Що таке сигнал. Види сигналів. Аналоговий і цифровий сигнал. Типи сигналів і як це діє Різні види сигналів

Контрольна робота

типи сигналів

Вступ

сигнал електронний датчик

Електроніка - наука, що займається вивченням взаємодії електронів або інших заряджених частинок з електромагнітними полями і розробкою методів створення електронних приладів і пристроїв, в яких ця взаємодія використовується для передачі, зберігання і передачі інформації.

Результати вивчення електронних процесів і явищ, а також дослідження і розробка методів створення електронних приладів і пристроїв обумовлюють розвиток електронної техніки за двома напрямками. Перше з них пов'язане зі створенням технологій виробництва і промисловим випуском електронних приладів різного призначення. Другий напрямок пов'язаний зі створенням на основі цих приладів апаратури для вирішення різного роду завдань, пов'язаних з передачею, прийомом і перетворенням інформації в галузі інформатики, обчислювальної техніки, систем автоматизації технологічних процесів і т.д.

Електроніка має коротку, але багату подіями історію. Перший її період пов'язаний з найпростішими передавачами і здатними сприймати їх сигнали приймачами. Потім настала епоха вакуумних ламп. З середини 50-х років почався новий період у розвитку електроніки, пов'язаний з появою напівпровідникових елементів, а потім малих і великих інтегральних схем.

Сучасний етап розвитку електроніки характеризується появою мікропроцесорних надвеликих інтегральних схем, цифрових сигнальних процесорів, програмованих логічних інтегральних схем, що дозволяють вирішувати завдання обробки сигналів при високих техніко-економічних показниках. Цифрова електроніка, перетворюючої системи збору, обробки та передачі інформації, немислима без аналогових технологій. Саме аналогові пристрої багато в чому визначають характеристики цих систем.

Електроніка досліджує питання передачі, прийому і перетворення інформації на основі електромагнітних явищ. Стосовно до електроніки поряд з передачею повідомлень від людини до людини доцільно також розглядати обмін відомостями між людиною і автоматом і між автоматами.

Є безліч визначень поняття інформації від найбільш загального філософського (інформація є відображенням реального світу) до практичного (інформація є всі відомості, що є об'єктом зберігання, передачі, перетворення).

Передається інформація у вигляді сигналів. Сигнал є фізичний процес, що несе в собі інформацію. Сигнал може бути звуковим, світловим, у вигляді поштового відправлення та ін. Найбільш поширений сигнал в електронній формі у вигляді залежності напруги від часу U (t).

Практично будь-яка електронна система має на меті свого функціонування та чи інша перетворення енергії або перетворення інформації. Завданням будь-якої електронної системи управління в найзагальнішому сенсі є обробка інформації про поточний режим роботи керованого об'єкта і вироблення на основі цього керуючих сигналів з метою наближення поточного режиму роботи об'єкта до заданого режиму. Під обробкою інформації в даному випадку мається на увазі рішення тим чи іншим способом рівнянь стану системи.

Представлений на рис 1.1 об'єкт - це реальний фізичний об'єкт, численні властивості якого характеризуються різними фізичними величинами (ФВ). Він знаходиться в багатосторонніх і складних зв'язках з іншими об'єктами. З усього різноманіття цих зв'язків на рис. 1.1 показані підлягають вимірюванню вхідні ФВ Х і вихідними ФВ Y, що характеризують стан об'єкта. Датчики (первинні перетворювачі) забезпечують перетворення ФВ Х і Y, що мають в більшості випадків неелектричну природу, в електричні сигнали зі збереженням необхідної інформації про обурюють впливах і стан об'єкта.

Пристрій первинної обробки (УПО) сигналів є невід'ємною частиною системи. Воно забезпечує сполучення датчиків з подальшими електронними пристроями, що здійснюють попередню обробку вимірюваних фізичних величин. Як правило, на нього покладаються такі функції:

· посилення вихідних сигналів первинних перетворювачів;

· нормалізація аналогових сигналів, тобто приведення меж шкали первинного безперервного сигналу до одного зі стандартних діапазонів вхідного сигналу аналого-цифрового перетворювача вимірювального каналу (найбільш поширені діапазони від 0 до 5 В, від -5 В до 5 В і від 0 до 10 В;

· попередня низькочастотна фільтрація, тобто обмеження смуги частот первинного безперервного сигналу з метою зниження впливу на результат вимірювання перешкод різного походження;

· забезпечення гальванічної ізоляції між джерелом аналогового або дискретного сигналу і вимірювальним та / або статусним каналами системи. В рівній мірі це відноситься до ізоляції між каналами дискретного виводу системи і керованим силовим обладнанням. Крім власне захисту вихідних і вхідних ланцюгів гальванічна ізоляція дозволяє знизити вплив на систему перешкод по ланцюгах заземлення за рахунок повного поділу землі обчислювальної системи і землі контрольованого обладнання. Відсутність гальванічного ізоляції допускається тільки в технічно обґрунтованих випадках.

