Podobný signál. Digitální a analogový signál: jaké jsou podobnosti a rozdíly, výhody a nevýhody? Digitální a diskrétní signály

Digitální obvody jsou nejdůležitější disciplínou, která se studuje ve všech vysokých a středních vzdělávacích institucích, které školí specialisty na elektroniku. Skutečný radioamatér by se měl v této záležitosti také dobře vyznat. Ale většina knih a učební pomůcky napsáno jazykem, kterému je velmi těžké porozumět, a pro začínajícího elektronického inženýra (možná i školáka) bude obtížné zvládnout nová informace... Série nových školicích materiálů od Master Kit je navržena tak, aby tuto mezeru zaplnila: v našich článcích jsou složité koncepty popsány nejjednoduššími slovy.

8.1. Analogové a digitální signály

Nejprve musíte zjistit, jak se analogové obvody obecně liší od digitálních. A hlavní rozdíl je v signálech, se kterými tyto obvody pracují.
Všechny signály lze rozdělit na dva hlavní typy: analogový a digitální.

Analogové signály

Analogové signály jsou nám nejznámější. Můžeme říci, že celý přírodní svět kolem nás je analogický. Náš zrak a sluch, stejně jako všechny ostatní smyslové orgány, vnímají příchozí informace v analogové podobě, to znamená nepřetržitě v čase. Přenos zvukových informací - lidská řeč, zvuky hudebních nástrojů, řev zvířat, zvuky přírody atd. - také prováděny v analogové formě.
Abychom této otázce porozuměli ještě lépe, nakreslíme si analogový signál(Obr. 1.):

Obr. 1. Analogový signál

Vidíme, že analogový signál je spojitý v čase a v amplitudě. V každém okamžiku můžete určit přesnou hodnotu amplitudy analogového signálu.

Digitální signály

Analyzujme amplitudu signálu ne neustále, ale diskrétně, v pevných intervalech. Například jednou za sekundu nebo častěji: desetkrát za sekundu. Jak často to budeme dělat, se nazývá vzorkovací frekvence: jednou za sekundu - 1 Hz, tisíckrát za sekundu - 1000 Hz nebo 1 kHz.

Pro přehlednost nakreslíme grafy analogových (nahoře) a digitálních (dole) signálů (obr. 2.):

Obr. Analogový signál (nahoře) a digitální kopírování (dole)

Vidíme, že v každém okamžitém časovém období je možné zjistit okamžitou digitální hodnotu amplitudy signálu. Co se stane se signálem (podle toho, jaký zákon mění, jaká je jeho amplituda) mezi intervaly „kontroly“, nevíme, tato informace je pro nás ztracena. Čím méně často kontrolujeme úroveň signálu (čím nižší je vzorkovací frekvence), tím méně informací o signálu máme. Samozřejmě platí také opak: čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím lepší je kvalita reprezentace signálu. V limitu, zvyšujícím vzorkovací frekvenci do nekonečna, získáme prakticky stejný analogový signál.
Znamená to tedy, že analogový signál je lepší než digitální? Teoreticky možná ano. Ale v praxi moderní analogově-digitální převodníky (ADC) pracují s tak vysokou vzorkovací frekvencí (až několik milionů vzorků za sekundu), popisují analogový signál v digitální podobě tak kvalitativně, že lidské smysly (oči, uši) již necítí rozdíl mezi původním signálem a jeho digitálním modelem. Digitální signál má velmi významnou výhodu: je snazší jej přenášet po vodičích nebo rádiových vlnách, rušení takový signál nijak výrazně neovlivňuje. Proto vše moderní mobilní připojení, televizní a rozhlasové vysílání - digitální.

Dolní graf na obr. 2 lze snadno znázornit v jiné formě - jako dlouhý sled dvojice čísel: čas / amplituda. A čísla jsou přesně to, co digitální obvody potřebují. Pravda, digitální obvody raději pracujte s čísly zvláštním způsobem, ale o tom si povíme v příští lekci.

Nyní můžeme vyvodit důležité závěry:

Digitální signál je diskrétní, lze jej určit pouze pro určité časové body;
- čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím lepší je přesnost reprezentace digitálního signálu.

Analogový signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí času a souvislou sadou možných hodnot.

