Čo je signál. Typy signálov. Analógový a digitálny signál. Typy signálov a spôsob, akým spôsobom pôsobia rôzne typy signálov

Skúška

Typy signálov

Úvod

signal Elektronický senzor

Elektronika - Veda, ktorá sa zaoberá štúdiom interakcie elektrónov alebo iných nabitých častíc s elektromagnetickými poliami a vývojom metód na vytváranie elektronických zariadení a zariadení, v ktorých sa táto interakcia používa na prenos, ukladanie a prenos informácií.

Výsledky štúdie elektronických procesov a javov, ako aj štúdie a vývoj metód vytvárania elektronických zariadení a zariadení, určujú vývoj elektronických zariadení v dvoch smeroch. Prvá z nich je spojená s tvorbou výrobných technológií a priemyselným uvoľňovaním elektronických zariadení na rôzne účely. Druhý smer je spojený so stvorením na základe týchto nástrojov zariadenia na riešenie rôznych druhov úloh spojených s prenosom, recepciou a transformáciou informácií v oblasti počítačovej vedy, výpočtovej techniky a systémy automatizácie technologických procesov atď.

Elektronika má krátku, ale bohatú históriu. Jeho prvé obdobie je spojené s najjednoduchšími vysielače a schopný vnímať ich signály prijímačmi. Potom sa vyskytla éra vákuových žiaroviek. Od polovice 50s sa začalo nové obdobie v rozvoji elektroniky spojené s príchodom polovodičových prvkov a potom malými a veľkými integrovanými obvodmi.

Moderná fáza rozvoja elektroniky je charakterizovaná príchodom mikroprocesorových ultra-vysokých integrovaných obvodov, procesorov digitálnych signálov, programovateľných logických integrovaných obvodov, čo umožňuje riešiť úlohy spracovania signálov pri vysokých technických a ekonomických ukazovateľoch. Digitálna elektronika, konverzia systému na zber, spracovanie a prenos informácií, je nemysliteľná bez analógovej technológie. Je to analógové zariadenia, ktoré vo veľkej miere určujú charakteristiky týchto systémov.

Elektronika skúma otázky prenosu, recepcie a transformácie informácií založených na elektromagnetických javoch. S ohľadom na elektroniku, spolu s prevodom správ od osoby na osobu, je tiež vhodné zvážiť výmenu informácií medzi mužom a guľometom a medzi automatom.

Existuje mnoho definícií koncepcie informácií z najbežnejších filozofických (informácie sú odrazom reálneho sveta) na praktické (informácie sú všetky informácie, ktoré sú predmetom skladovania, prenosu, transformácie).

Informácie sa prenášajú vo forme signálov. Signál je fyzický proces prepravujúcimi informácia. Signál môže byť zvuk, svetlo, vo forme pošty atď. Najbežnejší signál v elektrickej forme ako závislosť napätia U (T) je najbežnejšia.

Prakticky je akýkoľvek elektronický systém zameraný na jeho fungovanie tejto alebo inej konverzie energie alebo informačnej konverzie. Úlohou akéhokoľvek elektronického systému riadenia v najobecnejšom zmysle je spracovávať informácie o aktuálnom spôsobe prevádzky riadeného objektu a vývoja na základe tohto riadiaceho signálov, aby sa aplikovať aktuálny prevádzkový režim objektu do zadaného režimu. Podľa spracovania informácií v tomto prípade je riešenie určené jedným alebo iným spôsobom metód stavu stavu systému.

Objekt prezentovaný na obrázku 1.1 je skutočným fyzickým predmetom, ktorých početné vlastnosti sú charakterizované rôznymi fyzikálnymi množstvami (FV). Je v multilaterálnych a komplexných spojeniach s inými objektmi. Rôznych spojov na obr. 1.1 sa uvádza, že sú merané vstupné PV X a výstup FV Y, charakterizujúci stav objektu. Senzory (primárne prevodníky) poskytujú transformáciu FV x a Y, ktoré majú vo väčšine prípadov neelektrické povahy, do elektrických signálov so zachovaním potrebných informácií o rušívajúcich účinkoch a stave objektu.

Signály primárneho spracovania (KJV) je neoddeliteľnou súčasťou systému. Zabezpečuje konjugáciu snímačov s následnými elektronickými zariadeniami, ktoré vykonávajú predbežné spracovanie meraných fyzikálnych veličín. Spravidla sa k nemu priraďujú tieto funkcie:

· zlepšenie výstupných signálov primárnych meničov;

· normalizácia analógových signálov, t.j. Prináša hranice primárneho kontinuálneho meradla na jeden zo štandardných vstupných rozsahov analógovo-digitálneho prevodníka meracieho kanála (najbežnejšie rozsah od 0 do 5 V, od -5 do 5 V a od 0 do 10 V;

· predbežné nízkofrekvenčné filtrovanie, t.j. obmedzenie šírky pásma primárneho kontinuálneho signálu s cieľom znížiť vplyv na spôsob merania interferencie rôznych pôvodov;

· zabezpečenie galvanickej izolácie medzi zdrojom analógového alebo diskrétneho signálu a meracích a / alebo stavových kanálov systému. Rovnako sa týka izolácie medzi kanálmi diskrétnych výstupných a riadených elektrických zariadení. Okrem ochrany výstupných a vstupných reťazcov znižuje elektrolytická izolácia účinok na interferenčný systém uzemňovacími reťazcami kvôli úplnému oddeleniu pôdy výpočtového systému a zeme kontrolovaného zariadenia. Absencia galvanickej izolácie je povolená len v technicky rozumných prípadoch.

Výstupné signály primárneho spracovateľského zariadenia sú premenené na digitálny formulár zariadením nazývaným analógovým digitálnym konvertorom (ADC). Na produkte ADC sa získa binárna reprezentácia analógového signálu, ktorá sa potom spracuje procesorom digitálneho signálu. Po spracovaní sa informácie obsiahnuté v signáli môžu konvertovať späť na analógovú formu pomocou digitálneho analógového konvertora (DAC).

Procesor spracováva zdrojové údaje charakterizujúce perturbovacie účinky a stav objektu. Spracovanie algoritmus je určený meracím objektom, úlohou merania, ktorá spočíva v stanovení hodnôt vybraných (meraných) fyzikálnych množstiev (FV) s požadovanou presnosťou v určených podmienkach a hlavné charakteristiky merania.

1. signály

signal Elektronický senzor

Koncepcia signálu je jedným z hlavných pojmov elektroniky. Signál je existujúci fyzikálny proces v systéme, ktorý má mnoho štátov, že na tomto systéme trvá v súlade s externými vplyvmi. Hlavným znakom signálu je, že nesú informácie o vplyve na tento systém.

Keďže skutočné fyzikálne procesy sa vyskytujú v čase, potom ako matematický model signálu, ktorý predstavuje tieto procesy, použite časové funkcie odrážajúce zmeny fyzikálnych procesov.

Signál môže byť zvuk, svetlo, vo forme pošty atď. Najbežnejší signál v elektrickej forme ako závislosť napätia U (T) je najbežnejšia.

. Klasifikácia signálu

Úloha pri prenose špecifických informačných signálov možno rozdeliť na užitočné a interferujúce (rušenie). Užitočné signály Prenos špecifikovaných informácií a interferencia ho narúša, hoci možno prenášajú ďalšie informácie.