Вихідні сигнали пристрою первинної обробки перетворюється в цифрову форму пристроєм, який називається аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). На виході АЦП виходить двійкове подання аналогового сигналу, яке потім обробляється цифровим сигнальним процесором. Після обробки міститься в сигналі інформація може бути перетворена назад в аналогову форму з використанням цифро-аналогового перетворювача (ЦАП).

Процесор обробляє вихідні дані, що характеризують впливи і стан об'єкта. Алгоритм обробки визначається об'єктом вимірювання, завданням вимірювання, що полягає у визначенні значень обраних (вимірюваних) фізичних величин (ФВ) з необхідною точністю в заданих умовах, і основними характеристиками вимірювань.

1. Сигнали

сигнал електронний датчик

Поняття сигналу є одним з основних понять електроніки. Сигнал є існуючий в системі фізичний процес, який має безліч станів, які він приймає відповідно до зовнішніми впливами на цю систему. Основною властивістю сигналу є те, що він несе інформацію про вплив на цю систему.

Оскільки реальні фізичні процеси протікають у часі, то в якості математичної моделі сигналу, що представляє ці процеси, використовують функції часу, що відображають зміни фізичних процесів.

Сигнал може бути звуковим, світловим, у вигляді поштового відправлення та ін. Найбільш поширений сигнал в електронній формі у вигляді залежності напруги від часу U (t).

. Класифікація сигналів

За ролі в передачі конкретної інформації сигнали можуть бути розділені на корисні і заважають (перешкоди). Корисні сигнали переносять задану інформацію, а перешкоди спотворюють її, хоча, може бути, і переносять іншу інформацію.

За ступенем визначеності очікуваних значень сигналу всі сигнали можна розділити на детерміновані сигнали і випадкові сигнали. Детермінованим називається сигнал, значення якого в будь-який момент часу може бути точно визначено. Детерміновані сигнали можуть бути періодичними і непериодическими.

Періодичним називається сигнал, для якого виконується умова
s (t) \u003d s (t + kT), де k - будь-яке ціле число, Т - період, який є кінцевим відрізком часу. Приклад періодичного сигналу - гармонійне коливання. .

тут U m, T, f 0, w 0, і j 0 - відповідно амплітуда, період, частота, кутова частота і початкова фаза коливання.

До складних періодичним сигналам можна віднести імпульсні сигнали різної форми (електричні імпульси)

Електричний імпульс - це короткочасне стрибкоподібне зміна електричної напруги або сили струму.

Електричні імпульси струму або напруги (однополярні) які містять високочастотних коливань називаються відеоімпульс (рис. 2.2). Електричні імпульси, що представляють собою обмежені в часі високочастотні або надвисокочастотні електромагнітні коливання, огинає яких має форму видеоимпульса, називаються радиоимпульсами.

За характером зміни в часі розрізняють електричні імпульси прямокутної, пилкоподібної, експоненційної, колоколобразной та інших форм. Реальний відеоімпульс може мати досить складну форму, яка характеризується амплітудою А, тривалістю імпульсу t і , Тривалістю фронту t ф і тривалістю спаду t з , Величиною відколу вершини D А.

Будь-який складний періодичний сигнал може бути представлений у вигляді суми гармонійно коливань з частотами, кратними основній частоті.

Неперіодичний сигнал, як правило, обмежений в часі.

Випадковим сигналом називають функцію часу, значення якої заздалегідь невідомі і можуть бути передбачені лише з певною ймовірністю. В якості основних характеристик випадкових сигналів приймають:

а) закон розподілу ймовірності (відносний час перебування величини сигналу в певному інтервалі);

б) спектральний розподіл потужності сигналу.

Вихідні сигнали датчиків є відображенням деяких фізичних процесів. Вони, як правило, безперервні, оскільки більшість фізичних процесів безперервні за своєю природою. Такі сигнали називаються аналоговими.

Аналоговий сигнал описується безперервної (або кусочно-безперервною) функцією x A (T), причому сама функція, як і її аргумент, може приймати в заданих межах будь-які значення. Аналогові сигнали досить просто генерувати і обробляти, однак вони дозволяють вирішувати відносно прості технічні завдання. Робота сучасних електронних систем заснована на використанні дискретних і цифрових сигналів.

Дискретний у часі сигнал виходить в результаті дискретизації неперервної функції, що представляє заміну безперервної функції її миттєвими значеннями в дискретні моменти часу. Такий сигнал описується гратчастої функцією (послідовним тимчасовим поруч) S (п? T). Вона може приймати будь-які значення в деякому інтервалі, в той час як незалежна змінна n приймає дискретні значення п \u003d 0, ± 1, ± 2, ..., а? T являє собою інтервал дискретизації.