Existují dva signálové prostory - prostor L (spojité signály) a prostor l (L je malý) - prostor sekvencí. Prostor l (L je malý) je prostor Fourierových koeficientů (počitatelná množina čísel, která definují spojitou funkci na konečném intervalu definiční oblasti), prostor L je prostor spojitých (analogových) signálů nad definiční doména. Za určitých podmínek je prostor L jedinečně mapován do prostoru l (například první dvě Kotelnikovovy diskretizační věty).

Analogové signály jsou popisovány jako spojité funkce času, takže analogový signál je někdy označován jako spojitý signál. Analogové signály jsou proti diskrétním (kvantovaným, digitálním). Příklady spojitých mezer a odpovídajících fyzikálních veličin:

přímé: elektrické napětí

obvod: poloha rotoru, kola, převodu, ručiček analogových hodin nebo fáze nosného signálu

segment: poloha pístu, ovládací páky, kapalinového teploměru nebo elektrického signálu, v amplitudě omezené různé vícerozměrné prostory: barevný, kvadraturně modulovaný signál.

Vlastnosti analogových signálů jsou do značné míry opakem vlastností kvantovaných nebo digitálních signálů.

Absence jasně odlišitelných úrovní diskrétních signálů od sebe vede k nemožnosti aplikovat koncept informace ve formě, jak je chápána v digitálních technologiích, k jejímu popisu. „Množství informací“ obsažené v jednom vzorku bude omezeno pouze dynamickým rozsahem měřicího přístroje.

Žádná nadbytečnost. Z kontinuity hodnotového prostoru vyplývá, že jakékoli rušení zavedené do signálu je k nerozeznání od signálu samotného, ​​a proto nelze obnovit původní amplitudu. Ve skutečnosti je filtrování možné například pomocí frekvenčních metod, pokud jsou známy jakékoli další informace o vlastnostech tohoto signálu (zejména o frekvenčním pásmu).

Aplikace:

Analogové signály se často používají k reprezentaci neustále se měnících fyzikálních veličin. Například analogový elektrický signál získaný z termočlánku nese informace o změnách teploty, signál z mikrofonu - o rychlých změnách tlaku ve zvukové vlně atd.

2.2 Digitální signál

Digitální signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí diskrétního času a konečnou sadou možných hodnot.

Signály jsou diskrétní elektrické nebo světelné impulsy. U této metody je k přenosu jednoho signálu využita celá kapacita komunikačního kanálu. Digitální signál využívá celou šířku pásma kabelu. Šířka pásma je rozdíl mezi maximální a minimální frekvencí, kterou lze přenášet po kabelu. Každé zařízení v takových sítích odesílá data v obou směrech a některé mohou současně přijímat a vysílat. Systémy základního pásma přenášejí data jako digitální signál jedné frekvence.

Diskrétní digitální signál je obtížnější přenášet na dlouhé vzdálenosti než analogový signál, proto je předem modulován na straně vysílače a demodulován na straně přijímače informací. Použití algoritmů pro kontrolu a obnovu digitálních informací v digitálních systémech může výrazně zvýšit spolehlivost přenosu informací.

Komentář. Je třeba mít na paměti, že skutečný digitální signál je analogický svou fyzickou povahou. Kvůli hluku a změnám parametrů přenosových linek má kolísání amplitudy, fáze / frekvence (jitter), polarizaci. Tento analogový signál (pulzní a diskrétní) je však vybaven vlastnostmi čísla. V důsledku toho je pro jeho zpracování možné používat numerické metody (počítačové zpracování).

Digitální elektronika nyní stále více vytlačuje tradiční analogové. Přední společnosti, které vyrábějí širokou škálu elektronických zařízení, stále častěji deklarují úplný přechod na digitální technologie.

Pokroky v technologii výroby elektronických mikroobvodů zajistily rychlý rozvoj digitální technologie a zařízení. Využití digitálních metod zpracování a přenosu signálu může výrazně zlepšit kvalitu komunikačních linek. Digitální metody zpracování a přepínání signálů v telefonii umožňují několikrát snížit hmotnostní a velikostní charakteristiku spínacích zařízení, zvýšit spolehlivost komunikace a zavést další funkce.

