Radioning maqsadi elektron qurilmalar, ma'lumki, elektr signallari shaklida taqdim etilgan ma'lumotlarni qabul qilish, o'zgartirish, uzatish va saqlash. Elektron qurilmalarda ishlaydigan signallar va shunga mos ravishda qurilmalarning o'zlari ikkita katta guruhga bo'linadi: analog va raqamli.

Analog signal- daraja va vaqt bo'yicha uzluksiz signal, ya'ni bunday signal istalgan vaqtda mavjud bo'lib, berilgan diapazondan istalgan darajani olishi mumkin.

Kvantlangan signal- faqat kvantlash darajalariga mos keladigan ma'lum kvantlangan qiymatlarni qabul qilishi mumkin bo'lgan signal. Ikki qo'shni daraja orasidagi masofa kvantlash bosqichidir.

Namuna olingan signal- qiymatlari faqat vaqt momentlarida ko'rsatilgan signal, namuna olish momentlari deb ataladi. Qo'shni namuna olish lahzalari orasidagi masofa namuna olish bosqichidir. Doimiy uchun Kotelnikov teoremasi qo'llaniladi: , qaerda yuqori kesish chastotasi signal spektri.

Raqamli signal - daraja bo'yicha kvantlangan va vaqt bo'yicha diskretlashtirilgan signal. Raqamli signalning kvantlangan qiymatlari odatda ma'lum bir kod bilan kodlanadi, namuna olish jarayonida tanlangan har bir namuna tegishli kod so'zi bilan almashtiriladi, ularning belgilari ikkita ma'noga ega - 0 va 1 (2.1-rasm).

Analog elektronika qurilmalarining tipik vakillari aloqa, radioeshittirish va televizion qurilmalardir. Umumiy talablar analog qurilmalar uchun talablar - minimal buzilish. Ushbu talablarni qondirish istagi ortib borayotgan murakkablikka olib keladi elektr diagrammalar va qurilma dizaynlari. Analog elektronikaning yana bir muammosi - zarur shovqin immunitetiga erishishdir, chunki analog aloqa kanalidagi shovqin tubdan kamaytirilmaydi.

Raqamli signallar ishlab chiqariladi elektron sxemalar, tranzistorlar yopiq (oqim nolga yaqin) yoki butunlay ochiq (kuchlanish nolga yaqin), shuning uchun ularga kam quvvat sarflanadi va raqamli qurilmalarning ishonchliligi analoglardan yuqori.

Raqamli qurilmalar analog qurilmalarga qaraganda ko'proq shovqinga chidamli, chunki kichik tashqi buzilishlar qurilmalarning noto'g'ri ishlashiga olib kelmaydi. Xatolar faqat shunday buzilishlar bilan paydo bo'ladiki, past signal darajasi yuqori deb qabul qilinadi yoki aksincha. Raqamli qurilmalarda siz xatolarni tuzatish uchun maxsus kodlardan ham foydalanishingiz mumkin. Analog qurilmalarda bunday imkoniyat yo'q.

Raqamli qurilmalar tranzistorlar va boshqa elektron elementlarning parametrlari va xususiyatlarining tarqalishiga (qabul qilinadigan chegaralar ichida) befarq. Xatosiz raqamli qurilmalar konfiguratsiyani talab qilmaydi va to'liq takrorlanadi. Bularning barchasi integratsiyalashgan texnologiyadan foydalangan holda qurilmalarni ommaviy ishlab chiqarishda juda muhimdir. Raqamli integral mikrosxemalarni ishlab chiqarish va ishlatishning iqtisodiy samaradorligi zamonaviy radioelektron qurilmalarda nafaqat raqamli, balki analog signallarni ham raqamli qayta ishlashga tobe bo'lishiga olib keldi. Tarqalgan raqamli filtrlar, regulyatorlar, multiplikatorlar va boshqalar. Raqamli ishlov berishdan oldin analog signallar analog-raqamli konvertorlar (ADC) yordamida raqamli shaklga o'tkaziladi. Teskari konvertatsiya- raqamli signallardan analog signallarni tiklash - raqamli-analogli konvertorlar (DAC) yordamida amalga oshiriladi.

Raqamli elektronika qurilmalari tomonidan hal qilinadigan turli xil muammolar bilan ularning ishlashi faqat ikkita raqam bilan ishlaydigan sanoq tizimlarida sodir bo'ladi: nol (0) va bitta (1).

Raqamli qurilmalarning ishlashi odatda soatli etarlicha yuqori chastotali soat generatori. Bir soat sikli davomida eng oddiy mikrooperatsiya amalga oshiriladi - o'qish, o'zgartirish, mantiqiy buyruq va boshqalar. Axborot raqamli so'z shaklida taqdim etiladi. So'zlarni uzatish uchun ikkita usul qo'llaniladi - parallel va ketma-ket. Raqamli qurilmalar o'rtasida ma'lumot almashishda ketma-ket kodlash qo'llaniladi (masalan, in kompyuter tarmoqlari, modem ulanishi). Raqamli qurilmalarda axborotni qayta ishlash parallel axborot kodlash yordamida amalga oshiriladi, bu esa maksimal ishlashni ta'minlaydi.

Raqamli qurilmalarni qurish uchun elementar asos hisoblanadi integral mikrosxemalar(IC), ularning har biri ma'lum miqdordagi mantiqiy elementlar yordamida amalga oshiriladi - elementar mantiqiy operatsiyalarni bajaradigan eng oddiy raqamli qurilmalar.

Hikoyaning maqsadi "signal" tushunchasi nima ekanligini, qanday umumiy signallar mavjudligini va ular qanday umumiy xususiyatlarga ega ekanligini ko'rsatishdir.

Signal nima? Bu savolga hatto kichkina bola ham bu "siz nimadir bilan muloqot qilishingiz mumkin bo'lgan narsadir" deb aytadi. Masalan, oyna va quyoshdan foydalanib, siz signallarni ko'rish chizig'i bo'ylab uzatishingiz mumkin. Kemalarda signallar bir vaqtlar semafor bayroqlari yordamida uzatilgan. Bu maxsus tayyorlangan signalchilar tomonidan amalga oshirildi. Shunday qilib, ma'lumotlar bunday bayroqlar yordamida uzatildi. "Signal" so'zini qanday etkazish mumkin:

Tabiatda juda ko'p turli xil signallar mavjud. Ha, aslida, hamma narsa signal bo'lishi mumkin: stolda qoldirilgan eslatma, ba'zi tovushlar ma'lum bir harakatni boshlash uchun signal bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Xo'sh, bunday signallar bilan hamma narsa aniq, shuning uchun men tabiatda boshqalardan kam bo'lmagan elektr signallariga o'taman. Ammo ularni hech bo'lmaganda taxminan guruhlarga bo'lish mumkin: uchburchak, sinusoidal, to'rtburchaklar, arra tishlari, bitta zarba va boshqalar. Bu signallarning barchasi diagrammada chizilganida qanday ko'rinishga ega bo'lganligi uchun nomlanadi.

Signallar soatlarni hisoblash uchun (vaqt signali sifatida), vaqtni ushlab turish uchun, boshqaruv pulslari sifatida, motorlarni boshqarishda yoki uskunani sinash va ma'lumot uzatish uchun metronom sifatida ishlatilishi mumkin.

Elektr xususiyatlari signallari

Qaysidir ma'noda, elektr signali vaqt o'tishi bilan kuchlanish yoki oqim o'zgarishini ko'rsatadigan grafikdir. Ruscha bu degani: agar siz qalam olib, X o'qi bo'ylab vaqtni va Y o'qi bo'ylab kuchlanish yoki oqimni belgilasangiz va ma'lum vaqtlarda tegishli kuchlanish qiymatlarini nuqta bilan belgilasangiz, yakuniy rasm to'lqin shaklini ko'rsatadi:

Elektr signallari juda ko'p, ammo ularni ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:

• Bir tomonlama
• Ikki tomonlama

Bular. bir yo'nalishlilarda oqim bir yo'nalishda oqadi (yoki umuman oqmaydi), ikki tomonlama bo'lganlarda esa oqim o'zgaruvchan bo'lib, "u erda" yoki "bu erda" oqadi.