Квантований за рівнем сигнал виходить в результаті операції квантування. Суть операції квантування за рівнем полягає в тому, що в безперервному динамічному діапазоні аналогового сигналу фіксується ряд дискретних рівнів, які називаються рівнями квантування. Поточні значення аналогового сигналу ототожнюються з найближчими рівнями квантування.

Квантування за рівнем дискретного в часі сигналу дозволяє отримати дискретно-квантований сигнал. Цифровий сигнал виходить в результаті нумерації рівнів квантування дискретно-квантованного сигналу двійковими числами (числами в двійковій системі числення) і, отже, уявлення відлікових значень дискретно-квантованного сигналу в формі чисел.

Серед детермінованих сигналів особливе місце займають випробувальні сигнали, необхідність в існуванні яких обумовлена \u200b\u200bпотребами випробування характеристик розроблюваних електронних пристроїв.

Гармонійне коливання. Найпоширенішим випробувальним сигналом є гармонійне коливання, яке використовується в вимірювальної практиці для оцінки частотних властивостей пристроїв різного призначення.

Одиничний стрибок являє собою безрозмірну величину, тому множення сигналу s (t) на функцію одиничного стрибка рівносильно включенню цього сигналу в момент t \u003d 0:

s (t) при t ³ 0; (t) 1 (t) \u003d

при t< t 0.

Дельта-функція. За визначенням ?-функція задовольняє таким умовам:

0 при t ¹ t 0;

d (t - t 0) =

При t \u003d t0 ;

Таким чином, ?-функція дорівнює нулю при всіх відмінних від нуля значеннях аргументу і приймає в точці t \u003d 0 нескінченно велике значення. Площа під кривою, обмеженою ?-функцією, дорівнює одиниці.

3. Форми подання детермінованих сигналів

Моделі сигналів у вигляді функції часу призначені, в першу чергу, для аналізу форми сигналів. При вирішенні завдань проходження сигналів складної форми через будь-які пристрої така модель сигналу часто не зовсім зручна і не дозволяє зрозуміти суть що відбуваються в пристроях фізичних процесів.

Тому сигнали представляють набором елементарних (базисних) функцій, в якості яких найбільш часто використовують ортогональні гармонійні (синусоїдальні і косинусоидальной) функції. Вибір саме таких функцій обумовлений тим, що вони є, з математичної точки зору, власними функціями інваріантних в часі лінійних систем (систем, параметри яких не залежать від часу), тобто не змінюють своєї форми після проходження через ці системи. В результаті сигнал може бути представлений безліччю амплітуд, фаз і частот гармонійних функцій, сукупність яких називається спектром сигналу.

Таким чином, існують дві форми подання довільного детермінованого сигналу: тимчасове і частотне (спектральне).

Перша форма подання заснована на математичній моделі сигналу у вигляді функції часу t:

друга - на математичної моделі сигналу у вигляді функції частоти f, причому, що дуже важливо, ця модель існує тільки в області комплексних функцій:

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

Обидві форми подання сигналу пов'язані між собою парою перетворень Фур'є:

При використанні кутовий (циклічної) частоти w \u003d 2pf перетворення Фур'є мають такий вигляд:

Тимчасове подання гармонійного коливання має такий вигляд:

де Um, T, f0, w0, і j0 - відповідно амплітуда, період, частота, кутова частота і початкова фаза коливання.

Для подання такого коливання в частотної області досить задати дві функції частоти, що показують, що на частоті w0 амплітуда сигналу дорівнює Um, а початкова фаза дорівнює j0:

Графіки тимчасового і частотного уявлень гармонійного коливання наведені на рис. 2.7, де амплітуда U m і фаза j 0 відкладені у вигляді відрізків прямих.

значення U m \u003d U ( w 0) і j 0 =j (w 0) Називаються відповідно амплітудним і фазовим спектром гармонійного коливання, а їх сукупність - просто спектром.

Замість використання в частотної області двох дійсних функцій можна використовувати одну, але комплексну функцію. Для цього запишемо часове представлення гармонійного коливання в комплексній формі:

Якщо виключити з розгляду область негативних частот (вони фізичного сенсу не мають), то можна записати:

Де - комплексна амплітуда гармонічного коливання, модуль якої дорівнює Um, а аргумент - j0.

4. Цілі обробки фізичних сигналів

Головна мета обробки фізичних сигналів полягає в необхідності отримання міститься в них інформації. Ця інформація зазвичай присутня в амплітуді сигналу (абсолютної або відносної), в частоті або в спектральному складі, в фазі або в відносних тимчасових залежностях декількох сигналів. Як тільки бажана інформація буде залучена з сигналу, вона може бути використана різними способами.