Vznik vysokorychlostních mikroprocesorů, mikroobvodů paměť s náhodným přístupem velké objemy, malá zařízení pro ukládání informací na pevných discích velkých objemů umožnila vytvořit poměrně levné univerzální osobní elektronické počítače (počítače), které našly velmi široké uplatnění v každodenním životě i ve výrobě.

Digitální technologie je nepostradatelná v systémech dálkové signalizace a dálkového ovládání používaných v automatizované výrobě, ovládání vzdálených objektů, například vesmírných lodí, čerpacích stanic plynu atd. Digitální technologie také zaujala silné místo v elektrických a rádiových měřicích systémech. Moderní zařízení pro záznam a reprodukci signálů jsou také nemyslitelná bez použití digitálních zařízení. Digitální zařízení jsou široce používána k ovládání domácích spotřebičů.

Je velmi pravděpodobné, že digitální zařízení v budoucnu ovládnou trh s elektronikou.

Nejprve uvedeme několik základních definic..

Signál Je nějaká fyzická veličina (například teplota, tlak vzduchu, intenzita světla, aktuální síla atd.), Která se v průběhu času mění. Je to díky této změně času, že signál může nést nějaký druh informací.

Elektrický signál Je elektrická veličina (například napětí, proud, výkon), která se v průběhu času mění. Veškerá elektronika pracuje hlavně s elektrickými signály, i když v poslední době se používá stále více světelných signálů, které představují intenzitu světla, která se v čase mění.

Analogový signál Je to signál, který může nabývat jakýchkoli hodnot v určitých mezích (například napětí se může plynule měnit od nuly do deseti voltů). Zařízení, která přijímají pouze analogové signály, se nazývají analogová zařízení.

Digitální signál Je to signál, který může mít pouze dvě hodnoty (někdy tři hodnoty). Navíc jsou povoleny určité odchylky od těchto hodnot (obr. 1.1). Napětí může například nabývat dvou hodnot: od 0 do 0,5 V (nulová úroveň) nebo od 2,5 do 5 V (úroveň jednoty). Zařízení, která pracují výhradně s digitálními signály, se nazývají digitální zařízení.

V přírodě jsou téměř všechny signály analogové, to znamená, že se kontinuálně mění v určitých mezích. Proto byla první elektronická zařízení analogová. Převáděli fyzikální veličiny na napětí nebo proud jim úměrný, prováděli na nich některé operace a poté prováděli inverzní transformace na fyzikální veličiny. Například lidský hlas (vibrace vzduchu) je pomocí mikrofonu převeden na elektrické vibrace, poté jsou tyto elektrické signály zesíleny elektronickým zesilovačem a pomocí akustického systému jsou opět převedeny na vibrace vzduchu, na hlasitější zvuk .

Rýže. 1.1. Elektrické signály: analogové (vlevo) a digitální (vpravo).

Všechny operace prováděné elektronickými zařízeními na signálech lze podmíněně rozdělit do tří velkých skupin:

Zpracování (nebo transformace);

Přenos;

Úložný prostor.

Ve všech těchto případech jsou užitečné signály zkresleny parazitními signály - šum, interference, interference. Při zpracování signálů (například při zesilování, filtrování) je navíc jejich tvar také zkreslený v důsledku nedokonalosti, nedokonalosti elektronických zařízení. A při přenosu na velké vzdálenosti a během skladování jsou signály také oslabeny.

Rýže. 1.2. Zkreslení šumem a rušení analogového signálu (vlevo) a digitálního signálu (vpravo).

V případě analogových signálů to vše významně degraduje užitečný signál, protože jsou povoleny všechny jeho hodnoty (obr. 1.2). Proto každá transformace, každé přechodné úložiště, každý přenos po kabelu nebo vzduchu degraduje analogový signál, někdy až do jeho úplného zničení. Musíme také vzít v úvahu, že veškerý šum, interference a snímání v zásadě nelze přesně vypočítat, proto je naprosto nemožné přesně popsat chování jakýchkoli analogových zařízení. V průběhu času se navíc parametry všech analogových zařízení mění v důsledku stárnutí prvků, takže charakteristiky těchto zařízení nezůstávají konstantní.