Podľa stupňa určitosti očakávaných hodnôt signálu môžu byť všetky signály rozdelené na deterministické signály a náhodné signály. Deterministické sa nazýva signál, ktorého hodnota môže byť kedykoľvek presne definovaná. Deterministické signály môžu byť periodické a neiodické.

Periodické sa nazýva signál, pre ktorý je stav splnený.
s (T) \u003d S (T + KT), kde K je celé číslo, t je obdobie, ktoré je konečným segmentom času. Príklad periodického signálu - harmonického oscilácie. .

Tu u. m, T, F. 0, w. 0, I. j. 0 - Amplitúda, obdobie, frekvencia, uhlová frekvencia a počiatočná fáza oscilácie.

Komplexné periodické signály zahŕňajú impulzné signály rôznych tvarov (elektrické impulzy)

Elektrický impulz je krátkodobá výhybka elektrického napätia alebo prúdu.

Elektrické prúdy alebo napäťové impulzy (unipolárne), ktoré neobsahujú vysokofrekvenčné oscilácie sa nazývajú video pulzy (obr. 2.2). Elektrické impulzy, ktoré sú obmedzené v časovej vysokofrekvenčnej alebo ultrafrekvenčnej elektromagnetické oscilácie, ktoré majú obálku s video pulzov, sa nazývajú rádiové impulzy.

Pri povahe zmeny časom sa líšia elektrické impulzy obdĺžnikových píl, exponenciálnych, zvonov a iných foriem. Skutočný video pulz môže mať pomerne komplikovanú formu, ktorá je charakterizovaná amplitúdou A, Trvanie impulzu. t. a , Trvanie prednej strany t. f. a trvanlivosť t. z , veľkosť čipu vrcholu d ALE.

Akýkoľvek komplexný periodický signál môže byť reprezentovaný ako súčet harmonicky oscilácie s frekvenciami, násobkom hlavnej frekvencie.

Not-periodický signál je zvyčajne časovo obmedzený.

Náhodný signál sa nazýva funkcia času, ktorej hodnoty sú vopred neznáme a môžu byť predpovedané len s určitou pravdepodobnosťou. Ako hlavné charakteristiky náhodných signálov prijímajú:

a) zákon o rozdelení pravdepodobnosti (relatívny čas bydliska hodnoty signálu v určitom intervale);

b) Distribúcia výkonu spektrálneho signálu.

Výstupné signály senzorov sú odrazom niektorých fyzikálnych procesov. Zvyčajne sú kontinuálne, pretože väčšina fyzických procesov je nepretržitá svojou povahou. Takéto signály sa nazývajú analógový.

Analógový signál je opísaný kontinuálnym (alebo postupným kontinuálnym) funkciou X A. (t) a samotná funkcia, ako aj jej argument, môžu prijať všetky hodnoty na zadaných limitoch. Analógové signály jednoducho jednoducho generovať a spracovávať, ale umožňujú vám riešiť relatívne jednoduché technické úlohy. Práca moderných elektronických systémov je založená na používaní diskrétnych a digitálnych signálov.

Časovo diskrétny signál sa získa v dôsledku odberu vzoriek nepretržitej funkcie, ktorá predstavuje výmenu nepretržitej funkcie podľa jeho okamžitých hodnôt do diskrétnych časov. Takýto signál je opísaný s funkciou mriežky (sériové dočasné blízke) s (P? T). V niektorých intervale môže mať akékoľvek hodnoty v určitom intervale, zatiaľ čo nezávislá premenná n prijíma diskrétne hodnoty n \u003d 0, ± 1, ± 2, ... a? T je interval vzorkovania.

Signál signálu sa získa v dôsledku kvantizačného operácie. Podstatou kvantizačnej operácie z hľadiska úrovne je, že množstvo diskrétnych úrovní sa zaznamenávajú v nepretržitom dynamickom rozsahu analógového signálu, nazýva sa úroveň kvantovania. Aktuálne hodnoty analógového signálu sú identifikované s najbližšími úrovňami kvantizácie.

Kvantizácia v úrovni diskrétneho v čase signálu vám umožňuje získať diskrétny kvantovaný signál. Digitálny signál sa získa v dôsledku číslovania množstva kvantitatívneho signálového binárneho počtu (čísel v systéme binárneho čísla), a preto predstavuje hodnoty čítania diskrétneho signálu vo forme čísel.

Medzi deterministické signály zaberajú testovacie signály osobitné miesto, potreba existencie, ktorá je spôsobená potrebám testovania charakteristík vyvinutých elektronických zariadení.

Harmonické váhanie. Najbežnejším testovacím signálom je harmonická oscilácia, ktorá sa používa v meracej praxi, aby sa odhadli frekvenčné vlastnosti zariadení na rôzne účely.

Jediný skok je bezrozmerná hodnota, takže násobenie signálu S (T) na funkciu jedného skoku je rovnaký na zapnutie tohto signálu v čase t \u003d 0:

s (t) pri t ³ 0; (t) 1 (t) \u003d

s T.< T. 0.

Funkcia Delta. A-Priory ?-funkcia spĺňa tieto podmienky:

0 na t T. 0;

d (t - t 0) =

V t \u003d t0 ;

Touto cestou, ?-funkcia je nula so všetkými hodnotami argumentu odlišným od nuly a berie v bode t \u003d 0 nekonečne dôležité. Oblasť pod krivkou Limited ?-funkcia je rovná jednej.

3. Formy zastúpenia deterministických signálov

Signálne modely vo forme časovej funkcie sú určené predovšetkým na analýzu priebehov. Pri riešení úloh prechádzajúcich signálov komplexného tvaru cez akékoľvek zariadenia, takýto signálny model často nie je úplne pohodlný a neumožňuje pochopiť podstatu fyzikálnych procesov vyskytujúcich sa v zariadeniach.

Preto sú signály súbor elementárnych (základných) funkcií, ktoré sú najčastejšie používané ortogonálne harmonické (sínusové a kosínom a kosínovi) funkcie. Výber takýchto funkcií je spôsobený tým, že sú z matematického hľadiska, ich vlastné funkcie invariantných lineárnych systémov (systémov, ktorých parametre nie sú závislé na čas), t.j. Po prechode cez tieto systémy nemeňte svoj formulár. Výsledkom je, že signál môže byť reprezentovaný množstvom amplitúdov, fáz a frekvencií harmonických funkcií, ktorých kombinácia sa nazýva signálne spektrum.

Existujú teda dve formy reprezentácie ľubovoľného deterministického signálu: dočasná a frekvencia (spektrálna).

Prvá forma zastúpenia je založená na matematickom signálovom modeli vo forme časovej funkcie t:

druhý je na matematickom modeli signálu vo forme frekvenčnej funkcie F, a ktorá je veľmi dôležitá, tento model existuje len v oblasti komplexných funkcií:

S \u003d (f) \u003d s (jf).

Obe formy reprezentácie signálu súvisia s každým druhým párom Fourierových transformácií:

Pri použití uhlovej (cyklickej) frekvencie W \u003d 2PF Fourier transformácie majú nasledujúci formulár:

Dočasné zastúpenie harmonického oscilácie má nasledujúci formulár:

kde UM, T, F0, W0 a J0 je, resp. Amplitúda, obdobie, frekvencia, uhlová frekvencia a počiatočná fáza oscilácie.