У деяких випадках бажано переформатувати інформацію, що міститься в сигналі. Зокрема, зміна формату має місце при передачі звукового сигналу в телефонній системі з багатоканальним доступом і частотним поділом (FDMA). В цьому випадку аналогові методи використовуються, щоб розмістити кілька голосових каналів в частотному спектрі для передачі через радіорелейний станцію мікрохвильового діапазону, коаксіальний або оптоволоконний кабель. У разі цифрового зв'язку аналогова звукова інформація спочатку перетвориться аналого-цифровим перетворювачем в цифрову. Цифрова інформація, що представляє індивідуальні звукові канали, мультиплексуюча в часі (багатоканальний доступ з тимчасовим поділом, TDMA) і передається по послідовної цифрової лінії зв'язку.

Ще одна причина обробки сигналів полягає в стисненні смуги частот сигналу (без істотної втрати інформації) з подальшим форматуванням і передачею інформації на знижених швидкостях, що дозволяє звузити необхідну смугу пропускання каналу. У високошвидкісних модемах і системах адаптивної імпульсно-кодової модуляції широко використовуються алгоритми усунення надмірності даних (стиснення), так само як і в цифрових системах мобільного зв'язку, системах запису звуку, в телебаченні високої чіткості.

Програмно-апаратні комплекси для автоматизації вимірювань в багатьох випадках використовують інформацію, отриману від датчиків, для вироблення відповідних сигналів зворотного зв'язку, які, в свою чергу, безпосередньо керують вимірювальним процесом. Ці системи вимагають наявності як АЦП і ЦАП, так і датчиків, пристроїв нормалізації сигналу і цифрових процесорів

У деяких випадках в сигналі, що містить інформацію, присутній шум, і основною метою є відновлення сигналу. Такі методи, як фільтрація, синхронне детектування і т.д., часто використовуються для виконання цього завдання як в аналоговій, так і в цифровій областях.

Таким чином, цілі перетворення сигналів:

· вилучення інформації про сигнал (амплітуда, фаза, частота, спектральні складові, тимчасові співвідношення);

· перетворення формату сигналу;

· Стиснення даних;

· формування сигналів зворотного зв'язку;

· аналого-цифрове перетворення;

· цифро-аналогове перетворення;

· виділення сигналу з шуму.

. Методи обробки фізичних сигналів

Сигнали можуть бути оброблені з використанням:

· аналогових методів (аналогової обробки сигналів);

· цифрових методів (цифрової обробки сигналів);

· або комбінації аналогових і цифрових методів (комбінованої обробки сигналів).

Пристрої, в яких проводиться обробка аналогових сигналів (аналогова обробка), називаються аналоговими (аналоговими процесорами).

Пристрої, в яких проводиться обробка цифрових сигналів (цифрова обробка), називаються цифровими (цифровими процесорами).

У деяких випадках вибір методу обробки ясний, в інших випадках немає ясності в виборі і, отже, прийняття остаточного рішення ґрунтується на певних міркуваннях, заснованих на перевагах і недоліках зазначених методів.

До основних переваг цифрових методів обробки сигналів можна віднести:

· можливість реалізації складних алгоритмів обробки сигналів, які важко, а часто навіть неможливо реалізувати c допомогою аналогової техніки;

· можливість реалізації принципу «адаптації» або самонастроювання, тобто можливості зміни алгоритму обробки сигналу без фізичної перебудови пристрої (наприклад, залежно від виду сигналу, що надходить на вхід фільтра);

· можливість одночасної обробки декількох сигналів;

· принципово досяжною є більш висока точність обробки сигналу;

· відсутність істотного впливу нестабільності параметрів цифрових процесорів, викликаної коливаннями температури, старінням, дрейфом нуля, зміною напруги живлення і іншими причинами, на «якість» обробки сигналів;

· велика стійкість цифрових пристроїв і менші енергетичні, часові і частотні «витрати» на передачу цифрових сигналів (в порівнянні з передачею аналогових сигналів);

· більш високий рівень розвитку цифрових пристроїв.

До недоліків цифрових процесорів можна віднести:

· велику складність у порівнянні з аналоговими пристроями і поки ще більш високу вартість;

· не настільки висока, як хотілося б, швидкодія;

· неможливість усунення специфічних похибок, викликаних дискретизацией, квантуванням сигналу і округленнями в процесі обчислень.