Na rozdíl od analogových signálů jsou digitální signály, které mají pouze dvě povolené hodnoty, mnohem lépe chráněny před šumem, rušením a rušením. Malé odchylky od povolených hodnot nijak nezkreslují digitální signál, protože vždy existují zóny přípustných odchylek (obr. 1.2). Proto digitální signály umožňují mnohem komplexnější a vícestupňové zpracování, mnohem delší bezztrátové ukládání a mnohem lepší přenos než analogové. Chování digitálních zařízení lze navíc vždy přesně vypočítat a předpovědět. Digitální zařízení jsou mnohem méně náchylná ke stárnutí, protože malá změna jejich parametrů nijak neovlivňuje jejich fungování. Digitální zařízení se navíc snáze navrhují a ladí. Je zřejmé, že všechny tyto výhody poskytují rychlý rozvoj digitální elektroniky.

Digitální signály však mají také velkou nevýhodu. Faktem je, že na každé ze svých povolených úrovní musí digitální signál zůstat alespoň po určitý minimální časový interval, jinak jej nebude možné rozpoznat. A analogový signál může mít libovolně ze svých hodnot nekonečně krátkou dobu. Lze to říci jiným způsobem: analogový signál je definován v nepřetržitém čase (to znamená v každém okamžiku) a digitální signál v diskrétním čase (to znamená pouze ve vybraných okamžicích v čase). Proto je maximální dosažitelná rychlost analogových zařízení vždy zásadně vyšší než u digitálních zařízení. Analogová zařízení zvládají rychleji se měnící signály než digitální. Rychlost zpracování a přenosu informací analogovým zařízením může být vždy vyšší než rychlost jeho zpracování a přenosu digitálním zařízením.

Digitální signál navíc přenáší informace pouze o dvě úrovně a změnou jedné ze svých úrovní na jinou a analogový signál také přenáší informace s každou aktuální hodnotou své úrovně, to znamená, že je z hlediska přenos informací. K přenosu množství užitečných informací obsažených v jednom analogovém signálu je proto nejčastěji nutné použít několik digitálních signálů (obvykle od 4 do 16).

Kromě toho, jak již bylo uvedeno, jsou v přírodě všechny signály analogově analogové, tj. Pro jejich převod na digitální signály a pro reverzní převod je použití speciálního vybavení (převodníky analogových na digitální a digitální na analogové) Požadované. Nic tedy není poskytováno zadarmo a poplatky za výhody digitálních zařízení se někdy mohou ukázat jako nepřijatelně vysoké.

Mluvil jsem o digitálních signálech. Proč jsou tyto digitální signály tak dobré? Jakkoli to může znít divně, digitální signály jsou od přírody analogové, protože jsou přenášeny změnou hodnoty napětí nebo proudu, ale vysílají signály s dříve specifikovanými úrovněmi. V jádru jsou oddělený signály. Co znamená slovo „diskrétní“? Diskrétní prostředky skládající se ze samostatných částí, oddělené, nespojité. Digitální signály jsou pouze diskrétní signály, protože mají pouze DVA STÁTY: „Aktivní“ a „neaktivní“ - „napětí / proud zapnuto“ a „žádné napětí / proud“.

Hlavní výhodou digitálních signálů je, že se snadněji přenášejí a zpracovávají. Pro přenos se nejčastěji používá napětí. Jsou tedy akceptovány dva stavy: napětí se blíží nule (méně než 10% hodnoty napětí) a napětí se blíží napájecímu napětí (více než 65% hodnoty). Například když je napájecí napětí obvodu 5 voltů, dostaneme signál s napětím 0,5 voltů - „nula“, ale pokud 4,1 voltů - „jeden“.

Sekvenční způsob přenosu informací

K těmto drátům ulpívají jednoduše dva vodiče, zdroj elektrického signálu a přijímač elektrického signálu.

Toto je FYZICKÁ ÚROVEŇ.

Jak jsme řekli, můžeme přes tyto dva dráty přenášet pouze dva signály: Napětí / proud a žádné napětí / proud. Jaké metody přenosu informací můžeme implementovat?