Ak chcete reprezentovať také osciláciu vo frekvenčnej doméne, stačí nastaviť dve frekvenčné funkcie, ktoré ukazujú, že pri frekvencii W0 z amplitúdy signálu je UM a počiatočná fáza sa rovná J0:

Grafy dočasných a frekvenčných reprezentácií harmonického kmitania sú znázornené na obr. 2.7, kde u amplitúda u m. a fázy j. 0 odložená vo forme segmentov priamky.

Hodnoty U. m. \u003d U ( w. 0) I. j. 0 =j. (w. 0) sú označované ako amplitúda a fázové spektrum harmonických oscilácie a ich kombinácia je jednoducho spektrum.

Namiesto použitia dvoch skutočných funkcií vo frekvenčnej doméne je možné použiť jednu, ale komplexnú funkciu. Aby sme to urobili, píšeme dočasné zastúpenie harmonického oscilácie v komplexnej forme:

Ak z úvahy z úvahy oblasť negatívnych frekvencií (nemajú fyzický význam), potom môžete napísať:

Kde je komplexná amplitúda harmonického oscilácie, ktorej modul je um, a argument je J0.

4. Ciele na spracovanie fyzikálnych signálov

Hlavným cieľom liečenia fyzických signálov je získať informácie obsiahnuté v nich. Tieto informácie sú zvyčajne prítomné v amplitúde signálu (absolútne alebo relatívne), vo frekvencii alebo v spektrálnej kompozícii vo fáze alebo v relatívnej časovej závislosti niekoľkých signálov. Akonáhle sú požadované informácie extrahované zo signálu, môže sa použiť rôznymi spôsobmi.

V niektorých prípadoch je žiaduce preformátovať informácie obsiahnuté v signáli. Zmena formátu sa uskutočňuje najmä vtedy, keď sa zvukový signál prenáša v multikanálovej telefónnom a frekvenčnom systéme (FDMA). V tomto prípade sa analógové metódy používajú na umiestnenie niekoľkých hlasových kanálov do frekvenčného spektra na prenos cez mikrovlnnú rádiovú reléovú stanicu, koaxiálne alebo optický kábel. V prípade digitálnej komunikácie sa analógové zvukové informácie najprv konvertujú analógovo-digitálnym konvertorom do digitálneho. Digitálne informácie predstavujúce individuálne audio kanály sú multiplexované v čase (multikanálový prístup s dočasnou separáciou, TDMA) a prenášajúca cez sériovú digitálnu komunikačnú líniu.

Ďalším dôvodom spracovania signálov je komprimovanie frekvenčného pásma signálu (bez významnej straty informácií), za ktorým nasleduje formátovanie a prenos informácií pri znížených rýchlostiach, čo umožňuje zúžiť požadovanú šírku pásma kanálu. Vo vysokorýchlostných modemoch a adaptívnych impulzných modulačných systémoch, algoritmy na elimináciu redundancie dát (kompresia), ako aj v digitálnych mobilných komunikačných systémoch, systémom nahrávania zvuku, televízia s vysokým rozlíšením sú široko používané.

Softvérové \u200b\u200ba hardvérové \u200b\u200bsystémy na meranie automatizácie V mnohých prípadoch použite informácie získané od senzorov na generovanie zodpovedajúcich signálov spätnej väzby, ktoré zase priamo kontrolujú proces merania. Tieto systémy vyžadujú prítomnosť ADCS aj DACS a senzorov, Normalizačných zariadení signálov a digitálnych procesorov

V niektorých prípadoch je v signáli, ktorý obsahuje informácie, a hlavným cieľom je obnoviť signál. Spôsoby, ako je filtrovanie, synchrónna detekcia atď, sa často používajú na vykonávanie tejto úlohy v analógových aj digitálnych oblastiach.

Teda signalizuje ciele konverzie:

· extrakcia informácií o signáli (amplitúda, fáza, frekvencia, spektrálne zložky, dočasné pomery);

· transformácia formátu signálu;

· Kompresia dát;

· tvorba signálov spätnej väzby;

· analógová digitálna transformácia;

· digitálna konverzia analógu;

· výber hluku signálu.

. Metódy spracovania fyzikálnych signálov

Signály môžu byť spracované pomocou:

· analógové metódy (analógové spracovanie signálu);

· digitálne metódy (spracovanie digitálneho signálu);

· alebo kombinácie analógových a digitálnych metód (kombinované spracovanie signálu).

Zariadenia, v ktorých sa spracovávajú analógové signály (analógové spracovanie), sa nazývajú analógové (analógové procesory).

Zariadenia, v ktorých sú spracované digitálne signály (digitálne spracovanie) sa nazývajú digitálne (digitálne procesory).

V niektorých prípadoch je výber metódy spracovania jasný, v iných prípadoch neexistuje jasnosť vo výbere, a preto konečné rozhodnutie je založené na určitých úvahách založených na prínosoch a nevýhodách týchto metód.

Hlavné výhody spôsobov spracovania digitálnych signálov zahŕňajú:

· možnosť implementácie komplexných algoritmov na spracovanie signálu, ktoré sú ťažké a často nie je možné implementovať pomocou analógovej technológie;

· možnosť implementácie princípu "adaptácie" alebo samo-konfiguračného princípu, to znamená možnosť zmeny algoritmu spracovania signálu bez fyzickej reštrukturalizácie zariadenia (napríklad v závislosti od typu signálu zadaného vstupu filtra);

· schopnosť súčasne spracovávať viacnásobné signály;

· zásadne dosiahnutie presnosti vyššieho spracovania signálu;

· absencia významného účinku nestability parametrov digitálnych procesorov spôsobených kolísaním teploty, starnutia, nulovým driftom, zmenou napájacích napätí a iných dôvodov, na "kvalitu" spracovania signálu;

· veľká hluková imunita digitálnych zariadení a menšia energia, časová a frekvencia "náklady" na prenos digitálnych signálov (v porovnaní s prenosom analógových signálov);

· vyššia úroveň rozvoja digitálneho zariadenia.

Nevýhody digitálnych procesorov zahŕňajú:

· väčšie ťažkosti v porovnaní s analógovými zariadeniami a stále vyššími nákladmi;

· nie je to tak vysoké, ako by som chcel rýchlosť;

· nemožnosť eliminácie špecifických chýb spôsobených diskréciou, kvantizáciou signál a zaokrúhľovania počas procesu výpočtu.

Dnešné špecializované stojany pred výberom správnej kombinácie analógových a digitálnych metód na vyriešenie úlohy spracovania signálu. Nie je možné spracovať fyzické analógové signály s použitím iba digitálnych metód, pretože všetky senzory (mikrofóny, termočlánky, tesorons, piezoelektrické kryštály, hlavové hlavy na magnetických diskoch atď.) Sú analógové zariadenia. Niektoré typy signálov preto vyžadujú prítomnosť normalizačných obvodov pre ďalší analógový alebo digitálny spôsob spracovania signálu. Normalizačný obvod signálu je v skutočnosti analógový procesory, ktoré vykonávajú:

· zlepšenie signálov v meracích a predbežných (vyrovnávacej pamäti) zosilňovačov);

· detekcia signálu na pozadí hluku vysoko presných zvukových zosilňovačov signálov;

· dynamický rozsah rozsahu (logaritmické zosilňovače, logaritmické DAC a zosilňovače s programovateľným koeficientom zisku);

· filtrácia (pasívna a aktívna).