Barcha signallar, turidan qat'i nazar, quyidagi xususiyatlarga ega:

• Davr -- signal o'zini takrorlay boshlagan vaqt oralig'i. Ko'pincha T
• Chastotasi -- signal 1 soniyada necha marta takrorlanishini bildiradi. U gerts bilan o'lchanadi. Misol uchun, 1Hz = soniyada 1 takrorlash. Chastota - davrning o'zaro nisbati ( ƒ = 1/T )
• Amplituda -- volt yoki amperda o'lchanadi (signal oqim yoki kuchlanishga bog'liq). Amplituda signalning "kuchliligi" ni anglatadi. Signal grafigi X o'qidan qanchalik uzoqlashadi?

Signal turlari

Sinus to'lqini

O'ylaymanki, yuqoridagi rasmdagi grafigi mantiqiy bo'lmagan funksiyani ifodalash sizga yaxshi ma'lum gunoh (x). Uning davri 360 o yoki 2pi radian (2pi radian = 360 o).

Va agar siz 1 soniyani T davriga ajratsangiz, u holda 1 soniyaga qancha davr to'g'ri kelishini yoki boshqacha qilib aytganda, davr qanchalik tez-tez takrorlanishini bilib olasiz. Ya'ni, siz signalning chastotasini aniqlaysiz! Aytgancha, u gertsda ko'rsatilgan. 1 Hz = 1 sek / sekundiga 1 takrorlash

Chastota va davr bir-biriga teskari hisoblanadi. Davr qancha uzoq bo'lsa, chastota shunchalik past bo'ladi va aksincha. Chastota va davr o'rtasidagi munosabat oddiy munosabatlar bilan ifodalanadi:

Shakli to'rtburchaklarga o'xshash signallar "to'rtburchaklar signallari" deb ataladi. Ular oddiy to'rtburchaklar signallarga va meanderlarga bo'linishi mumkin. Kvadrat to'lqin puls va pauza davomiyligi teng bo'lgan to'rtburchaklar signaldir. Va agar pauza va pulsning davomiyligini qo'shsak, biz meander davrini olamiz.

Muntazam to'rtburchak signal meanderdan farq qiladi, chunki u turli puls va pauza davomiyligiga ega (puls yo'q). Quyidagi rasmga qarang - u minglab so'zlarni aytadi.

Aytgancha, siz bilishingiz kerak bo'lgan kvadrat to'lqin signallari uchun yana ikkita atama mavjud. Ular bir-biriga teskari (davr va chastota kabi). Bu rivoyat Va to'ldirish omili. Nisbatan (S) davrning zarba davomiyligiga nisbati va koeffitsient uchun aksincha. to'ldirish.

Shunday qilib, kvadrat to'lqin 2 ish aylanishi bilan to'rtburchak signal hisoblanadi. Uning davri impuls davomiyligi ikki barobar bo'lgani uchun.

S - ish aylanishi, D - ish aylanishi, T - puls davri, - zarba davomiyligi.

Aytgancha, yuqoridagi grafiklar ideal to'rtburchaklar signallarni ko'rsatadi. Hayotda ular biroz boshqacha ko'rinadi, chunki hech qanday qurilmada signal bir zumda 0 dan qandaydir qiymatga o'zgarmaydi va keyin yana nolga tusha olmaydi.

Agar biz tog'ga chiqsak va keyin darhol tushsak va o'z pozitsiyamiz balandligidagi o'zgarishlarni grafikda qayd qilsak, biz uchburchak signalini olamiz. Qattiq taqqoslash, lekin haqiqiy. Uchburchak signallarda kuchlanish (oqim) birinchi navbatda kuchayadi va keyin darhol pasayishni boshlaydi. Va klassik uchburchak signali uchun ortib borayotgan vaqt pasayish vaqtiga teng (va davrning yarmiga teng).

Agar bunday signalning ortib borayotgan vaqti pasayish vaqtidan kamroq yoki kattaroq bo'lsa, unda bunday signallar allaqachon arra tishlari deb ataladi. Va ular haqida quyida.

Rampa signali

Yuqorida yozganimdek, assimetrik uchburchak signali arra tish signali deb ataladi. Bu nomlarning barchasi shartli va qulaylik uchun kerak.

Deyarli paydo bo'lgan paytdan boshlab, inson qabilalari nafaqat ma'lumot to'plash, balki uni bir-biri bilan almashish zarurati bilan duch kelgan. Ammo, agar buni sizga yaqin bo'lganlar (til va yozuv) bilan qilish unchalik qiyin bo'lmasa, unda uzoq masofalarda bo'lganlar bilan, bu jarayon ayrim muammolarni keltirib chiqardi.

Vaqt o'tishi bilan ular signal ixtirosi bilan hal qilindi. dastlab ular ancha ibtidoiy (tutun, tovush va boshqalar) edi, lekin asta-sekin insoniyat tabiatning yangi qonunlarini kashf etdi, bu esa axborotni uzatishning yangi usullarini ixtiro qilishga yordam berdi. Keling, qanday signal turlari mavjudligini bilib olaylik, shuningdek, ularning qaysi biri zamonaviy jamiyatda ko'proq qo'llanilishini ko'rib chiqaylik.

Signal nima?

Bu so'z bir tizim tomonidan kodlangan, maxsus kanal orqali uzatiladigan va boshqa tizim tomonidan dekodlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni anglatadi.

Ko'pgina olimlarning fikricha, biologik organizmlar yoki hatto alohida hujayralarning bir-biri bilan aloqa qilish qobiliyati (oziq moddalar mavjudligi yoki xavf haqida signal berish) evolyutsiyaning asosiy harakatlantiruvchi kuchiga aylandi.

Parametrlari uzatiladigan ma'lumotlar turiga moslashtirilgan har qanday jismoniy jarayon signal sifatida harakat qilishi mumkin. Masalan, tizimda telefon aloqasi uzatuvchi gapiruvchi abonentning so'zlarini elektr kuchlanish signaliga aylantiradi, u simlar orqali tinglovchi odam joylashgan qabul qiluvchi qurilmaga uzatiladi.

Signal va xabar

Bu ikki tushuncha ma'no jihatidan juda yaqin - ular jo'natuvchidan qabul qiluvchiga uzatiladigan ma'lum ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Biroq, ular orasida sezilarli farq bor.

Ushbu maqsadga erishish uchun xabar qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinishi kerak. Ya'ni, uning hayot davrasi uch bosqichdan iborat: axborotni kodlash - uzatish - xabarni dekodlash.

Signal bo'lsa, uni qabul qilish uning mavjudligi uchun zaruriy shart emas. Ya'ni, unda shifrlangan ma'lumotlar dekodlanishi mumkin, ammo buni kimdir amalga oshiradimi yoki yo'qmi noma'lum.

Signallarning turli mezonlari bo'yicha tasnifi: asosiy turlari

Tabiatda har xil xususiyatlarga ega signallarning ko'p turlari mavjud. Shu munosabat bilan ularni tasniflash uchun ushbu hodisalarning turli mezonlari qo'llaniladi. Shunday qilib, uchta toifa mavjud:

• Yetkazib berish usuli bo'yicha (muntazam / tartibsiz).
• Jismoniy tabiatning turi bo'yicha.
• Parametrlarni tavsiflovchi funksiya turi bo'yicha.

Jismoniy tabiat turi bo'yicha signallar

Shakllanish usuliga qarab signallarning turlari quyidagilardan iborat.

• Elektr (ma'lumot tashuvchisi - elektr pallasida vaqt o'zgaruvchan oqim yoki kuchlanish).
• Magnit.
• Elektromagnit.
• Issiqlik.
• Ionlashtiruvchi nurlanish signallari.
• Optik / yorug'lik.
• Akustik (tovush).

Oxirgi ikki turdagi signallar, shuningdek, aloqa texnik operatsiyalarining eng oddiy misollari bo'lib, ularning maqsadi mavjud vaziyatning o'ziga xos xususiyatlari haqida xabar berishdir.

Ko'pincha ular xavf yoki tizimning noto'g'ri ishlashi haqida ogohlantirish uchun ishlatiladi.