Nejjednodušší způsob - je signál (kontrolka svítí) - toto je JEDEN, není signál (světlo nesvítí) - toto je NULA

Pokud používáte mozek, můžete vymyslet ještě několik různých kombinací. Například vezměte široký impuls jako jedničku a úzký jako nulu:

Nebo dokonce vezměte náběžnou hranu a omezení impulsu jako jednotu a nulu. Níže je obrázek, pokud jste zapomněli, jaká je přední a hrana pulsu.

A zde je praktická implementace:

Ano, můžete myslet alespoň na různé kombinace, pokud se „přijímač“ a „odesílatel“ dohodnou na příjmu a přenosu... Zde jsem uvedl pouze nejoblíbenější způsoby přenosu digitálního signálu. To znamená, že všechny tyto metody jsou PROTOCOLS. A jak jsem řekl, můžete na spoustu z nich myslet.

Kurz pro výměnu dat

Představte si obrázek ... Studenti, probíhá přednáška ... Učitel přednášku diktuje a studenti ji zapíší

Pokud ale učitel přednáší přednášku velmi rychle a navíc je tato přednáška z fyziky nebo matematické analýzy, pak ve výsledku dostaneme:

Proč se to stalo?

Z hlediska digitálního přenosu dat můžeme říci, že rychlost výměny dat mezi „Odesílatelem“ a „Příjemcem“ je odlišná. Proto může nastat skutečná situace, kdy „příjemce“ (student) není schopen přijímat data od „odesílatele“ (učitele) z důvodu nesouladu rychlosti přenosu dat: přenosová rychlost může být vyšší nebo nižší než ten, ke kterému je nakonfigurován přijímač (student) ...

Tento problém v různých standardech je sériový přenos dat řešen různými způsoby:

• předběžná dohoda o rychlosti přenosu dat (domluvit se s učitelem, aby přednášku nadiktoval pomaleji nebo mírně rychleji);
• před přenosem informací „Odesílatel“ předá některé servisní informace, pomocí nichž se „Příjemce“ přizpůsobí „Odesílateli“ (Učitel: „Kdo tuto přednášku nezaznamená v plném rozsahu, nedostane kredit“)

Nejčastěji se používá první metoda: požadovaný komunikační kurz je předem nastaven v komunikačních zařízeních. K tomu se používá hodinový generátor, který generuje impulsy pro synchronizaci všech uzlů zařízení a také pro synchronizaci komunikačního procesu mezi zařízeními.

Řízení toku

Je také možné, že „Příjemce“ (student) není připraven přijímat data přenášená „Odesílatelem“ (učitelem) z jakéhokoli důvodu: zaneprázdněnost, porucha atd.

Tento problém je vyřešen různými způsoby:

1) Na úrovni protokolu... Například je stanoveno ve výměnném protokolu: poté, co „Odesílatel“ na určitou dobu odešle servisní signál „zahájení přenosu dat“, je „Přijímač“ povinen potvrdit přijetí tohoto signálu vysláním speciálního servisního signálu „Připraven k přijetí“. Tato metoda nazývá se „řízení toku softwaru“ - „Soft“

2) Na fyzické úrovni- jsou použity další komunikační kanály, prostřednictvím kterých se „Odesílatel“ PŘED přenosem zeptá „Příjemce“ na jeho připravenost přijímat). Tato metoda se nazývá „řízení toku hardwaru“ - „Hard“;

Oba způsoby jsou velmi běžné. Někdy se používají současně: jak na fyzické úrovni, tak na úrovni výměnného protokolu.

Při přenosu informací je to důležité synchronizovat provoz vysílače a přijímače... Způsob nastavení komunikačního režimu mezi zařízeními se nazývá „synchronizace“. Pouze v tomto případě může „Příjemce“ správně (spolehlivě) přijmout zprávu odeslanou „Odesílatelem“.

Komunikační režimy

Jednoduchá komunikace.

V tomto případě může přijímač přijímat pouze signály od odesílatele a nemůže ho nijak ovlivnit. Jedná se především o televizi nebo rádio. Můžeme je pouze sledovat nebo poslouchat.

Poloviční duplexní komunikace.

V tomto režimu si mohou vysílač i přijímač navzájem střídavě vysílat signály, pokud je kanál volný. Skvělým příkladem poloduplexní komunikace je vysílačka. Pokud oba odběratelé současně pípnou do vysílačky, nikdo nikoho neuslyší.