Literatúra

1.Volynsky V.A. a ďalšie. Elektrické zariadenia / B.A. Volynsky, E.N. Zein, V.e. Tantry: Štúdie. Príručka pre univerzity. - m.: ENERGOATOMIZDAT, 2011. - 528 p., IL.

2.Kasatkin A.S., NEMTSOV M.V. Elektrotechnika: Štúdie. Príručka pre univerzity. - 4. ed., Pereerab. - M.: ENERGOATOMIZDAT, 2003. - 440 p., IL.

.Základy priemyselnej elektroniky: Učebnica pre neelektrotechnológiu. špecialista. Univerzity / v. Gerasimov, O M. Knyazkov, E. Krasnopolsky, V.V. Sukhorukov; Ed. V.g. GERASIMOVA. - 3. Ed., Ererab. a pridať. - M.: Vyššie. SHK., 2006. - 336 p., IL.

.Elektrotechnika a elektronika v 3-KN. Ed. V.g. Gerasimov KN.1. Elektrické a magnetické reťazce. - M.: Vyššie SHK. - 2006

.Elektrotechnika a elektronika v 3-KN. Ed. V.g. Gerasimov KN.2. Elektromagnetické zariadenia a elektrické stroje. - M.: Vyššie SHK. - 2007

Doučovanie

Potrebujete pomôcť študovať, aké jazykové témy?

Naši špecialisti budú informovať alebo mať doučovacie služby pre tému záujem.
Poslať žiadosť S témou práve teraz dozvedieť o možnosti prijatia konzultácií.

Prednášku 1.

Hlavné typy signálov a ich matematický opis.

Hlavné typy signálov: analógové, diskrétne, digitálne.

Analógový - Toto je signál, kontinuálny čas a ako stav (obr. 1A). Signál je opísaný kontinuálnym (alebo postupným kontinuálnym) funkciou H.(t.). V tomto prípade, argument a samotná funkcia môžu mať akékoľvek hodnoty z niektorých intervalov:

t." ≤ t. ≤ t."" , x." ≤ x. ≤ x."".

Diskrétny - Toto je signál, diskrétny čas a kontinuálne podľa stavu (obr. 1b). Opisuje funkciu mriežky H.(n.* T.), kde n. - Číslo odpočítavania (1,2,3, ...). Interval T. Zavolajte na diskrekčnú dobu a inverzný f.d \u003d 1 / T. - Výberová frekvencia. Funkcia mriežky je definovaná len v čase času.n. * T. a môže len v týchto momentoch Vezmite všetky hodnoty z určitého intervalu x." ≤ x. ≤ x."". Hodnoty funkcie mriežky, a teda signál samotný v čase času n.* T. , Počet hovorov. (Diskrétny signál môže byť skutočný aj zložitý).

Digitálny - Toto je signál, diskrétne v čase, tak ako stav (obr. 1b). Signály tohto typu sú tiež opísané funkciami mriežky. H.c ( n.* T.), ktorý môže vykonať iba konečný počet hodnôt z určitého konečného intervalu x." ≤ x. ≤ x."". Tieto hodnoty sa nazývajú úrovne kvantovania a príslušné funkcie sa kvantifikujú.

Pri analýze diskrétnych signálov je vhodné použiť normalizovaný čas
Inak, t.j. Diskrétne referenčné číslo signálu sa môže interpretovať ako normalizovaný čas. Pri pohybe normalizovanej doby možno diskrétny signál považovať za funkciu celej premennej n.. Ktorý je ďalej H.(n.) Rovnako H.(n.· T.).

Frekvenčné oživenie.

Maximálna frekvencia analógového signálu Kotelnikov f.by nemali byť viac f.d 2. Preto sa odporúčajú všetky diskrétne signály, ktoré sa majú zvážiť v rozsahu. V tomto prípade je koncept zavedený normalizovaná frekvencia

alebo

a zvážte diskrétny signál f. v oblasti

alebo

Použitie normalizovanej frekvencie vám umožňuje preskúmať frekvenčné charakteristiky diskrétnych systémov a spektier diskrétnych signálov v jednom frekvenčnom pásme. Žiadna absolútna frekvencia signálu a vzorkovacia frekvencia sú dôležité pre COS a ich pomer, t.j. Hodnoty normalizovanej frekvencie.

Napríklad pre 2 diskrétne COSINE:

kde

Nakoniec:

Diskrétne signály ich sú rovnaké, pretože ich normalizované frekvencie sú rovnaké, len v rôznych spôsoboch budú včas.

Vo všeobecnosti má diskrétna cosineid v oblasti normalizovaných frekvencií formulár:

Generalizovaný diagram spracovania digitálneho signálu.

Proces COS obsahuje 3 stupne:

Shapera sekvencie čísel X (n.* T.) Z analógového signálu x.(t.) ;

Konverzný postup X (n.* T.) Podľa daného algoritmu na digitálny procesor na spracovanie signálov (CPS) na novú, výstupnú numerickú sekvenciu Y (n.* T.) ;

Tvorba výsledného analógového signálu y.(t.) Zo sekvencie y.(n.* T.).

Výberová frekvencia f.d Vybrané: f.d ≥ 2. f.v.

Skutočné signály nespĺňajú túto požiadavku. Preto dali FGC, čo obmedzuje spektrum. Keďže energia reálnych signálov sa znižuje so zvyšujúcou sa frekvenciou, potom skreslenie zavedené FNH je nevýznamné (obr. 3 A a B), ako aj spektra nižšie:

Úrovne kvantovania (Obr. 1.V) sú kódované binárnymi číslami, takže pri výkone ADC máme sekvenciu binárnych čísel
. Digitálny signál
Sa líši od diskrétnej
Veľkosťou:

Chyba kvantovania.

Aby ste ju znížili, je potrebné zvýšiť počet úrovní kvantizácie. Diskrétny signál vstupuje do CPC, ktorý algoritmom do každej vstupnej správy kladie do jedinečného vyrovnávacieho výstupného signálu
. Zároveň je možné vypočítať počet operácií (násobenie, dodatky, inverzie, špedícia atď.) Aby ste získali jeden odkaz. Obdobie spracovania (čas výpočtu) však nemôže byť väčší ako obdobie odberu vzoriek . A môže byť len vtedy, ak hodina frekvencia f. T TSPO \u003e\u003e f. D.

Ďalej DSC generuje analógový signál krok (t.), ktorých kroky sú vyhladené filtrom, dostať sa analóg y.(t.).

Signál je definovaný ako napätie alebo prúd, ktorý sa dá prenášať ako správa alebo ako informácie. Podľa prírody sú všetky signály analógové, či už ide o trvalé alebo trvalé súčasné, digitálne alebo pulzné. Je však obvyklé, aby sa rozdiel medzi analógovými a digitálnymi signálmi.

Digitálny signál sa nazýva signál, v určitom spracovaní a premenených na čísla. Zvyčajne sú tieto digitálne signály spojené so skutočnými analógovými signálmi, ale niekedy medzi nimi a nie pripojením. Ako príklad je možné prenášať údaje do miestnych počítačových sietí (LAN) alebo v iných vysokorýchlostných sieťach.

V prípade analógového signálu digitálneho signálu (COS) sa konvertuje na binárne formulár zariadením nazývaným analógovo-digitálnym konvertorom (ADC). Pri výstupe ADC sa získa binárna reprezentácia analógového signálu, ktorý sa potom spracuje procesorom Aritmetika digitálneho signálu (DSP). Po spracovaní sa informácie obsiahnuté v signáli môžu konvertovať späť na analógovú formu pomocou digitálneho analógového konvertora (DAC).