Ko'pincha tovush va optik navlar avtomatlashtirilgan uskunalarning uzluksiz ishlashi uchun muvofiqlashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Shunday qilib, ba'zi turdagi boshqaruv signallari (buyruqlar) tizimning harakat qilishni boshlashini rag'batlantiradi.

Misol uchun, yong'in signalizatsiyasida, sensorlar tutun izlarini aniqlaganda, ular baland ovoz chiqaradilar. Bu, o'z navbatida, tizim tomonidan yong'inni o'chirish uchun nazorat signali sifatida qabul qilinadi.

Signalning (jismoniy tabiatning turi bo'yicha signallarning turlari yuqorida sanab o'tilgan) xavf tug'ilganda tizimni qanday faollashtirishiga yana bir misol - bu inson tanasining termoregulyatsiyasi. Shunday qilib, agar turli omillar tufayli tana harorati ko'tarilsa, hujayralar bu haqda miyaga "xabar beradi" va u "tanani sovutish tizimi" ni ishga tushiradi, bu hamma uchun terlash deb nomlanadi.

Funktsiya turi bo'yicha

Ushbu parametr uchun turli toifalar mavjud.

• Analog (uzluksiz).
• Kvant.
• Diskret (puls).
• Raqamli signal.

Ushbu turdagi signallarning barchasi elektrdir. Buning sababi shundaki, ularni qayta ishlash oson emas, balki ular uzoq masofalarga ham osonlik bilan uzatiladi.

Analog signal nima va uning turlari

Bu nom vaqt o'tishi bilan uzluksiz (doimiy) o'zgarib turadigan va ma'lum bir vaqt oralig'ida turli qiymatlarni qabul qila oladigan tabiiy kelib chiqadigan signallarga beriladi.

Xususiyatlari tufayli ular telefon aloqasi, radioeshittirish va televidenieda ma'lumotlarni uzatish uchun idealdir.

Aslida, boshqa barcha turdagi signallar (raqamli, kvant va diskret) o'z tabiatiga ko'ra analogga aylantiriladi.

Uzluksiz bo'shliqlarga va mos keladigan jismoniy miqdorlarga qarab, turli xil turlari analog signallar.

• Streyt.
• Chiziq segmenti.
• Doira.
• Ko'p o'lchovlilik bilan tavsiflangan bo'shliqlar.

Kvantlangan signal

Oldingi xatboshida aytib o'tilganidek, bu hali ham bir xil analog ko'rinish, ammo uning farqi shundaki, u kvantlanishdan o'tgan. Shu bilan birga, uning barcha qiymatlari diapazoni darajalarga bo'linishi mumkin. Ularning miqdori ma'lum bir bit chuqurligidagi raqamlarda ifodalanadi.

Odatda, bu jarayon audio yoki optik signallarni siqishda amalda qo'llaniladi. Kvantlash darajalari qanchalik ko'p bo'lsa, analogdan kvantga o'tish shunchalik aniq bo'ladi.

Ko'rib chiqilayotgan xilma-xillik sun'iy ravishda paydo bo'lganlarga ham tegishli.

Signal turlarining ko'p tasniflarida bu signal ajratilmaydi. Biroq, u mavjud.

Diskret ko'rinish

Bu signal ham sun'iy bo'lib, cheklangan miqdordagi darajalarga (qiymatlarga) ega. Qoida tariqasida, ularning ikkitasi yoki uchtasi bor.

Amalda, diskret va analog signal uzatish usullari o'rtasidagi farqni vinil plastinada va kompakt diskdagi ovoz yozishni solishtirish orqali ko'rsatish mumkin. Birinchisida ma'lumot uzluksiz ko'rinishda taqdim etiladi audio trek. Ammo ikkinchisida - turli xil aks ettiruvchi lazer bilan yondirilgan nuqtalar shaklida.

Ushbu turdagi ma'lumotlarni uzatish uzluksiz analog signalni ikkilik kodlar ko'rinishidagi diskret qiymatlar to'plamiga aylantirish orqali sodir bo'ladi.

Bu jarayon diskretizatsiya deb ataladi. Kod birikmalaridagi belgilar soniga qarab (bir xil/notekis) ikki turga bo'linadi.

Raqamli signallar

Bugungi kunda ma'lumot uzatishning ushbu usuli doimiy ravishda analogni almashtirmoqda. Avvalgi ikkitasi singari, u ham sun'iydir. Amalda, u raqamli qiymatlar ketma-ketligi sifatida ifodalanadi.

Analogdan farqli o'laroq, bu ma'lumotlarni tezroq va sifatli uzatadi, shu bilan birga shovqin shovqinidan tozalaydi. Shu bilan birga, bu raqamli signalning zaifligi (boshqa turdagi signallar oldingi uchta paragrafda). Gap shundaki, shu tarzda filtrlangan ma'lumotlar "shovqinli" ma'lumotlar zarralarini yo'qotadi.

Amalda, bu butun qismlar uzatilgan tasvirdan yo'qolishini anglatadi. Va agar biz tovush haqida gapiradigan bo'lsak - so'zlar yoki hatto butun jumlalar.

Aslida, har qanday analog signalni raqamli modulyatsiya qilish mumkin. Buning uchun u bir vaqtning o'zida ikkita jarayondan o'tadi: namuna olish va kvantlash. Axborotni uzatishning alohida usuli bo'lgan raqamli signal turlarga bo'linmaydi.

Uning mashhurligi so'nggi yillarda yangi avlod televizorlari tasvir va tovushni analog uzatish uchun emas, balki raqamli uzatish uchun maxsus yaratilganiga yordam berdi. Biroq, ular adapterlar yordamida oddiy televizor kabellariga ulanishi mumkin.

Signal modulyatsiyasi

Yuqoridagi barcha ma'lumotlarni uzatish usullari modulyatsiya deb ataladigan hodisa bilan bog'liq (raqamli signallar uchun - manipulyatsiya). Nima uchun kerak?

Ma'lumki, elektromagnit to'lqinlar (ularning yordami bilan har xil turdagi signallar uzatiladi) zaiflashishga moyil bo'lib, bu ularning uzatish diapazonini sezilarli darajada kamaytiradi. Buning oldini olish uchun past chastotali tebranishlar uzoq, yuqori chastotali to'lqinlar hududiga o'tkaziladi. Bu hodisa modulyatsiya (manipulyatsiya) deb ataladi.

Ma'lumot uzatish masofasini oshirishdan tashqari, u signallarning shovqin immunitetini yaxshilaydi. Bundan tashqari, bir vaqtning o'zida ma'lumot uzatish uchun bir nechta mustaqil kanallarni tashkil qilish mumkin bo'ladi.

Jarayonning o'zi quyidagicha. Modulyator deb ataladigan qurilma bir vaqtning o'zida ikkita signalni qabul qiladi: past chastotali (ma'lum ma'lumotlarni olib yuradi) va yuqori chastotali (ma'lumotsiz, lekin uzoq masofalarga uzatilishi mumkin). Ushbu qurilmada ular bir vaqtning o'zida ikkalasining afzalliklarini birlashtiradigan biriga aylantiriladi.

Chiqish signallarining turlari kirish tashuvchisi yuqori chastotali tebranishning o'zgartirilgan parametriga bog'liq.

Agar u garmonik bo'lsa, bu modulyatsiya jarayoni analog deb ataladi.

Agar davriy bo'lsa - impulsli.

Agar tashuvchi signal oddiygina to'g'ridan-to'g'ri oqim bo'lsa, bu tur shovqinga o'xshash deb ataladi.

Signal modulyatsiyasining dastlabki ikki turi, o'z navbatida, kichik turlarga bo'linadi.

Analog modulyatsiya shunday ishlaydi.

• Amplituda (AM) - tashuvchi signal amplitudasining o'zgarishi.
• Faza (PM) - faza o'zgaradi.
• Chastota - faqat chastota ta'sir qiladi.

Impuls (diskret) signallarni modulyatsiya qilish turlari.

• Amplituda-puls (AIM).
• Puls chastotasi (PFM).
• Puls kengligi (PWM).
• Faza-impuls (PPM).