- Nejprve, první. Jsem druhý. Jak můžeš slyšet?

- Slyším tě dobře, zavěs!

Signál může odeslat pouze odesílatel, v tomto případě jej přijímač přijme. Nebo může být signál odeslán přijímačem, v takovém případě jej odesílatel přijme. To znamená, že odesílatel i příjemce mají stejná práva pro přístup ke kanálu (komunikační lince). Pokud oba současně vysílají signál na linku, pak, jak jsem řekl, z toho nic nebude.

Duplexní komunikace.

V tomto režimu lze přijímat i vysílat signál ve dvou směrech najednou. zároveň... Živým příkladem toho je konverzace na mobilním nebo domácí telefon nebo Skype konverzace.

Analogový signál je funkcí spojitého argumentu (času). Pokud je graf periodicky přerušován, jako se to děje například v sekvenci impulsů, hovoří již o určité diskrétnosti shluku.

Historie vzhledu výrazu

Počítačové inženýrství

Pokud si to přečtete pozorně, nikde není psáno, odkud pochází definice - analog. Na Západě tento termín používají od čtyřicátých let počítačoví profesionálové. Během druhé světové války se objevily první počítačové systémy, nazývané digitální. A abych to rozlišil, musel jsem vymyslet nová epiteta.

Světu domácí přístroje koncept analogu vstoupil až na počátku 80. let, kdy byl první Procesory Intel, a svět se hrál s hračkami na ZX-Spectrum, emulátor dnešních zařízení lze získat na internetu. Hra vyžadovala mimořádnou vytrvalost, dovednosti a vynikající reakci. Spolu s dětmi sbírali krabice a mlátili nepřátelské mimozemšťany a dospělé. Moderní hry jsou mnohem horší než první ptáci, kteří na chvíli zaujali mysl hráčů.

Nahrávání zvuku a telefonování

Počátkem 80. let se začala objevovat populární hudba v elektronickém zpracování. Hudební telegraf byl představen veřejnosti v roce 1876, ale nezískal uznání. Populární hudba se líbí publiku v nejširším slova smyslu. Telegraf dokázal vydat jedinou notu, přenést ji na dálku, kde ji reprodukoval reproduktor zvláštního designu. Ačkoli Beatles používali při tvorbě seržanta Peppera elektronické varhany, syntezátor se začal používat koncem 70. let. Skutečně populární a digitální nástroj se stal již v polovině 80. let: vzpomeňme si na Modern Talking. Dříve používané syntezátory na analogových obvodech, počínaje Novachordem v roce 1939.

Běžný občan tedy nemusel rozlišovat mezi analogovými a digitálními technologiemi, dokud se tyto technologie nezačaly pevně používat. Slovo analog je ve veřejné doméně od začátku 80. let minulého století. Pokud jde o původ termínu, tradičně se věří, že index byl vypůjčen z telefonie, později přešel na záznam zvuku. Analogové vibrace jsou přenášeny přímo do reproduktoru a hlas je okamžitě slyšet. Signál je podobný lidské řeči a stává se elektrickým analogem.

Pokud na reproduktor použijete digitální signál, uslyšíte nepopsatelnou kakofonii tónů různých kláves. Tuto „řeč“ zná každý, kdo do paměti počítače nahrál programy a hry z magnetické pásky. Nezní to jako člověk, protože je to digitální. Pokud jde o diskrétní signál, v nejjednodušších systémech je přiváděn přímo do reproduktoru, který slouží jako integrátor. Úspěch nebo neúspěch podniku zcela závisí na správných parametrech.

Současně tento termín figuroval ve zvukovém záznamu, kde hudba a hlas přecházely přímo z mikrofonu na pásku. Magnetický záznam se stal analogem skutečných umělců. Vinylové desky jsou jako hudebníci a stále jsou považovány za nejlepší médium pro jakoukoli skladbu. Přestože vykazují omezenou životnost. CD v dnešní době často obsahují digitální zvuk, který lze dekódovat dekodérem. Podle Wikipedie začala nová éra v roce 1975 (en.wikipedia.org/wiki/History_of_sound_recording).