Ďalším kľúčovým konceptom v definícii signálu je skutočnosť, že signál vždy vykonáva niektoré informácie. To nás vedie k kľúčovému problému spracovania fyzických analógových signálov - problém extrakcie informácií.

Ciele spracovania signálov.

Hlavným cieľom spracovania signálu je potreba získať informácie obsiahnuté v nich. Tieto informácie sú zvyčajne prítomné v amplitúde signálu (absolútne alebo relatívne), vo frekvencii alebo v spektrálnej kompozícii vo fáze alebo v relatívnej časovej závislosti niekoľkých signálov.

Akonáhle sú požadované informácie extrahované zo signálu, môže sa použiť rôznymi spôsobmi. V niektorých prípadoch je žiaduce preformátovať informácie obsiahnuté v signáli.

Zmena vo formáte signálu nastane najmä vtedy, keď sa zvukový signál prenáša v systéme viackanálového telefónu a frekvenčného separačného systému (FDMA). V tomto prípade sa analógové metódy používajú na umiestnenie niekoľkých hlasových kanálov vo frekvenčnom spektre pre prenos cez mikrovlnný rozsah mikrovlnného rozsahu, koaxiálneho alebo vláknového kábla.

V prípade digitálnej komunikácie sa analógové zvukové informácie najprv prevedie na digitálne pomocou ADC. Digitálne informácie predstavujúce individuálne audio kanály sú multiplexované v čase (multikanálový prístup s dočasnou separáciou, TDMA) a prenášané cez sériovú digitálnu komunikáciu (ako v systéme IRM).

Ďalším dôvodom spracovania signálov je komprimovanie frekvenčného pásma signálu (bez významnej straty informácií), za ktorým nasleduje formátovanie a prenos informácií pri znížených rýchlostiach, čo umožňuje zúžiť požadovanú šírku pásma kanálu. V vysokorýchlostných modemoch a adaptívnych impulzných modulačných systémoch (ADPCM), algoritmy pre elimináciu redundancie dát (kompresia) sú široko používané, ako aj v mobilných mobilných systémoch, systémov nahrávania MPEG, televízora s vysokým rozlíšením (HDTV).

Systémy na zber priemyselných dát a riadiace systémy používajú informácie získané z senzorov na generovanie zodpovedajúce signály spätnej väzby, ktoré zase priamo kontrolujú proces. Upozorňujeme, že tieto systémy vyžadujú ADCS aj DACS a senzory, Normalizačné zariadenia signálu a DSP (alebo mikrokontroléry).

V niektorých prípadoch je v signáli, ktorý obsahuje informácie, a hlavným cieľom je obnoviť signál. Spôsoby, ako je filtrovanie, autokorelácia, konvolúcia atď, sa často používajú na vykonávanie tejto úlohy a v analógovom a v digitálnych regiónoch.

Ciele spracovania signálov

• Extrakcia informácií o signáli (amplitúda, fáza, frekvencia, spektrálne komponenty, dočasné pomery)
• Konverzia signálu (telefónia s oddeľovaním kanálov FDMA, TDMA, CDMA)
• Kompresia dát (modemy, mobilné telefóny, televízia HDTV, kompresia MPEG)
• Formovanie signálov spätnej väzby (riadenie priemyselných procesov)
• Výber signálu z hluku (filtrovanie, autokorelácia, konvolúcia)
• Výber a uloženie signálu digitálneho zobrazenia pre následné spracovanie (BPF)

Tvorba signálov

Vo väčšine situácií (súvisiacich s používaním DSP-Technologies) sú potrebné ADCS a DAC. V niektorých prípadoch sa však vyžaduje len DAC, keď sa analógové signály môžu priamo generovať na základe DSP a DAC. Dobrým príkladom je displej s videom skenovaním, v ktorom signál generovaný v digitálnej forme riadi video obrazu alebo Ramdac jednotku (konvertor hodnôt pixelov digitálnej formy v analógovej forme).

Ďalším príkladom je umelo syntetizovaná hudba a reč. V skutočnosti, pri generovaní fyzických analógových signálov s použitím iba digitálnych metód, spoliehať sa na informácie, ktoré boli predtým získané zo zdrojov podobných fyzických analógových signálov. V systémoch displeja musia údaje na displeji sprostredkovať príslušné informácie prevádzkovateľovi. Pri vývoji zvukových systémov, štatistické vlastnosti generovaných zvukov, ktoré boli predtým definované pomocou širokého využitia metód COS (zdroj zvuku, mikrofón, pre-zosilňovač, ADC atď.).

Metódy a technológie spracovania signálov

Signály môžu byť spracované pomocou analógových metód (analógové spracovanie signálu alebo ASP), digitálnych metód (spracovanie digitálneho signálu alebo DSP) alebo kombinácia analógových a digitálnych metód (kombinované spracovanie signálu alebo MSP). V niektorých prípadoch je výber metód jasný, v iných prípadoch neexistuje jasnosť pri výbere a uskutočňovaní konečného rozhodnutia založené na určitých úvahách.

Pokiaľ ide o DSP, hlavným rozdielom z tradičnej analýzy počítačových dát je vysoká rýchlosť a efektívnosť komplikovaných funkcií digitálneho spracovania, ako je filtrovanie, analýza pomocou a kompresie dát v reálnom čase.

Termín "kombinované spracovanie signálu" znamená, že sa systém vykonáva a analógové a digitálne spracovanie. Takýto systém môže byť implementovaný ako doska s plošnými spojmi, hybridný integrovaný obvod (IP) alebo samostatný kryštál s integrovanými prvkami. ADC a DSA sa považujú za kombinované zariadenia na spracovanie signálu, pretože analógové a digitálne funkcie sú tiež implementované v každom z nich.

Nedávne úspechy technológie stvorenia čipov s veľmi vysokým stupňom integrácie (VLSI) vám umožňujú vykonávať komplexné (digitálne a analógové) spracovanie na jednom kryštále. Samotná príroda sa naznačuje, že tieto funkcie môžu byť vykonané v časovom režime v reálnom meradle.

Porovnanie analógového a digitálneho spracovania signálu

Dnešný inžinier čelí správnej kombinácii analógových a digitálnych metód na vyriešenie úlohy spracovania signálu. Nie je možné spracovať fyzické analógové signály pomocou iba digitálnych metód, pretože všetky senzory (mikrofóny, termočlánky, piezoelektrické kryštály, hnacie hlavy na magnetických diskoch atď.) Sú analógové zariadenia.

Niektoré typy signálov vyžadujú prítomnosť normalizačných obvodov pre ďalšie spracovanie signálu ako analógový a digitálny spôsob. Normalizačné obvody signálu sú analógové procesory, ktoré vykonávajú funkcie, ako je napríklad zisk, akumulácia (v meracích a predbežných (pufrových) zosilňovačoch), detekcia signálu na pozadí hluku (vysoko presné zosilňovače signálov signálov, ekvalizéry a lineárne prijímače), kompresia dynamického rozsahu ( Logaritmické zosilňovače, logaritmické DAC a zosilňovače s programovateľným ziskom) a filtrovaním (pasívnym alebo aktívnym).