Ma'lumotlarni uzatishning qanday usullari mavjudligini ko'rib chiqsak, ularning turidan qat'i nazar, ularning barchasi inson hayotida muhim rol o'ynaydi, uning har tomonlama rivojlanishiga yordam beradi va uni mumkin bo'lgan xavflardan himoya qiladi.

Analog va raqamli signallarga kelsak (zamonaviy dunyoda ularning yordami bilan ma'lumot uzatiladi), ehtimol, yaqin yigirma yil ichida rivojlangan mamlakatlarda birinchisi deyarli butunlay ikkinchisiga almashtiriladi.

Signallarni va signallarning turlarini hisobga olgan holda, bu ulanishlarning turli miqdori borligini aytish kerak. Har kuni har bir inson elektron qurilmadan foydalanishga duch keladi. Hech kim zamonaviy hayotni ularsiz tasavvur qila olmaydi. Biz televizor, radio, kompyuter va boshqalarning ishlashi haqida gapiramiz. Ilgari hech kim ko'plab operatsion qurilmalarda qanday signal ishlatilishini o'ylamagan. Endi analog, raqamli va diskret so'zlari uzoq vaqtdan beri eshitilgan.

Hammasi emas, lekin yuqoridagi signallarning ba'zilari juda yuqori sifatli va ishonchli hisoblanadi. Raqamli uzatish Analog kabi uzoq vaqt oldin ishlatilmagan. Bu texnologiya qo'llab-quvvatlay boshlaganligi bilan bog'liq bu tur yaqinda bu turdagi signal nisbatan yaqinda kashf etilgan. Har bir inson har doim diskretlikka duch keladi. Signalni qayta ishlash turlari haqida gapirganda, bu biroz intervalgacha ekanligini esga olish kerak.

Agar fanga chuqurroq kirsak, shuni aytishimiz kerakki, diskret - bu ma'lumotlarni uzatish va atrof-muhit vaqtini o'zgartirish imkonini beruvchi ma'lumotlarni uzatish. Oxirgi xususiyat tufayli diskret signal har qanday qiymatni olishi mumkin. Yoniq bu daqiqa ko'pgina uskunalar chiplarda ishlab chiqarila boshlanganidan keyin bu ko'rsatkich fonga o'tadi.

Raqamli va boshqa signallar ajralmas, komponentlar bir-biri bilan 100% o'zaro ta'sir qiladi. Diskretlikda esa aksincha. Gap shundaki, bu erda har bir qism mustaqil ishlaydi va o'z vazifalari uchun alohida javobgardir.

Signal

Keling, bir oz keyinroq aloqa signallarining turlarini ko'rib chiqaylik, ammo endi siz signalning o'zi nima ekanligi bilan tanishishingiz kerak. Bu tizimlar orqali havo orqali uzatiladigan umumiy koddir. Bu formulaning umumiy turi.

Axborot va boshqa ba'zi texnologiyalar sohasida xabarlarni uzatish imkonini beruvchi maxsus vosita mavjud. Uni yaratish mumkin, lekin uni qabul qilib bo'lmaydi. Aslida, ba'zi tizimlar buni qabul qilishi mumkin, ammo bu talab qilinmaydi. Agar signal xabar deb hisoblansa, uni "tutib olish" kerak.

Bunday ma'lumotlarni uzatish kodini oddiy matematik funktsiya deb atash mumkin. U mavjud parametrlardagi har qanday o'zgarishlarni tavsiflaydi. Agar hisobga olsak radiotexnika nazariyasi, keyin shuni aytish kerakki, bunday variantlar asosiy hisoblanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, "shovqin" tushunchasi signalga o'xshaydi.

U uni buzadi, allaqachon uzatilgan kod bilan bir-biriga mos kelishi mumkin, shuningdek, vaqtning o'zi funktsiyasini ifodalaydi. Maqolada signallar va signallarning turlari tasvirlanadi, biz diskret, analog va raqamli haqida gapiramiz. Keling, mavzu bo'yicha butun nazariyani qisqacha ko'rib chiqaylik.

Signal turlari

Mavjud signallarning bir nechta turlari, shuningdek tasniflari mavjud. Keling, ularga qaraylik.

Birinchi turdagi elektr signali, shuningdek, optik, elektromagnit va akustik mavjud. Yana bir nechta shunga o'xshash turlari mavjud, ammo ular mashhur emas. Ushbu tasnif jismoniy muhitga qarab sodir bo'ladi.

Signalni o'rnatish usuliga ko'ra, ular muntazam va tartibsiz bo'linadi. Birinchi tur analitik funktsiyaga, shuningdek ma'lumotlarni uzatishning deterministik turiga ega. Tasodifiy signallar ba'zi nazariyalar yordamida yaratilishi mumkin oliy matematika, bundan tashqari, ular butunlay boshqa vaqtlarda ko'plab qadriyatlarni qabul qilishga qodir.

Signalni uzatish turlari juda farq qiladi, shuni ta'kidlash kerakki, ushbu tasnifga ko'ra signallar analog, diskret va raqamli bo'linadi. Ko'pincha bu signallar elektr jihozlarining ishlashini ta'minlash uchun ishlatiladi. Variantlarning har birini tushunish uchun siz maktab fizikasi kursini eslab, bir oz nazariyani o'qib chiqishingiz kerak.

Signal nima uchun qayta ishlanadi?

Unda shifrlangan ma'lumotni olish uchun signalni qayta ishlash kerak. Agar signal modulyatsiyasi turlarini ko'rib chiqsak, shuni ta'kidlash kerakki, amplituda va chastotani almashtirish nuqtai nazaridan bu juda murakkab jarayon bo'lib, uni to'liq tushunish kerak. Ma'lumot olingandan so'ng, uni to'liq ishlatish mumkin turli yo'llar bilan. Ba'zi hollarda, u formatlanadi va keyinchalik yuboriladi.

Signalni qayta ishlashning boshqa sabablarini ham ta'kidlash kerak. U uzatiladigan chastotalarni siqishdan iborat, ammo barcha ma'lumotlarga zarar etkazmasdan. Keyin u yana formatlanadi va uzatiladi. Bu past tezlikda amalga oshiriladi. Agar analog va haqida gapiradigan bo'lsak raqamli shakl, keyin bu erda maxsus usullar qo'llaniladi. Filtrlash, konvolyutsiya va boshqa funktsiyalar mavjud. Agar signal buzilgan bo'lsa, ular ma'lumotni tiklash uchun kerak.

Yaratish va formatlash

Maqolada biz gaplashadigan ko'plab turdagi ma'lumot signallari yaratilishi va keyin formatlanishi kerak. Buning uchun sizda raqamli-analog konvertor, shuningdek, analog-raqamli konvertor bo'lishi kerak. Qoida tariqasida, ikkalasi ham bir xil vaziyatda qo'llaniladi: faqat DSP kabi texnikadan foydalanganda.

Boshqa hollarda, faqat birinchi qurilma ishlaydi. Jismoniy analog kodlarni yaratish va keyin ularni raqamli usullarga qayta formatlash uchun maxsus qurilmalardan foydalanish kerak. Bu imkon qadar ma'lumotlarga zarar yetkazilishining oldini oladi.

Dinamik diapazon

Har qanday turdagi analog signal diapazonini hisoblash oson. Desibellarda ko'rsatilgan yuqori va past ovoz balandligi o'rtasidagi farqdan foydalanish kerak.

Shuni ta'kidlash kerakki, ma'lumotlar butunlay uning bajarilishi xususiyatlariga bog'liq. Bundan tashqari, biz musiqa haqida ham, oddiy odamlarning suhbatlari haqida ham gapiramiz. Agar biz yangiliklarni o'qiydigan diktorni olsak, uning dinamik diapazoni 30 desibeldan oshmaydi. Va agar siz biron bir asarni rangli o'qisangiz, bu ko'rsatkich 50 ga ko'tariladi.

Analog signal

Qoniqarli signalni taqdim etish turlari har xil. Shuni ta'kidlash kerakki, analog signal uzluksizdir. Agar kamchiliklar haqida gapiradigan bo'lsak, ko'pchilik shovqin mavjudligini qayd etadi, bu esa, afsuski, ma'lumot yo'qolishiga olib kelishi mumkin.