Elektrická měření

V analogovém signálu existuje úměrnost mezi napětím nebo proudem a odezvou na reprodukujícím zařízení. Termín pak bude považován za odvozený z řeckých analogů. Co znamená proporcionální. Srovnání je však podobné výše uvedenému: signál je podobný hlasu reprodukovanému reproduktory.

V technologii se navíc pro označení analogových signálů používá další termín - spojitý. Což odpovídá výše uvedené definici.

obecná informace

Energie signálu

Jak vyplývá z definice, analogový signál má nekonečnou energii, neomezenou časem. Proto jsou její parametry zprůměrovány. Například 220 voltů přítomných v zásuvce se z tohoto důvodu nazývá efektivní hodnota. Proto se používají efektivní (zprůměrované za určitý interval) hodnoty. Již je zřejmé, že v zásuvce je analogový signál 50 Hz.

Pokud jde o diskrétnost, používají se konečné hodnoty. Například při nákupu paralyzéru je třeba zajistit, aby energie nárazu nepřekročila konkrétní hodnotu měřenou v joulech. V opačném případě budou problémy s používáním nebo během kontroly. Jelikož paralyzér vychází ze specifické energetické hodnoty, používají ho pouze speciální síly se stanovenou horní hranicí. Jiné jsou v zásadě nezákonné a při použití mohou být smrtelné.

Energie pulsu se zjišťuje vynásobením proudu a napětí dobou trvání. A to ukazuje konečnost parametru pro diskrétní signály. V technologii existují také digitální sekvence. Liší se od diskrétního digitálního signálu přísně nastavenými parametry:

1. Doba trvání.
2. Amplituda.
3. Přítomnost dvou specifikovaných stavů: 0 a 1.
4. Strojové bity 0 a 1 jsou přidány do předem dohodnutých a srozumitelných slovům účastníků (jazyk sestavení).

Vzájemná konverze signálu

Další definicí analogového signálu je jeho zjevná náhodnost, absence viditelných pravidel nebo podobnost s některými přirozenými procesy. Například sinusová vlna může popisovat rotaci Země kolem Slunce. Toto je analogový signál. V teorii obvodů a signálů je sinusoid reprezentován vektorem rotující amplitudy. A fáze proudu a napětí je odlišná - to jsou dva různé vektory, které vedou k reaktivním procesům. Co je pozorováno u induktorů a kondenzátorů.

Z definice vyplývá, že analogový signál lze snadno převést na diskrétní. Jakýkoli spínaný napájecí zdroj přeruší vstupní napětí ze zásuvky na svazky. Proto se zabývá přeměnou analogového signálu o frekvenci 50 Hz na diskrétní ultrazvukové impulzy. Změnou parametrů řezání napájecí zdroj přizpůsobuje výstupní hodnoty požadavkům elektrického zatížení.

Reverzní proces probíhá uvnitř přijímače rádiových vln s detektorem amplitudy. Po usměrnění signálu se na diodách vytvoří impulsy různých amplitud. Informace jsou vloženy do obálky takového signálu, čáry spojující vrcholy zprávy. Filtr je zodpovědný za převod diskrétních impulsů na analogovou hodnotu. Princip je založen na integraci energie: během období přítomnosti napětí se zvyšuje náboj kondenzátoru, poté v intervalu mezi špičkami se generuje proud v důsledku dříve nahromaděné zásoby elektronů. Výsledná vlna je přivedena do zesilovače nízké frekvence, později k reproduktorům, kde výsledek slyší ostatní.

Digitální signál je kódován odlišně. Tam je amplituda impulsu vložena do strojového slova. Skládá se z jedniček a nul, je vyžadováno dekódování. Operaci zajišťují elektronická zařízení: grafický adaptér, softwarové produkty... Každý si stáhl kodeky K-Lite z internetu, to je tento případ. Řidič se zabývá dekódováním digitálního signálu a jeho převodem pro výstup do reproduktorů a displeje.