Niekoľko spôsobov implementácie procesu spracovania signálu je znázornené na obrázku 1. V hornej časti obrazu je znázornený čistý analógový prístup. Zostávajúce oblasti ukazujú implementáciu DSP. Upozorňujeme, že hneď, ako je vybratá technológia DSP, nasledujúce rozhodnutie by malo byť definíciou umiestnenia ADC v dráhe spracovania signálu.

Spracovanie analógov a digitálnych signálov

Obrázok 1. Metódy spracovania signálov

Všeobecne platí, že ADC sa pohybuje bližšie k senzoru, väčšina analógového spracovania signálu je teraz produkovaná ADC. Zvýšenie schopností ADC môže byť vyjadrené pri zvyšovaní frekvencie odberu vzoriek, rozšíriť dynamický rozsah, zvýšenie rozlíšenia, odrezaného vstupného hluku, s použitím vstupných filtrovania a programovateľných zosilňovačov (PGA), prítomnosť referenčných zdrojov napätia na kryštál atď. Všetky uvedené doplnky zvyšujú funkčnú úroveň a zjednodušujú systém.

V prítomnosti moderných technológií na výrobu DAC a ADC s vysokými odberovými frekvenčnými frekvenciami a solvidateľnými schopnosťami sa dosiahol významný pokrok v integrácii rastúceho počtu reťazcov priamo v ADC / DAC.

V oblasti meraní sú napríklad 24-bitové ADC so zabudovanými programovateľnými zosilňovačmi (PGA), ktoré umožňujú digitalizovať plnohodnotné mosty 10 mV priamo, bez ďalšej normalizácie (napríklad série AD773x).

Vo hlasových a zvukových frekvenciách sú distribuované integrované kódovacie dekódovacie zariadenia (analógový predný koniec, AFE), ktoré majú analógový obvod zabudovaný do čipu v čipe, ktorý spĺňa minimálne požiadavky na externé normalizačné zložky (AD1819B a AD73322).

Existujú aj video kodeky (AFE) pre úlohy, ako je spracovanie obrazu pomocou CCD (CCD), a ďalšie (napríklad AD9814, AD9816 a AD984X Series).

Príklad implementácie

Ako príklad použitia DSP je porovnateľný s analógovými a nízkofrekvenčnými digitálnymi filtrami (FNH), každý s frekvenciou rezu 1 kHz.

Digitálny filter je implementovaný ako typický digitálny systém zobrazený na obrázku 2. Upozorňujeme, že v diagrame sa prijíma niekoľko implicitných predpokladov. V -PER, na presné spracovanie signálu sa predpokladá, že dráha ADC / DAC má dostatočné rozmery vzorkovacej frekvencie, rozlíšenie a dynamický rozsah. Aby bolo možné dokončiť všetky svoje výpočty v rámci intervalu odberu vzoriek (1 / f S), musí mať zariadenie COS dostatočnú rýchlosť. V -Tirds, pri vstupe do ADC a výstupu DAC, potreba je potreba limitu analógových filtrov a obnoviť signálne spektrum (anti-aliasing filter a anti-zobrazovací filter), hoci požiadavky na ich výkonnosť sú malé. Po prijatí týchto predpokladov môžete porovnať digitálne a analógové filtre.

Obrázok 2. Konštrukčný diagram digitálneho filtra

Požadovaná frekvencia oboch filtrov je 1 kHz. Analógová transformácia je implementovaná prvým druhom šiesteho poradia (charakterizovaná prítomnosťou koeficientov vlnky prechádzaním šírky pásma a absencia vlniek mimo šírky pásma). Jeho vlastnosti sú uvedené na obrázku 2. V praxi môže byť tento filter reprezentovaný tromi filtrami druhej objednávky, z ktorých každý je postavený na ovládacom zosilňovači a niekoľkých kondenzátoroch. S pomocou moderných automatizovaných dizajnových systémov (CAPR) filtrov, šiesty conder filter je dostatočne jednoduchý, ale na splnenie technických požiadaviek na nerovnosť charakteristík 0,5 dB, je potrebný presný výber komponentov.

Prezentované na obrázku 2, digitálny KiH filter s 129 koeficientmi má nerovnomerné vlastnosti len 0,002 dB v šírke pásma, lineárna fáza charakteristika a oveľa prudký pokles. V praxi sa takéto charakteristiky nemôžu implementovať pomocou analógových metód. Ďalšou zjavnou výhodou schémy je, že digitálny filter nevyžaduje výber komponentov a nie je podliehajúce driftu parametrov, pretože frekvencia synchronizácie filtra je stabilizovaná kremenným rezonátorom. Filter s 129 koeficientmi vyžaduje 129 multiplikačných operácií s akumuláciou (MAC) na výpočet výstupu. Tieto výpočty by mali byť dokončené v intervale odberu vzoriek 1 / FS, aby sa poskytla prevádzka v reálnom čase. V tomto príklade je diskrétnou frekvenciou 10 kHz, takže 100 μs je dosť na spracovanie, ak nie je potrebné, aby sa vytvorili významné dodatočné výpočty. Rodina ADSP-21xx DSP môže dokončiť celý proces násobenia s akumuláciou (a inými funkciami potrebnými na implementáciu filtra) pre jeden príkazový cyklus. Preto filter s 129 koeficientmi vyžaduje rýchlosť viac ako 129/100 μs \u003d 1,3 milióna operácií s druhým (MIPS). Existujúce DSP majú oveľa väčší výkon, a preto neobmedzujú faktor pre tieto aplikácie. Rýchlosť 16-bitovej série ADSP-218X s pevným bodom dosahuje 75MIPS. Zoznam 1 zobrazuje kód Assembler, ktorý implementuje filter na DSP procesory rodiny ADSP-21xx. Upozorňujeme, že skutočné riadky spustiteľného kódu sú označené šípkami; Zvyšok je komentáre.

Obrázok 3. Analógové a digitálne filtre

Samozrejme, v praxi existuje mnoho ďalších faktorov, ktoré sú zvážené, keď je všeobecne komparatívny odhad analógových a digitálnych filtrov alebo metódy spracovania analógov a digitálnych signálov. V moderných systémoch spracovania signálov sa kombinujú analógové a digitálne metódy na implementáciu požadovanej funkcie a používajú sa výhody najlepších metód, používajú sa analógové aj digitálne.