Ko'pincha kodning qayerda ekanligi noma'lum bo'lgan vaziyat yuzaga keladi muhim ma'lumotlar, va bu erda oddiygina buzilishlar mavjud. Aynan shuning uchun ham analog signal kamroq mashhur bo'lib qoldi va hozirgi vaqtda uning o'rnini raqamli texnologiya egallaydi.

Raqamli signal

Shuni ta'kidlash kerakki, bunday signal, boshqa turdagi signallar kabi, diskret xarakteristikalar bilan tavsiflangan ma'lumotlar oqimidir.

Shuni ta'kidlash kerakki, uning amplitudasi takrorlanishi mumkin. Agar yuqorida tavsiflangan analog versiya juda ko'p shovqin bilan yakuniy nuqtaga etib borishga qodir bo'lsa, raqamli versiya bunga yo'l qo'ymaydi. Axborotga zarar etkazmaslik uchun u ko'pchilik shovqinlarni mustaqil ravishda bartaraf etishga qodir. Shuni ham ta'kidlash kerakki, bu turdagi ma'lumotlarni hech qanday semantik yuklarsiz uzatadi.

Shunday qilib, foydalanuvchi bir jismoniy kanal orqali bir nechta xabarlarni osongina yuborishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, hozirgi vaqtda eng keng tarqalgan ovozli signal turlaridan, shuningdek analoglardan farqli o'laroq, raqamli bir nechta turlarga bo'linmaydi. U o'ziga xos va mustaqildir. Ikkilik oqimni ifodalaydi. Endi u juda mashhur, uni ishlatish oson, buni sharhlar tasdiqlaydi.

Raqamli signalni qo'llash

Signalni uzatish turlarini hisobga olgan holda, raqamli variant qaerda ishlatilishini aytish kerak. U uzatish va foydalanishda boshqalardan qanday farq qiladi? Gap shundaki, takrorlagichga kirgandan so'ng u butunlay qayta tiklanadi.

Uskuna uzatish paytida shovqin va shovqinlarni qabul qilgan signalni qabul qilganda, u darhol formatlanadi. Buning yordamida teleminoralar shovqin effektidan qochib, signalni qayta tiklashi mumkin.

Bunday holda, analog aloqa ancha yaxshi bo'ladi, chunki katta miqdordagi buzilishlar bilan ma'lumot olishda uni hech bo'lmaganda qisman olish mumkin. Agar raqamli versiya haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu mumkin emas. Agar signalning 50% dan ortig'i shovqinga ega bo'lsa, unda ma'lumot butunlay yo'qolgan deb taxmin qilishimiz mumkin.

Ko'p odamlar muhokama qilmoqda uyali aloqa, va butunlay boshqa formatlar va uzatish usullari, ular ba'zan gapirish deyarli mumkin emasligini aytishdi. Odamlar so'z yoki iboralarni eshitmasligi mumkin. Bu faqat sodir bo'lishi mumkin raqamli chiziq shovqin bo'lsa.

Agar biz analog aloqalar haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu holda suhbatni davom ettirish mumkin. Bunday muammolar tufayli takrorlagichlar bo'shliqlarni kamaytirish uchun har doim yangi signal hosil qiladi.

Diskret signal

Hozirgi vaqtda odam turli xil terish vositalaridan yoki signallarni qabul qiladigan boshqa elektron qurilmalardan foydalanadi. Signallarning turlari juda xilma-xil bo'lib, ulardan biri diskretdir. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday qurilmalarning ishlashi uchun audio signalni uzatish kerak. Shuning uchun ham shunday kanal kerak o'tkazish qobiliyati yuqorida tavsiflanganidan ancha yuqori.

Bu nima bilan bog'liq? Gap shundaki, sifatli ovozni uzatish uchun diskret signaldan foydalanish kerak. U tovush to'lqinini yaratmaydi, balki uning raqamli nusxasini yaratadi. Shunga ko'ra, uzatish texnologiyaning o'zidan keladi. Bunday uzatishning afzalliklari shundan iboratki, paketli jo'natish partiyalarda amalga oshiriladi va uzatiladigan ma'lumotlar miqdori kamayadi.

Nozikliklar

Ishda kompyuter texnologiyasi Diskretizatsiya kabi narsa uzoq vaqtdan beri mavjud. Bunday signal tufayli butunlay kodlangan ma'lumotlardan foydalanish mumkin. Bu uzluksiz emas, lekin ma'lumotlar bloklarda to'planadi. Bundan tashqari, ikkinchisi butunlay to'liq va bir-biridan mustaqil bo'lgan alohida zarralardir.

Modulyatsiya turlari

Signallarning turlarini va umuman signallarni tavsiflashda modulyatsiya haqida ham gapirish kerak. Bu nima? Bu ma'lum bir qonunga muvofiq amalga oshiriladigan bir vaqtning o'zida bir nechta tebranish parametrlarini o'zgartirish jarayoni. Shuni ta'kidlash kerakki, modulyatsiya raqamli va impulslarga, shuningdek, boshqalarga bo'linadi.

O'z navbatida, ularning ko'pchiligi alohida-alohida bir nechta turlarga bo'linadi va ularning ko'pi bor. Ushbu kontseptsiyaning asosiy xususiyatlari haqida gapirish kerak. Misol uchun, signal modulyatsiyasi turlari tufayli barqaror uzatish va minimal yo'qotishlarga erishish mumkin, ammo ularning har biri maxsus chiziqli kuchaytirgichni talab qilishini ta'kidlash kerak.

Nazorat ishi

Signal turlari

Kirish

signal elektron sensori

Elektronika - bu elektronlar yoki boshqa zaryadlangan zarralarning elektromagnit maydonlar bilan o'zaro ta'sirini o'rganish va ma'lumotlarni uzatish, saqlash va uzatish uchun ushbu o'zaro ta'sirdan foydalanadigan elektron qurilmalar va qurilmalarni yaratish usullarini ishlab chiqish bilan shug'ullanadigan fan.

Elektron jarayon va hodisalarni o‘rganish, shuningdek, elektron asboblar va qurilmalarni yaratish usullarini tadqiq etish va ishlab chiqish natijalari elektron texnologiyaning ikki yo‘nalishda rivojlanishini belgilab beradi. Ulardan birinchisi turli maqsadlar uchun elektron qurilmalarni ishlab chiqarish texnologiyalari va sanoat ishlab chiqarishini yaratish bilan bog'liq. Ikkinchi yo'nalish ushbu qurilmalar asosida axborot fani, kompyuter texnologiyalari, jarayonlarni avtomatlashtirish tizimlari va boshqalar sohasida ma'lumotlarni uzatish, qabul qilish va o'zgartirish bilan bog'liq har xil turdagi muammolarni hal qilish uchun uskunalar yaratish bilan bog'liq.

Elektronika qisqa, ammo voqealarga boy tarixga ega. Uning birinchi davri ularning signallarini idrok etishga qodir bo'lgan eng oddiy transmitterlar va qabul qiluvchilar bilan bog'liq. Keyin vakuum naychalari davri keldi. 50-yillarning o'rtalaridan boshlab elektronikaning rivojlanishida yarimo'tkazgich elementlarning, keyin esa kichik va katta integral mikrosxemalarning paydo bo'lishi bilan bog'liq yangi davr boshlandi.

Elektronika rivojlanishining hozirgi bosqichi yuqori texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlarda signalni qayta ishlash muammolarini hal qilish imkonini beruvchi mikroprotsessorli o'ta yirik integral sxemalar, raqamli signal protsessorlari, dasturlashtiriladigan mantiqiy integral mikrosxemalarning paydo bo'lishi bilan tavsiflanadi. Axborotni yig'ish, qayta ishlash va uzatish tizimlarini o'zgartirgan raqamli elektronikani analog texnologiyalarsiz tasavvur qilib bo'lmaydi. Bu tizimlarning xususiyatlarini ko'p jihatdan aniqlaydigan analog qurilmalar.