Není třeba spěchat do zmatku, když se adaptér nazývá 3-D akcelerátor a naopak. První pouze transformuje dodávaný signál. Například za digitálním vstupem DVI je vždy adaptér. Zabývá se pouze převodem čísel z jedniček a nul na zobrazení na matici obrazovky. Načte informace o hodnotách jasu a RGB pixelů. Pokud jde o 3D akcelerátor, zařízení v kompozici má právo (ale není vyžadováno) obsahovat adaptér, ale hlavním úkolem jsou složité výpočty pro vytváření trojrozměrných obrazů. Tato technika vám umožňuje uvolnit centrální procesor a zrychlit práci osobního počítače.

Z analogového na digitální je signál převeden na ADC. K tomu dochází v softwaru nebo uvnitř mikroobvodu. Oddělené systémy kombinují obě metody. Procedura začíná odebráním vzorků, které se vejdou do určené oblasti. Každý se při transformaci stává strojovým slovem obsahujícím vypočítanou číslici. Poté jsou vzorky zabaleny do balíků, je možné je odeslat dalším předplatitelům složitého systému.

Pravidla vzorkování jsou normalizována Kotelnikovovou větou, která ukazuje maximální vzorkovací frekvenci. Je zakázáno provádět odpočítávání častěji, protože dochází ke ztrátě informací. Zjednodušeně je šestinásobný přebytek vzorkovací frekvence nad horní hranicí spektra signálu považován za dostačující. Větší světlá výška je považována za další výhodu, kterou je třeba zajistit dobrá kvalita... Každý viděl údaj o vzorkovací frekvenci zvukového záznamu. Obvykle je parametr vyšší než 44 kHz. Důvodem jsou zvláštnosti lidského sluchu: horní hranice spektra je 10 kHz. Proto je pro průměrnou reprodukci zvuku dostatečná vzorkovací frekvence 44 kHz.

Rozdíl mezi diskrétním a digitálním signálem

Konečně, osoba z vnějšího světa obvykle vnímá analogické informace. Pokud oko vidí blikající světlo, periferní vidění zachytí okolní krajinu. V důsledku toho se konečný efekt nezdá být diskrétní. Samozřejmě je možné zkusit vytvořit jiné vnímání, ale je to obtížné a ukáže se, že je to zcela umělé. Toto je základ pro použití Morseovy abecedy, která se skládá z teček a pomlček, které jsou snadno rozlišitelné na pozadí hluku. Diskrétní tahy telegrafního klíče je obtížné zaměnit s přirozenými signály, a to i za přítomnosti silného šumu.

Podobně byly v oboru zavedeny digitální linky k eliminaci interference. Každý milovník videa se snaží dostat do rukou zakódovanou kopii filmu v nejvyšším rozlišení. Digitální informace lze přenášet na dlouhé vzdálenosti bez sebemenšího zkreslení. Asistenti se stávají pravidly známými na obou stranách pro tvorbu předem dohodnutých slov. Někdy jsou nadbytečné informace vloženy do digitálního signálu, což vám umožňuje opravit nebo si všimnout chyb. To eliminuje špatné vnímání.

Pulzní signály

Přesněji řečeno, diskrétní signály jsou nastaveny počty v určitých časových bodech. Je zřejmé, že taková posloupnost se ve skutečnosti nevytváří, protože přední část a pád mají konečnou délku. Impuls se nepřenáší okamžitě. Spektrum sekvence proto není považováno za diskrétní. To znamená, že signál nelze takto nazvat. V praxi se rozlišují dvě třídy:

1. Analogové impulzní signály - spektrum, které je nalezeno Fourierovou transformací, je tedy spojité, alespoň v některých oblastech. Výsledek působení napětí nebo proudu na obvod se nachází v konvoluční operaci.
2. Diskrétní pulzní signály také vykazují diskrétní spektrum, operace s nimi jsou prováděny prostřednictvím diskrétních Fourierových transformací. Proto se také používá diskrétní konvoluce.

Tato objasnění jsou důležitá pro literalisty, kteří četli, že pulzní signály jsou analogové. Diskrétní byly pojmenovány podle vlastností spektra. Pro rozlišení se používá termín analog. Epiteton spojitý je použitelný, jak již bylo uvedeno výše, a ve spojení se zvláštnostmi spektra.

Objasnění: pouze spektrum nekonečné sekvence pulzů je považováno za přísně diskrétní. U balení jsou harmonické složky vždy vágní. Takové spektrum připomíná sekvenci pulzů modulovaných amplitudou.