de señales en amplificadores de medida y preliminares (búfer);

· detección de una señal en un contexto de ruido mediante amplificadores de señal de modo común de alta precisión;

· compresión de rango dinámico (amplificadores logarítmicos, DAC logarítmicos y amplificadores de ganancia programables);

· Filtración (pasiva y activa).

Literatura

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.Fundamentos de la electrónica industrial: libro de texto de ingeniería no eléctrica. especialista. universidades /V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A E. Krasnopolsky, V.V. Sujorukov; editado por V.G. Gerasimova. - 3ª ed., revisada. y adicional - M.: Más alto. escuela, 2006. - 336 págs., ill.

.Ingeniería eléctrica y electrónica en 3 libros. Ed. V.G. Gerasimova Libro 1. Circuitos eléctricos y magnéticos. - M.: Escuela superior. - 2006

.Ingeniería eléctrica y electrónica en 3 libros. Ed. V.G. Gerasimova Libro 2. Dispositivos electromagnéticos y máquinas eléctricas. - M.: Escuela superior. - 2007

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