Elektronika elektromagnit hodisalarga asoslangan axborotni uzatish, qabul qilish va o'zgartirish masalalarini o'rganadi. Elektronikaga nisbatan, xabarlarni odamdan odamga uzatish bilan bir qatorda, odam va mashina o'rtasida va mashinalar o'rtasida ma'lumot almashishni ham ko'rib chiqish tavsiya etiladi.

Axborot tushunchasiga eng umumiy falsafiy (axborot real olamning in'ikosidir)dan amaliygacha (ma'lumot saqlash, uzatish, o'zgartirish ob'ekti bo'lgan barcha ma'lumotlar)gacha ko'plab ta'riflar mavjud.

Axborot signallar shaklida uzatiladi. Signal - bu ma'lumotni tashuvchi jismoniy jarayon. Signal tovush, yorug'lik, shaklda bo'lishi mumkin pochta jo'natmasi va hokazo. Eng keng tarqalgan signal U (t) vaqtga nisbatan kuchlanish shaklida elektr shaklida.

Deyarli har qanday elektron tizim u yoki bu energiya almashinuvida yoki ma'lumotni o'zgartirishda ishlash maqsadiga ega. Eng umumiy ma'noda har qanday elektron boshqaruv tizimining vazifasi boshqariladigan ob'ektning joriy ish rejimi to'g'risidagi ma'lumotlarni qayta ishlash va shu asosda ob'ektning joriy ish rejimini belgilangan rejimga yaqinlashtirish uchun boshqaruv signallarini yaratishdir. . Bunda axborotni qayta ishlash deganda tizim holati tenglamalarini u yoki bu tarzda yechish tushuniladi.

1.1-rasmda keltirilgan ob'ekt haqiqiy jismoniy ob'ekt bo'lib, uning ko'p sonli xususiyatlari turli xil fizik miqdorlar (PV) bilan tavsiflanadi. U boshqa ob'ektlar bilan ko'p tomonlama va murakkab aloqalarda. Shakldagi ushbu ulanishlarning barcha turlaridan. 1.1-rasmda ob'ektning holatini tavsiflovchi o'lchash uchun kirish PV X va chiqish PV Y ko'rsatilgan. Sensorlar (birlamchi konvertorlar) ko'p hollarda elektr bo'lmagan tabiatga ega bo'lgan PV X va Y ning elektr signallariga aylanishini ta'minlaydi. zarur ma'lumotlar bezovta qiluvchi ta'sirlar va ob'ektning holati haqida.

Signalni birlamchi qayta ishlash qurilmasi (PDU) tizimning ajralmas qismi hisoblanadi. Bu sensorlarning o'lchangan jismoniy miqdorlarni dastlabki qayta ishlashni amalga oshiradigan keyingi elektron qurilmalar bilan interfeysini ta'minlaydi. Qoida tariqasida, u quyidagi funktsiyalarni bajaradi:

· birlamchi konvertorlarning chiqish signallarini kuchaytirish;

· analog signallarni normallashtirish, ya'ni. birlamchi uzluksiz signalning shkala chegaralarini o'lchash kanalining analog-raqamli konvertorining kirish signalining standart diapazonlaridan biriga etkazish (eng keng tarqalgan diapazonlar 0 dan 5 V gacha, -5 V dan 5 V gacha). va 0 dan 10 V gacha;

· dastlabki past chastotali filtrlash, ya'ni. o'lchov natijasiga turli xil kelib chiqadigan shovqinlarning ta'sirini kamaytirish uchun birlamchi uzluksiz signalning chastota diapazonini cheklash;

· analog yoki diskret signal manbai va tizimning o'lchash va/yoki holat kanallari o'rtasida galvanik izolyatsiyani ta'minlash. Bu tizimning alohida chiqish kanallari va boshqariladigan quvvat uskunalari o'rtasidagi izolyatsiyaga ham tegishli. Chiqish va kirish davrlarini haqiqiy himoya qilishdan tashqari, galvanik izolyatsiya kompyuter tizimining tuproqli va boshqariladigan asbob-uskuna tuproqlarini to'liq ajratish tufayli topraklama davrlari orqali tizimga shovqin ta'sirini kamaytirishga imkon beradi. Galvanik izolyatsiyaning yo'qligiga faqat texnik jihatdan asoslangan hollarda yo'l qo'yiladi.

Birlamchi ishlov berish moslamasining chiqish signallari analog-raqamli konvertor (ADC) deb nomlangan qurilma tomonidan raqamli shaklga aylantiriladi. ADC chiqishi analog signalning ikkilik tasvirini ishlab chiqaradi, keyinchalik raqamli signal protsessor tomonidan qayta ishlanadi. Qayta ishlashdan so'ng, signaldagi ma'lumot raqamli-analog konvertor (DAC) yordamida analog shaklga qaytarilishi mumkin.

Protsessor ob'ektning buzilishi va holatini tavsiflovchi dastlabki ma'lumotlarni qayta ishlaydi. Qayta ishlash algoritmi o'lchov ob'ekti, tanlangan (o'lchangan) jismoniy miqdorlarning (PV) qiymatlarini berilgan sharoitlarda kerakli aniqlik va o'lchovlarning asosiy xususiyatlarini aniqlashdan iborat bo'lgan o'lchov vazifasi bilan belgilanadi.

1. Signallar

signal elektron sensori

Signal tushunchasi elektronikaning asosiy tushunchalaridan biridir. Signal - bu tizimda mavjud bo'lgan jismoniy jarayon bo'lib, u ushbu tizimga tashqi ta'sirlarga muvofiq qabul qiladigan ko'plab holatlarga ega. Signalning asosiy xususiyati shundaki, u ushbu tizimga ta'sir qilish haqidagi ma'lumotni olib yuradi.

Haqiqiy fizik jarayonlar vaqt ichida sodir bo'lganligi sababli, bu jarayonlarni ifodalovchi signalning matematik modeli sifatida fizik jarayonlardagi o'zgarishlarni aks ettiruvchi vaqt funktsiyalari qo'llaniladi.

Signal tovush, yorug'lik, pochta ko'rinishida va hokazo bo'lishi mumkin. Eng ko'p tarqalgan signal kuchlanish shaklida U(t) vaqtga nisbatan elektr shaklida bo'ladi.

. Signal tasnifi

Muayyan ma'lumotlarni uzatishdagi roliga ko'ra signallarni foydali va interferentsiyali (aralashuv) ga bo'lish mumkin. Foydali signallar ma'lum ma'lumotlarni o'z ichiga oladi va shovqin ularni buzadi, garchi ular boshqa ma'lumotlarni ham olib yurishi mumkin.

Kutilayotgan signal qiymatlarining aniqlik darajasiga ko'ra, barcha signallarni deterministik signallarga va tasodifiy signallarga bo'lish mumkin. Deterministik - har qanday vaqtda qiymatini aniq aniqlash mumkin bo'lgan signal. Deterministik signallar davriy yoki davriy bo'lmagan bo'lishi mumkin.

Shart qondiriladigan signal davriy deb ataladi
s(t) = s (t + kT), bu erda k - har qanday butun son, T - davr, bu chekli vaqt davri. Davriy signalga misol garmonik tebranishdir. .

Mana U m, T,f 0, w 0, Va j 0- mos ravishda tebranishning amplitudasi, davri, chastotasi, burchak chastotasi va boshlang'ich fazasi.

Murakkab davriy signallarga kiradi impuls signallari turli shakllar (elektr impulslari)

Elektr impulsi - bu elektr kuchlanish yoki oqimning qisqa muddatli keskin o'zgarishi.

Yuqori chastotali tebranishlarni o'z ichiga olmaydigan elektr toki yoki kuchlanish impulslari (unipolyar) video impulslar deb ataladi (2.2-rasm). Vaqt bilan chegaralangan yuqori chastotali yoki o'ta yuqori chastotali elektromagnit tebranishlar bo'lgan, konverti video impuls shakliga ega bo'lgan elektr impulslari radio impulslar deb ataladi.

Vaqt o'tishi bilan o'zgarish tabiatiga ko'ra, elektr impulslari to'rtburchaklar, arra tishli, eksponensial, qo'ng'iroq shaklidagi va boshqa shakllarga bo'linadi. Haqiqiy video puls juda murakkab shaklga ega bo'lishi mumkin, bu A amplitudasi, zarba davomiyligi bilan tavsiflanadi t Va , oldingi muddat t f va pasayish davomiyligi t Bilan , yuqori chipning o'lchami D A.