Сьогоднішній фахівець стоїть перед вибором належної комбінації аналогових і цифрових методів для вирішення задачі обробки сигналів. Неможливо обробити фізичні аналогові сигнали, використовуючи тільки цифрові методи, так як всі датчики (мікрофони, термопари, тензорезистори, п'єзоелектричні кристали, головки накопичувача на магнітних дисках і т.д.) є аналоговими пристроями. Тому, деякі види сигналів вимагають наявності ланцюгів нормалізації для подальшої обробки сигналів аналоговим або цифровим методом. Насправді, ланцюги нормалізації сигналу - це аналогові процесори, що виконують:

· посилення сигналів в вимірювальних і попередніх (буферних) підсилювачах);

· виявлення сигналу на фоні шуму високоточними підсилювачами синфазного сигналу;

· динамічне стиснення діапазону (логарифмічними підсилювачами, логарифмічними ЦАП і підсилювачами з програмованим коефіцієнтом підсилення);

· фільтрація (пасивна та активна).

література

1.Волинський В.А. та ін. Електротехніка /Б.А. Волинський, Е.Н. Зейн, В.Є. Шатерников: Учеб. посібник для вузів. - М .: Вища школа, 2011. - 528 с., Іл.

2.Касаткін О.С., Нємцов М.В. Електротехніка: Учеб. посібник для вузів. - 4-е изд., Перераб. - М .: Вища школа, 2003. - 440 с., Іл.

.Основи промислової електроніки: Підручник для неелектротехн. спец. вузів В.Г.. Герасимов, О. М. Князьков, А Е. Краснопольський, В.В. Сухоруков; під ред. В.Г. Герасимова. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М .: Вища. шк., 2006. - 336 с., іл.

.Електротехніка та електроніка в 3-х кн. Під ред. В.Г. Герасимова Кн.1. Електричні і магнітні ланцюги. - М .: Вища шк. - 2006 р

.Електротехніка та електроніка в 3-х кн. Під ред. В.Г. Герасимова Кн.2. Електромагнітні пристрої та електричні машини. - М .: Вища шк. - 2007 р

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення будь-ліби теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть послуги репетиторства з тематики.
Відправ заявку із зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

лекція 1

Основні типи сигналів і їх математичний опис.

Основні типи сигналів: аналоговий, дискретний, цифровий.

аналоговий - це сигнал, безперервний у часі і за станом (мал.1а). Сигнал описується безперервної (або кусочно-безперервною) функцією Х(t). При цьому і аргумент і сама функція можуть приймати будь-які значення з деяких інтервалів:

t" ≤ t ≤ t"" , x" ≤ x ≤ x"".

дискретний - це сигнал, дискретний у часі і безперервний станом (рис.1б). Описується гратчастої функцією Х(n* T), Де n - номер відліку (1,2,3, ...). інтервал Т називають період дискретизації, а зворотний величину fд \u003d 1 / Т - частота дискретизації. Гратчаста функція визначена тільки в моменти часуn * T і може тільки в ці моменти приймати будь-які значення з деякого інтервалу x" ≤ x ≤ x"". Значення гратчастої функції, а відповідно і самого сигналу в моменти часу n* T , Називають відліками. (Дискретний сигнал може бути як речовим, так і комплексним).

цифровий - це сигнал, дискретний як в часі, так і за станом (рис.1в). Сигнали цього типу так само описуються гратчастими функціями Хц ( n* T), Які можуть приймати лише кінцеве число значень з деякого кінцевого інтервалу x" ≤ x ≤ x"". Ці значення називаються рівнями квантування, а відповідні функції - квантовими.

При аналізі дискретних сигналів зручно користуватися нормованим часом
, Інакше, тобто номер відліку дискретного сигналу може інтерпретуватися як нормований час. При переході нормированному часу дискретний сигнал можна розглядати як функцію цілочисельний змінної n. Тобто далі Х(n) рівнозначно Х(n· T).

Нормування частоти.

По теоремі Котельникова максимальна частота аналогового сигналу fв не повинна бути більше fд 2. Тому все дискретні сигнали доцільно розглядати в діапазоні. При цьому вводиться поняття нормованої частоти

або

і розглядати дискретний сигнал f в області

або

Застосування нормованої частоти дозволяє досліджувати частотні характеристики дискретних систем і спектри дискретних сигналів в єдиній смузі частот. Для ЦГЗ важливі не абсолютні значення частоти сигналу і частоти дискретизації, а їхнє ставлення, тобто значення нормованої частоти.

Наприклад для 2х дискретних косинусоид:

де

В підсумку:

Дискретні сигнали їх однакові, так як рівні їх нормовані частоти, вони, лише, по різному будуть в часі.

У загальному випадку дискретна косинусоид в області нормованих частот має вигляд:

Узагальнена схема Цифровий обробки сигналу.

Процес ЦГЗ включає 3 етапи:

Пристрій для формування послідовності чисел Х (n* T) з аналогового сигналу x(t) ;

перетворення послідовності Х (n* T) за заданим алгоритмом цифровим процесором обробки сигналів (ЦПОСІ) в нову, вихідну числову послідовність y (n* T) ;

Формування результуючого аналогового сигналу y(t) з послідовності y(n* T).