Program na assembler:
FIRETOR PRE ADSP-21XX (JEDNOTKU PRESNOSŤ)

Modul FIR_SUB; (SubprogramMe Filter Filter Voľby I0 -\u003e Najstaršie údaje v oneskorenej linke I4 -\u003e Štartovacie stolové koeficienty L0 \u003d Dĺžka filtra (N) L4 \u003d Dĺžka filtra (n) M1, M5 \u003d 1 CNTR \u003d Dĺžka filtra - 1 (N- 1) Return Hodnoty MR1 \u003d Výsledok súčtu (zaoblené a obmedzené) I0 -\u003e Najstaršie údaje v linke oneskorenia I4 -\u003e Začiatok filtračného koeficientov Tabuľka vymenovateľné registre MX0, MY0, MR PREVÁDZKU (N - 1) + 6 cyklov \u003d n + 5 cyklov Všetky koeficienty sú zaznamenané vo formáte 1.15). FIR: MR \u003d 0, MX0 \u003d DM (I0, M1), MY0 \u003d PM (I4, M5) CNTR \u003d N-1; Do konvolúcie až do CE; Convolution: MR \u003d MR + MX0 * MY0 (SS), MX0 \u003d DM (I0, M1), MY0 \u003d PM (I4, M5); Pán \u003d MR + MX0 * MY0 (RND); Ak mv sedel mr; Rts; .Endmod; Spracovanie signálov v reálnom čase

• Spracovanie digitálneho signálu;
  • Šírka spektra spracovaného signálu je obmedzená diskrétnou frekvenciou ADC / DAC
    • Zapamätajte si kritériá Nyquist a Kotelnikov Theorem
  • Obmedzené vypúšťaním ADC / DAC
  • Výkonnosť procesora DSP obmedzuje spracovanie signálu, ako:
    • Ak chcete pracovať v reálnom čase, musia byť všetky výpočty vyrobené procesorom signálu dokončené počas intervalu s diskrétnym intervalom 1 / f
• Nezabudnite na spracovanie analógového signálu
  • vysokofrekvenčné / rádiofrekvenčné filtrovanie, modulácia, demodulácia
  • analógové obmedzujúce a obnovenie filtrov Spectrum (zvyčajne FNH) pre ADC a DAC
  • kde zdravý rozum a náklady na implementáciu diktuje

Literatúra:

Spolu s článkom "Typy signálov" čítajte:

Priradenie rádiových elektronických zariadení, ako viete, získavanie, transformáciu, prenosu a ukladanie informácií prezentovaných vo forme elektrických signálov. Signály pôsobiace v elektronických zariadeniach, a teda samotné zariadenia sú rozdelené do dvoch veľkých skupín: analógové a digitálne.

Analógový signál - Signál, kontinuálne v úrovni a v čase, t.j. takýto signál existuje kedykoľvek a môže mať akúkoľvek úroveň zo špecifikovaného rozsahu.

Kvantovaný signál - signál, ktorý môže dostávať iba určité kvantované hodnoty zodpovedajúce úrovniam kvantovania. Vzdialenosť medzi dvoma susednými hladinami je krok kvantovania.

Diskretizovaný signál - signál, ktorých hodnoty sú špecifikované len v čase, keď sa nazývajú momenty odberu vzoriek. Vzdialenosť medzi susednými momentmi diskrétnosti je krok odberu vzoriek. S konštantnou, Kotelnikov teorem je použiteľná :, kde - horná hraničná frekvencia signálneho spektra.

Digitálny signál - signál, kvantovaná úroveň a diskrétne. Kvantované hodnoty digitálneho signálu sú zvyčajne kódované nejakým kódom, zatiaľ čo každé odpočítavanie určené počas procesu odberu vzoriek je nahradené zodpovedajúcim kódovým slovom, ktorých znaky majú dve hodnoty - 0 a 1 (obr. 2.1) .

Typickými predstaviteľmi analógových elektronických zariadení sú komunikačné zariadenia, vysielanie, televízia. Všeobecné požiadavky na analógové zariadenia sú minimálne skreslenie. Túžba splniť tieto požiadavky vedie k komplikácii elektrických obvodov a návrhov zariadení. Ďalším problémom analógovej elektroniky je dosiahnutie potrebnej hlukovej imunity, pretože v analógovom kanáli hlukového komunikačného kanála je zásadne nesúvisí.

Digitálne signály sú tvorené elektronickými obvodmi, tranzistory, v ktorých sú buď zatvorené (prúd na nulu), alebo úplne otvorené (napätie v blízkosti nula), takže sa získal menší výkon a spoľahlivosť digitálnych zariadení vyššie ako analóg.

Digitálne zariadenia sú viac odolné voči hluku ako analógové, pretože malé outsiders nespôsobujú chybnú odozvu zariadení. Chyby sa zobrazujú len s takými poruchami, v ktorých je nízka úroveň signálu vnímaná ako vysoká, alebo naopak. V digitálnych zariadeniach môžete použiť aj špeciálne kódy na opravu chýb. V analógových zariadeniach nie sú takéto možnosti.

Digitálne zariadenia sú necitlivé na rozptyľovanie (za prípustných limitov) parametrov a charakteristík tranzistorov a iných schém. Neprimerane vyrobené digitálne zariadenia nemusia byť nakonfigurované a ich vlastnosti sú úplne opakovateľné. To všetko je veľmi dôležité s hmotnostnou výrobou zariadení pre integrálnu technológiu. Nákladová efektívnosť výroby a prevádzky digitálnych integrálnych čipov viedla k tomu, že v moderných rádio-elektronických zariadeniach, nielen digitálne, ale aj analógové signály sú vystavené digitálnemu spracovaniu. Digitálne filtre, regulátory, multiplery atď. Pred digitálnym spracovaním sa analógové signály konvertujú na digitálne pomocou analógových digitálnych konvertorov (ADC). Reverzná konverzia - obnovenie analógových signálov na digitálnom - sa vykonáva pomocou digitálnych prevodníkov (DAC).

So všetkými rôznymi úlohami, ktoré vyriešili zariadenia digitálnej elektroniky, ich fungovanie sa vyskytuje v číslových systémoch, ktoré pracujú len s dvoma číslicami: nula (0) a jednotky (1).

Digitálne zariadenia zvyčajne narušenýpomerne vysokofrekvenčný generátor pulzov hodín. V rámci jedného hodiny sa najjednoduchšia mikrooperácia realizuje - čítanie, posun, logický tím atď. Informácie sú prezentované vo forme digitálneho slova. Pre prenos slov sa používajú dve metódy - paralelné a konzistentné. Sekvenčné kódovanie sa aplikuje pri výmene informácií medzi digitálnymi zariadeniami (napríklad v počítačových sieťach, komunikácia modemu). Informácie o spracovaní v digitálnych zariadeniach sa implementujú pomocou paralelného kódovania informácií poskytujúcich maximálnu rýchlosť.

Základňa prvok na konštrukciu digitálnych zariadení je integrované čipy (ISS), z ktorých každý je implementovaný pomocou špecifického počtu logických prvkov - najjednoduchšie digitálne zariadenia, ktoré vykonávajú základné logické operácie.

Signál je nosičom materiálu (dáta), ktorý sa prenáša zo zdroja pre spotrebiteľa. Môžu byť fyzické signály alebo matematické modely.

Signály môžu byť analógové a diskrétne.

Analógový (kontinuálny) signál sa odráža v určitej fyzickej hodnote, ktorá sa pohybuje v určenom časovom intervale, napríklad s výkonom alebo zvukovým výkonom.

Uvádzame príklad nepretržitej správy. Ľudský prejav prenášaný modulovanou zvukovou vlnou; Parameter signálu v tomto prípade je tlak vytvorený touto vlnou v mieste nájdenia prijímača - ľudského ucha.

Diskrétny (digitálny) signál sa skladá z počítateľnej sady informačných prvkov.

Parameter signálu má včas konečný počet hodnôt.

Sada najviac "malých" prvkov diskrétneho signálu sa nazýva abeceda a samotný diskrétny signál sa tiež nazýva správa.

Správa prenášaná pomocou takýchto signálov je diskrétna.

Informácie prenášané zdrojom sú diskrétne.

Príkladom diskrétnej správy môže byť proces čítania, informácie, v ktorých je reprezentovaný text, t.j. Diskrétne sekvencie jednotlivých ikon (písmená).

Analógový signál môže byť prevedený na diskrétnu. Takýto proces sa nazýva diskretizácia.