Har qanday murakkab davriy signal asosiy chastotaga karrali chastotalar bilan uyg'un tebranishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin.

Davriy bo'lmagan signal odatda vaqt bilan cheklangan.

Tasodifiy signal - bu qiymatlari oldindan noma'lum bo'lgan va faqat ma'lum bir ehtimollik bilan bashorat qilinishi mumkin bo'lgan vaqt funktsiyasi. Asosiy xususiyatlar sifatida tasodifiy signallar qabul qiling:

a) ehtimollik taqsimoti qonuni (signal kattaligining ma'lum oraliqda turishining nisbiy vaqti);

b) signal kuchining spektral taqsimoti.

Sensorlarning chiqish signallari ma'lum jismoniy jarayonlarning aksidir. Ko'pgina jismoniy jarayonlar tabiatda uzluksiz bo'lgani uchun ular doimiy bo'lishga moyil. Bunday signallar analog deb ataladi.

Analog signal uzluksiz (yoki qismli uzluksiz) funksiya x bilan tavsiflanadi A (t) va funktsiyaning o'zi, uning argumenti kabi, belgilangan chegaralar ichida har qanday qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Analog signallarni yaratish va qayta ishlash juda oddiy, ammo ular nisbatan oddiy texnik muammolarni hal qila oladi. Zamonaviy ish elektron tizimlar diskret va raqamli signallardan foydalanishga asoslangan.

Uzluksiz funktsiyani diskretlashtirish natijasida diskret vaqt signali olinadi, bu uzluksiz funktsiyani diskret vaqtlarda uning lahzali qiymatlari bilan almashtirishni anglatadi. Bunday signal panjara funksiyasi (ketma-ket vaqt seriyasi) S(n?t) bilan tavsiflanadi. U ma'lum bir oraliqda har qanday qiymatlarni qabul qilishi mumkin, mustaqil o'zgaruvchi n esa diskret qiymatlarni oladi n = 0, ±1, ±2,..., va t - tanlab olish oralig'i.

Kvantlash operatsiyasi natijasida daraja bo'yicha kvantlangan signal olinadi. Darajani kvantlash operatsiyasining mohiyati shundan iboratki, analog signalning uzluksiz dinamik diapazonida kvantlash darajalari deb ataladigan bir qator diskret darajalar o'rnatiladi. Analog signalning joriy qiymatlari eng yaqin kvantlash darajalari bilan aniqlanadi.

Diskret vaqt signalining darajasi bo'yicha kvantlash diskret kvantlangan signalni olish imkonini beradi. Raqamli signal diskret kvantlangan signalning kvantlash darajalarini ikkilik raqamlar (ikkilik sanoq tizimidagi raqamlar) bilan raqamlash va shuning uchun diskret kvantlangan signalning namunaviy qiymatlarini raqamlar shaklida ifodalash orqali olinadi.

Orasida deterministik signallar Maxsus o'rinni sinov signallari egallaydi, ularning mavjudligiga bo'lgan ehtiyoj ishlab chiqilgan elektron qurilmalarning xususiyatlarini sinovdan o'tkazish ehtiyojlari bilan belgilanadi.

Garmonik tebranish. Eng keng tarqalgan sinov signali harmonik tebranish bo'lib, u o'lchash amaliyotida turli maqsadlar uchun qurilmalarning chastota xususiyatlarini baholash uchun ishlatiladi.

Birlik qadam o'lchovsiz kattalikdir, shuning uchun signalni s(t) birlik qadam funktsiyasiga ko'paytirish t=0 vaqtida bu signalni yoqishga teng:

t ³ da s (t). 0;(t) 1 (t) =

da t<t 0.

Delta funktsiyasi. A-prior ?-funktsiya quyidagi shartlarga javob beradi:

t¹ da 0 t 0;

d (t - t 0) =

t = t0 da ;

Shunday qilib, ?-funktsiya argumentning nolga teng bo'lmagan barcha qiymatlari uchun nolga teng va t = 0 nuqtasida cheksiz katta qiymatni oladi. Egri chiziq ostidagi maydon chegaralangan ?-funksiya bir ga teng.

3. Deterministik signallarni ifodalash shakllari

Vaqt funktsiyasi sifatida signal modellari birinchi navbatda to'lqin shaklini tahlil qilish uchun mo'ljallangan. Murakkab shakldagi signallarni har qanday qurilmalar orqali o'tkazish masalalarini hal qilishda bunday signal modeli ko'pincha mutlaqo qulay emas va qurilmalarda sodir bo'ladigan jismoniy jarayonlarning mohiyatini tushunishga imkon bermaydi.

Shuning uchun signallar elementar (asosiy) funktsiyalar to'plami bilan ifodalanadi, ular uchun ko'pincha ortogonal garmonik (sinus va kosinus) funktsiyalar qo'llaniladi. Aynan shunday funktsiyalarni tanlash, ular matematik nuqtai nazardan, vaqt o'zgarmas chiziqli tizimlarning (parametrlari vaqtga bog'liq bo'lmagan tizimlar) o'z funksiyalari, ya'ni. ushbu tizimlardan o'tgandan keyin ularning shaklini o'zgartirmang. Natijada signal turli xil amplitudalar, fazalar va garmonik funktsiyalarning chastotalari bilan ifodalanishi mumkin, ularning yig'indisi signal spektri deb ataladi.

Shunday qilib, ixtiyoriy deterministik signalni ifodalashning ikki shakli mavjud: vaqtinchalik va chastotali (spektral).

Vakillikning birinchi shakli signalning t vaqt funksiyasi sifatida matematik modeliga asoslanadi:

ikkinchisi - chastota f funksiyasi ko'rinishidagi signalning matematik modeli bo'yicha va bu juda muhim, bu model faqat murakkab funktsiyalar sohasida mavjud:

S = (f) = S (jf).

Signalni ko'rsatishning ikkala shakli bir juft Furye transformatsiyasi bilan o'zaro bog'langan:

Burchakli (tsiklik) chastotani w = 2pf ishlatganda, Furye o'zgarishlari quyidagi shaklga ega:

Garmonik tebranishning vaqt ko'rinishi quyidagi ko'rinishga ega:

Bu erda Um, T, f0, w0 va j0 mos ravishda tebranishning amplitudasi, davri, chastotasi, burchak chastotasi va boshlang'ich fazasi.

Chastota sohasida bunday tebranishni ifodalash uchun w0 chastotasida signal amplitudasi Um ga, boshlang'ich faza esa j0 ga teng ekanligini ko'rsatadigan ikkita chastota funksiyasini belgilash kifoya:

Garmonik tebranishlarning vaqt va chastota ko'rinishlarining grafiklari rasmda ko'rsatilgan. 2.7, bu erda amplituda U m va faza j 0to'g'ri segmentlar shaklida yotqizilgan.

U qiymatlari m =U( w 0) Va j 0 =j (w 0) mos ravishda garmonik tebranishning amplitudasi va faza spektri deyiladi va ularning umumiyligi shunchaki spektrdir.

Chastota domenida ikkita haqiqiy funksiyadan foydalanish o'rniga bitta, lekin murakkab funksiyadan foydalanishingiz mumkin. Buning uchun garmonik tebranishning vaqt tasvirini murakkab shaklda yozamiz:

Agar biz salbiy chastotalar mintaqasini hisobga olmasak (ular jismoniy ma'noga ega emas), unda biz yozishimiz mumkin:

Moduli Um ga teng, argumenti j0 ga teng garmonik tebranishning kompleks amplitudasi qayerda.

4. Jismoniy signallarni qayta ishlash maqsadlari

Jismoniy signallarni qayta ishlashning asosiy maqsadi - ulardagi ma'lumotlarni olish zarurati. Ushbu ma'lumot odatda signal amplitudasida (mutlaq yoki nisbiy), chastota yoki spektral tarkibda, fazada yoki bir nechta signallarning nisbiy vaqtida mavjud. Signaldan kerakli ma'lumot olingandan so'ng, uni turli usullarda ishlatish mumkin.