Частота дискретизації fд вибирається: fд ≥ 2 fв.

Реальні сигнали не задовольняють цій вимозі. Тому ставлять ФНЧ, що обмежує спектр. Так як енергія реальних сигналів зменшується з ростом частоти, то спотворення вносяться ФНЧ незначні (рис.3 а і б), а також спектри нижче:

рівні квантування (Рис 1.в.) кодуються двійковими числами, тому на виході АЦП маємо послідовність двійкових чисел
. цифровий сигнал
відрізняється від дискретного
на величину:

Помилка квантування.

Для її зниження необхідно збільшувати кількість рівнів квантування. Дискретний сигнал надходить в ЦПОСІ, який за алгоритмом кожному вхідному звіту ставить в однозначна відповідність вихідний сигнал
. При цьому кількість операцій (умножений, додавань, інверсій, пересилань і т.д.) для отримання одного відліку може обчислюватися скільки завгодно. Однак період обробки (час обчислення) не може бути більше періоду дискретизації . А це може бути лише, якщо тактова частота f Т ЦПОСІ \u003e\u003e f Д.

Далі ЦАП формує ступінчастий аналоговий сигнал (t), Сходинки якого згладжуються фільтром, отримуючи аналоговий y(t).

Сигнал визначається як напруга або струм, який може бути переданий як повідомлення або як інформація. За своєю природою всі сигнали є аналоговими, будь то сигнал постійного іліпеременного струму, цифровий або імпульсний. Проте, прийнято робити відмінність між аналоговими і цифровими сигналами.

Цифровим сигналом називається сигнал, певним чином оброблений і перетворений в цифри. Зазвичай ці цифрові сигнали пов'язані з реальними аналоговими сигналами, але іноді між ними і немає зв'язку. Як приклад можна привести передачу даних в локальних обчислювальних мережах (LAN) або в інших високошвидкісних мережах.

У разі цифрової обробки сигналу (ЦГЗ) аналоговий сигнал перетвориться в двійкову форму пристроєм, який називається аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). На виході АЦП виходить двійкове подання аналогового сигналу, яке потім обробляється арифметичним цифровим сигнальним процесором (DSP). Після обробки міститься в сигналі інформація може бути перетворена назад в аналогову форму з використанням цифро-аналогового перетворювача (ЦАП).

Інший ключовий концепцією у визначенні сигналу є той факт, що сигнал завжди несе деяку інформацію. Це веде нас до ключової проблеми обробки фізичних аналогових сигналів - проблеми вилучення інформації.

Цілі обробки сигналів.

Головна мета обробки сигналів полягає в необхідності отримання міститься в них інформації. Ця інформація зазвичай присутня в амплітуді сигналу (абсолютної або відносної), в частоті або в спектральному складі, в фазі або в відносних тимчасових залежностях декількох сигналів.

Як тільки бажана інформація буде залучена з сигналу, вона може бути використана різними способами. У деяких випадках бажано переформатувати інформацію, що міститься в сигналі.

Зокрема, зміна формату сигналу відбувається при передачі звукового сигналу в телефонній системі з багатоканальним доступом і частотним поділом (FDMA). В цьому випадку використовуються аналогові методи, щоб розмістити кілька голосових каналів в частотному спектрі для передачі через радіорелейний станцію СВЧ діапазону, коаксіальний або оптоволоконний кабель.

У разі цифрового зв'язку аналогова звукова інформація спочатку перетвориться в цифрову з використанням АЦП. Цифрова інформація, що представляє індивідуальні звукові канали, мультиплексуюча в часі (багатоканальний доступ з тимчасовим поділом, TDMA) і передається по послідовної цифрової лінії зв'язку (як в ІКМ-системі).

Ще одна причина обробки сигналів полягає в стисненні смуги частот сигналу (без істотної втрати інформації) з подальшим форматуванням і передачею інформації на знижених швидкостях, що дозволяє звузити необхідну смугу пропускання каналу. У високошвидкісних модемах і системах адаптивної імпульсно-кодової модуляції (ADPCM) широко використовуються алгоритми усунення надмірності даних (стиснення), так само як і в цифрових системах мобільного зв'язку, системах запису звуку MPEG, в телебаченні високої чіткості (HDTV).

Промислові системи збору даних і системи управління використовують інформацію, отриману від датчиків, для вироблення відповідних сигналів зворотного зв'язку, які, в свою чергу, безпосередньо керують процесом. Зверніть увагу, що ці системи вимагають наявності як АЦП і ЦАП, так і датчиків, пристроїв нормалізації сигналу (signal conditioners) і DSP (або мікроконтролерів).

У деяких випадках в сигналі, що містить інформацію, присутній шум, і основною метою є відновлення сигналу. Такі методи, як фільтрація, автокорреляция, згортка і т.д., часто використовуються для виконання цього завдання і в аналоговій, і в цифровій областях.