Kontinuálna správa môže byť reprezentovaná nepretržitou funkciou špecifikovanou na určitom segmente [A, B] (obr. 2.1). Nepretržitá správa môže byť prevedená na diskrétnu (takýto postup sa nazýva diskretizácia).

Obr. 2.1. Diskretizačný proces

Ak to chcete urobiť, z nekonečnej súpravy hodnôt tejto funkcie (parameter signálu), je zvolené ich špecifické číslo, ktoré môžu charakterizovať zostávajúce hodnoty. Výsledný postup hodnôt funkcie v 1, v 2, ... v n. Je to diskrétne zastúpenie nepretržitej funkcie, ktorej presnosť môže byť neobmedzená na zlepšenie znížením dĺžok segmentov oddelenia oblasti hodnôt argumentov.

Akákoľvek správa môže byť zastúpená ako diskrétna, inými slovami, postupnosť príznakov niektorých abecedy.

Schopnosť odberu vzoriek kontinuálny signál s akýmkoľvek požadovaným presnosťou (zvýšenie presnosti, postačuje na zníženie kroku), je v podstate dôležité z hľadiska informatiky. Počítač je digitálny stroj, t.j. Interné zobrazenie informácií v nej je diskrétne. Diskretizácia informácií o vstupe (ak je nepretržitý) Umožňuje, aby bolo vhodné pre spracovanie počítača.

Kódovanie signálov

Na automatizáciu údajov súvisiacich s rôznymi typmi je veľmi dôležité zjednotiť ich formulár na zobrazenie - na to sa kódovanie zvyčajne používa, to znamená, že expresia údajov rovnakého typu prostredníctvom údajov iného typu.

Pod kódovaním signálu rozumie:

· Jeho zastúpenie v určitej forme, pohodlné alebo vhodné na následné použitie signálu;

· Pravidlo opisujúce zobrazenie jednej sady znakov do inej sady znakov.

Kódovanie podlieha samostatným symbolom pôvodnej abecedy a ich kombinácii.

Uveďte príklad.

Korešpondenčná tabuľka je uvedená medzi prirodzenými číslami troch číselných systémov.

Táto tabuľka je možné považovať za určité pravidlo, ktoré opisuje zobrazenie súboru značiek desatinného čísla systému na binárne a hexadecimálne. Počiatočná abeceda je potom desatinné čísla od 0 do 9 a kódové abecedy sú 0 a 1 pre binárny systém; Obrázky od 0 do 9 a symbolov (A, B, C, D, E, F) - pre hexadecimálny.

Typy kódovania v závislosti od kódovania.

1. Kódovanie vzoriek sa používa pri každom zadávaní informácií do počítača na jeho interné zobrazenie.

Tento typ kódovania sa používa na reprezentáciu diskrétneho signálu na inom nosiči stroja.

Väčšina kódov použitých vo vzorkovej kódovacej informatike majú rovnakú dĺžku a používa binárny systém na reprezentáciu kódu (a prípadne hexadecimálneho ako prostriedku medziproduktu).

V tejto forme používania kódovania:

a) priame kódy.

Používa sa na reprezentáciu číselných údajov v počítači a použite systém binárneho čísla. Môže byť použitý na kódovanie a nečíselné údaje.

b) kódy ASCII.

Najbežnejšia je ASCII (American Standard Code for Information Interchange), ktorý sa používa na internú prezentáciu informácií o znakových informáciách v operačnom systéme MS DOS, v operačnom systéme Windows'XX, ako aj na kódovanie textových súborov na internet.

c) Kódy, ktoré berú do úvahy frekvenciu znakov.

V niektorých kódovacích systémoch je kódová hodnota určená frekvenciou kódovaného symbolu. Takéto frekvencie sú spravidla známe pre písmená abecedy prírodných jazykov, ako je angličtina alebo ruština, a používajú sa dlhú dobu, keď klávesové tlačidlá: Najčastejšie používané písmená sú umiestnené na klávesoch uprostred Klávesnica, najviac zriedkateľná - na okraji, ktorá vytvára jednoduchú operáciu pre človeka.

2. Kryptografické kódovanie alebo šifrovanie sa používa, keď potrebujete chrániť informácie pred neoprávneným prístupom.

3. Efektívne alebo optimálne, kódovanie sa používa na odstránenie redundancie informácií, t.j. Zníženie jeho objemu, napríklad v oblasti archívov.

Na kódovanie symbolov pôvodnej abecedy používajú binárne kódy premenných dĺžok: čím väčšia je frekvencia symbolu, čím kratší jeho kód.
Účinnosť kódu je určená priemerným počtom binárnych vypúšťaní pre kódovanie jedného symbolu.

4. Ochranné proti hluku alebo odolné voči hluku, kódovanie sa používa na zabezpečenie danej spoľahlivosti v prípade, keď sa na signáli ukladá, pri prenose informácií cez komunikačné kanály.

Ako základný kód, ktorý je vystavený rušeniu kódovania, sa používa binárny kód konštantnej dĺžky. Takýto zdroj (základný) kód sa nazýva primárny, pretože modifikácia je vystavená.

Dáta

Termín "údaje"

Dátumy sú chápané:

1) Prezentácia informácií vo formálnom (kódovanej) forme, ktorá vám umožňuje ukladať, prenášať alebo spracovať pomocou technických nástrojov;

2) Registrované signály.

Dátové nosiče môžu byť:

· Papier je najčastejším dopravcom. Údaje sa zaznamenávajú zmenou optických charakteristík jeho povrchu;

· CD-ROM. Používa sa zmena optických vlastností v zariadení, ktoré zaznamenávajú laserový lúč na plastových nosičoch s reflexným povlakom;

· Magnetické pásky a disky - použite zmenu magnetických vlastností.

Transakcie s údajmi

S údajmi môžete produkovať rôzne operácie:

· Zber údajov - akumulácia údajov s cieľom zabezpečiť dostatočnú úplnosť informácií na rozhodovanie;

· Formalizácia údajov - prinášajú údaje z rôznych zdrojov do tej istej formy, aby boli porovnateľné navzájom, to znamená zvýšiť ich úroveň dostupnosti;

· Filtrovanie dát - skríning "zbytočné" údaje, ktoré nemusia robiť rozhodnutia; Zároveň by sa mala znížiť úroveň "hluku" a mala by sa zvýšiť platnosť a primeranosť údajov;

· Triedenie údajov - zefektívnenie údajov o danej funkcii na účely používania; zvyšuje dostupnosť informácií;

· Zoskupovanie dát - kombinácia údajov na danej funkcii s cieľom zlepšiť jednoduchosť použitia; zvyšuje dostupnosť informácií;

· Archivácia dát - organizácia ukladania dát vo vhodnej a ľahko prístupnej forme; Slúži na zníženie ekonomických nákladov na ukladanie údajov a zvyšuje celkovú spoľahlivosť informačného procesu ako celku;

· Ochrana údajov - súbor opatrení zameraných na prevenciu strát, reprodukcie a úprav údajov;

· Dopravná doprava - príjem a prenos (dodávka a dodávka) údajov medzi vzdialenými účastníkmi informačného procesu; Zdroj údajov v počítačovej vede je súčasne obvyklý so serverom a spotrebiteľ je klientom;

· Konverzia dát - preklad údajov z jednej formy do druhej alebo z jednej konštrukcie do druhého.