Ba'zi hollarda signaldagi ma'lumotlarni qayta formatlash maqsadga muvofiqdir. Xususan, formatning o'zgarishi chastota bo'linmasi ko'p kirish (FDMA) telefon tizimida audio signalni uzatishda sodir bo'ladi. Bunday holda, mikroto'lqinli radio o'rni, koaksiyal kabel yoki optik tolali kabel orqali uzatish uchun chastota spektrida bir nechta ovozli kanallarni joylashtirish uchun analog usullar qo'llaniladi. Raqamli aloqada analog audio ma'lumotlar birinchi navbatda A/D konvertori yordamida raqamli shaklga o'tkaziladi. Alohida audio kanallarni ifodalovchi raqamli ma'lumotlar vaqtni multiplekslash (vaqtga bo'linish ko'p kirish, TDMA) va ketma-ket raqamli havola orqali uzatiladi.

Signalni qayta ishlashning yana bir sababi - signal o'tkazuvchanligini siqish (axborotni sezilarli darajada yo'qotmasdan), so'ngra axborotni formatlash va pasaytirilgan tezlikda uzatish, bu esa kerakli kanal o'tkazish qobiliyatini toraytirish imkonini beradi. Yuqori tezlikdagi modemlarda va moslashuvchan impuls kodini modulyatsiya qilish tizimlarida ma'lumotlarning ortiqchaligini (siqishni) yo'q qilish algoritmlari, shuningdek, raqamli mobil aloqa tizimlari, audio yozuv tizimlari va yuqori aniqlikdagi televizorlarda keng qo'llaniladi.

O'lchovlarni avtomatlashtirish uchun apparat va dasturiy ta'minot tizimlari ko'p hollarda sensorlardan olingan ma'lumotlardan tegishli qayta aloqa signallarini yaratish uchun foydalanadi, bu esa o'z navbatida o'lchash jarayonini bevosita boshqaradi. Ushbu tizimlar ADC va DAC, shuningdek sensorlar, signal konditsionerlari va raqamli protsessorlarni talab qiladi

Ba'zi hollarda ma'lumotni o'z ichiga olgan signalda shovqin mavjud va asosiy maqsad signalni qayta qurishdir. Filtrlash, sinxron aniqlash va boshqalar kabi usullar ko'pincha analog va raqamli domenlarda bu vazifani bajarish uchun ishlatiladi.

Shunday qilib, signalni konvertatsiya qilishning maqsadlari:

· signal haqida ma'lumot olish (amplituda, faza, chastota, spektral komponentlar, vaqt munosabatlari);

· signal formatini o'zgartirish;

·ma'lumotlarni siqish;

· qayta aloqa signallarini yaratish;

· analogdan raqamliga o'tkazish;

· raqamlidan analogga aylantirish;

· signalni shovqindan ajratish.

. Jismoniy signallarni qayta ishlash usullari

Signallarni quyidagi usullar yordamida qayta ishlash mumkin:

· analog usullar (analog signalni qayta ishlash);

· raqamli usullar (raqamli signalni qayta ishlash);

· yoki analog va raqamli usullarning kombinatsiyasi (birlashtirilgan signalni qayta ishlash).

Analog signallarni qayta ishlaydigan qurilmalar (analog ishlov berish) analog (analog protsessorlar) deb ataladi.

Raqamli signallarni qayta ishlaydigan qurilmalar (raqamli ishlov berish) raqamli (raqamli protsessorlar) deb ataladi.

Ba'zi hollarda ishlov berish usulini tanlash aniq, boshqa hollarda tanlashda aniqlik yo'q va shuning uchun yakuniy qaror ko'rsatilgan usullarning afzalliklari va kamchiliklariga asoslangan muayyan mulohazalarga asoslanadi.

Raqamli signalni qayta ishlash usullarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

· analog texnologiya yordamida amalga oshirish qiyin va ko'pincha imkonsiz bo'lgan signallarni qayta ishlashning murakkab algoritmlarini amalga oshirish qobiliyati;

· "moslashish" yoki o'z-o'zini sozlash tamoyilini amalga oshirish qobiliyati, ya'ni qurilmani jismoniy qayta tuzilmasdan signalni qayta ishlash algoritmini o'zgartirish qobiliyati (masalan, filtr kirishiga kiradigan signal turiga qarab);

· bir vaqtning o'zida bir nechta signallarni qayta ishlash imkoniyati;

· signalni qayta ishlashning tubdan erishish mumkin bo'lgan yuqori aniqligi;

· haroratning o'zgarishi, qarish, nol drift, ta'minot kuchlanishining o'zgarishi va boshqa sabablarga ko'ra raqamli protsessorlar parametrlarining beqarorligi signalni qayta ishlash "sifatiga" sezilarli ta'sir ko'rsatmasligi;

· raqamli qurilmalarning shovqinga chidamliligi va raqamli signallarni uzatish uchun kamroq energiya, vaqt va chastota "xarajatlari" (analog signallarni uzatish bilan solishtirganda);

· raqamli qurilmalar rivojlanishining yuqori darajasi.

Raqamli protsessorlarning kamchiliklari quyidagilardan iborat:

· analog qurilmalarga nisbatan katta murakkablik va hali ham yuqori narx;

· ishlash biz xohlagan darajada yuqori emas;

· hisoblash jarayonida namuna olish, signalni kvantlash va yaxlitlash natijasida yuzaga kelgan aniq xatolarni bartaraf eta olmaslik.

Bugungi mutaxassis signalni qayta ishlash muammosini hal qilish uchun analog va raqamli usullarning mos kombinatsiyasini tanlash bilan duch keladi. Jismoniy analog signallarni faqat raqamli usullar yordamida qayta ishlash mumkin emas, chunki barcha datchiklar (mikrofonlar, termojuftlar, kuchlanish o'lchagichlar, piezoelektrik kristallar, disk yurituvchi boshlar va boshqalar) analog qurilmalardir. Shuning uchun signallarning ba'zi turlari analog yoki raqamli usullar bilan keyingi qayta ishlash uchun normalizatsiya sxemalarini talab qiladi. Aslida, signalni sozlash sxemalari analog protsessorlar bo'lib, ular quyidagilarni bajaradi:

· o'lchash va dastlabki (bufer) kuchaytirgichlarda signallarni kuchaytirish);

· yuqori aniqlikdagi umumiy rejimli signal kuchaytirgichlar yordamida shovqin fonida signalni aniqlash;

· dinamik diapazonni siqish (logarifmik kuchaytirgichlar, logarifmik DAClar va dasturlashtiriladigan daromad kuchaytirgichlari);

· filtrlash (passiv va faol).

Adabiyot

1.Volinskiy V.A. va boshqalar.Elektrotexnika / B.A. Volinskiy, E.N. Zane, V.E. Shaternikov: Prok. universitetlar uchun qo'llanma. - M .: Energoatomizdat, 2011. - 528 b., kasal.

2.Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotexnika: darslik. universitetlar uchun qo'llanma. - 4-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. - M .: Energoatomizdat, 2003. - 440 b., kasal.

.Sanoat elektronikasi asoslari: Noelektrik muhandislik uchun darslik. mutaxassis. universitetlar /V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A E. Krasnopolskiy, V.V. Suxorukov; tomonidan tahrirlangan V.G. Gerasimova. - 3-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - M .: Yuqori. maktab, 2006. - 336 pp., kasal.

.3 kitobda elektrotexnika va elektronika. Ed. V.G. Gerasimova 1 kitob. Elektr va magnit zanjirlar. - M .: Oliy maktab. - 2006 yil

.3 kitobda elektrotexnika va elektronika. Ed. V.G. Gerasimova 2 kitob. Elektromagnit qurilmalar va elektr mashinalari. - M .: Oliy maktab. - 2007 yil

Repetitorlik

Mavzuni o'rganishda yordam kerakmi?

Mutaxassislarimiz sizni qiziqtirgan mavzular bo'yicha maslahat beradilar yoki repetitorlik xizmatlarini ko'rsatadilar.
Arizangizni yuboring konsultatsiya olish imkoniyati haqida bilish uchun hozir mavzuni ko'rsating.

Bluetooth