ЦІЛІ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ

• Витяг інформації про сигнал (амплітуда, фаза, частота, спектральні складові, тимчасові співвідношення)
• Перетворення формату сигналу (телефонія з поділом каналів FDMA, TDMA, CDMA)
• Стиснення даних (модеми, мобільні телефони, телебачення HDTV, стиснення MPEG)
• Формування сигналів зворотного зв'язку (управління промисловими процесами)
• Виділення сигналу з шуму (фільтрація, автокорреляция, згортка)
• Виділення і збереження сигналу в цифровому вигляді для подальшої обробки (БПФ)

формування сигналів

У більшості наведених ситуацій (пов'язаних з використанням DSP-технологій), необхідні як АЦП, так і ЦАП. Проте, в ряді випадків потрібно тільки ЦАП, коли аналогові сигнали можуть бути безпосередньо згенеровані на основі DSP і ЦАП. Хорошим прикладом є дисплеї з розгорткою відеозображення, в яких згенерований в цифровій формі сигнал управляє відеозображенням або блоком RAMDAC (перетворювачем масиву піксельних значень з цифрової в аналогову форму).

Інший приклад - це штучно синтезовані музика і мова. Насправді, при генерації фізичних аналогових сигналів з використанням тільки цифрових методів покладаються на інформацію, попередньо отриману з джерел подібних фізичних аналогових сигналів. У системах відображення дані на дисплеї повинні донести відповідну інформацію оператору. При розробці звукових систем задаються статистичними властивостями генеруються звуків, які були попередньо визначені за допомогою широкого використання методів ЦОС (джерело звуку, мікрофон, попередній підсилювач, АЦП і т.д.).

Методи і технології обробки сигналів

Сигнали можуть бути оброблені з використанням аналогових методів (аналогової обробки сигналів, або ASP), цифрових методів (цифрової обробки сигналів, або DSP) або комбінації аналогових і цифрових методів (комбінованої обробки сигналів, або MSP). У деяких випадках вибір методів ясний, в інших випадках немає ясності в виборі і прийняття остаточного рішення ґрунтується на певних міркуваннях.

Що стосується DSP, то головна відмінність його від традиційного комп'ютерного аналізу даних полягає у високій швидкості та ефективності виконання складних функцій цифрової обробки, таких як фільтрація, аналіз з використанням і стиснення даних в реальному масштабі часу.

Термін "комбінована обробка сигналів" має на увазі, що системою виконується і аналогова, і цифрова обробка. Така система може бути реалізована у вигляді друкованої плати, гібридної інтегральної схеми (ІС) або окремого кристала з інтегрованими елементами. АЦП і ЦАП розглядаються як пристрої комбінованої обробки сигналів, так як в кожному з них реалізовані і аналогові, і цифрові функції.

Недавні успіхи технології створення мікросхем з дуже високим ступенем інтеграції (VLSI) дозволяють здійснювати комплексну (цифрову і аналогову) обробку на одному кристалі. Сама природа ЦГЗ передбачає, що ці функції можуть бути виконані в режимі реального масштабу часу.

Порівняння аналогової та цифрової обробки сигналів

Сьогоднішній інженер стоїть перед вибором належної комбінації аналогових і цифрових методів для вирішення задачі обробки сигналів. Неможливо обробити фізичні аналогові сигнали, використовуючи тільки цифрові методи, так як всі датчики (мікрофони, термопари, п'єзоелектричні кристали, головки накопичувача на магнітних дисках і т.д.) є аналоговими пристроями.

Деякі види сигналів вимагають наявності ланцюгів нормалізації для подальшої обробки сигналів як аналоговим так і цифровим методом. Ланцюги нормалізації сигналу - це аналогові процесори, що виконують такі функції як посилення, накопичення (в вимірювальних і попередніх (буферних) підсилювачах), виявлення сигналу на фоні шуму (високоточними підсилювачами синфазного сигналу, еквалайзер і лінійними приймачами), динамічне стиснення діапазону (логарифмічними підсилювачами, логарифмічними ЦАП і підсилювачами з програмованим коефіцієнтом підсилення) і фільтрація (пасивна або активна).

Кілька методів реалізації процесу обробки сигналів показано на малюнку 1. У верхній області малюнка зображений чисто аналоговий підхід. В інших областях зображена реалізація DSP. Зверніть увагу, що, як тільки обрана DSP технологія, таким рішенням має бути визначення місця розташування АЦП в тракті обробки сигналу.

ОБРОБКА АНАЛОГОВИХ І ЦИФРОВИХ СИГНАЛІВ

Малюнок 1. Способи обробки сигналів

Взагалі, оскільки АЦП переміщений ближче до датчика, велика частина обробки аналогового сигналу тепер проводиться АЦП. Збільшення можливостей АЦП може виражатися в збільшенні частоти дискретизації, розширенні динамічного діапазону, підвищення роздільної здатності, відсікання вхідного шуму, використанні вхідний фільтрації і програмованих підсилювачів (PGA), наявності джерел опорного напруги на кристалі і т.д. Всі згадані доповнення підвищують функціональний рівень і спрощують систему.

При наявності сучасних технологій виробництва ЦАП і АЦП з високими частотами дискретизації і разрешающими здібностями істотний прогрес досягнутий в інтеграції все більшого числа ланцюгів безпосередньо в АЦП / ЦАП.

У сфері вимірювань, наприклад, існують 24-бітові АЦП з вбудованими програмованими підсилювачами (PGA), які дозволяють оцифровувати повномасштабні мостові сигнали 10 mV безпосередньо, без подальшої нормалізації (наприклад серія AD773x).

На голосових і звукових частотах поширені комплексні пристрої кодування-декодірованія- кодеки (Analog Front End, AFE), які мають вбудовану в мікросхему аналогову схему, що задовольняє мінімуму вимог до зовнішніх компонентів нормалізації (AD1819B і AD73322).

Існують також відео-кодеки (AFE) для таких завдань, як обробка зображення за допомогою ПЗЗ (CCD), та інші (наприклад, серії AD9814, AD9816, і AD984X).

приклад реалізації

Як приклад використання DSP порівняємо аналоговий і цифровий фільтри низької частоти (ФНЧ), кожен з частотою зрізу 1 кГц.

Цифровий фільтр реалізований у вигляді типової цифрової системи, показаної на малюнок 2. Зверніть увагу, що в діаграмі прийнято кілька неявних припущень. По-перше, щоб точно обробити сигнал, приймається, що тракт АЦП / ЦАП володіє достатніми значеннями частоти дискретизації, роздільної здатності та динамічного діапазону. По-друге, для того, щоб закінчити всі свої обчислення в межах інтервалу дискретизації (1 / f s), пристрій ЦГЗ повинно мати достатню швидкодію. По-третє, на вході АЦП і виході ЦАП зберігається потреба в аналогових фільтрах обмеження і відновлення спектра сигналу (anti-aliasing filter і anti-imaging filter), хоча вимоги до їх продуктивності невеликі. Прийнявши ці припущення, можна порівняти цифровий та аналоговий фільтри.

Малюнок 2. Структурна схема цифрового фільтра

Необхідна частота зрізу обох фільтрів - 1 кГц. Аналогове перетворення реалізується першого роду шостого порядку (характеризується наявністю пульсацій коефіцієнта передачі смузі пропускання і відсутністю пульсацій поза смуги пропускання). Його характеристики представлені на малюнку 2. На практиці цей фільтр може бути представлений трьома фільтрами другого порядку, кожен з яких побудований на операційному підсилювачі і декількох і конденсаторах. За допомогою сучасних систем автоматизованого проектування (САПР) фільтрів створити фільтр шостого порядку досить просто, але щоб задовольнити технічним вимогам по нерівномірності характеристики 0,5 дБ, потрібен точний підбір компонентів.

Представлений же на малюнку 2 цифровий КИХ-фільтр з 129 коефіцієнтами має нерівномірність характеристики всього 0,002 дБ в смузі пропускання, лінійну фазову характеристику та набагато крутіший спад. На практиці такі характеристики неможливо реалізувати з використанням аналогових методів. Інша очевидна перевага схеми полягає в тому, що цифровий фільтр не вимагає підбору компонентів і не схильний до дрейфу параметрів, так як частота синхронізації фільтра стабілізована кварцовим резонатором. Фільтр з 129 коефіцієнтами вимагає 129 операцій множення з накопиченням (MAC) для обчислення вихідного відліку. Ці обчислення повинні бути закінчені в межах інтервалу дискретизації 1 / fs, щоб забезпечити роботу в реальному масштабі часу. У цьому прикладі частота дискретизації дорівнює 10 кГц, тому для обробки достатньо 100 мкс, а то й потрібно виробляти істотних додаткових обчислень. Сімейство DSP ADSP-21xx може закінчити весь процес множення з накопиченням (і інші функції, необхідні для реалізації фільтра) за один командний цикл. Тому фільтр з 129 коефіцієнтами вимагає швидкодії більш 129/100 мкс \u003d 1,3 мільйона операцій з секунду (MIPS). Існуючі DSP мають набагато більшу швидкодію і, таким чином, не є обмежуючим фактором для цих додатків. Швидкодія серії 16-розрядних ADSP-218x з фіксованою точкою досягає 75MIPS. У лістингу 1 наведено асемблерний код, який реалізує фільтр на DSP процесорах сімейства ADSP-21xx. Зверніть увагу, що фактичні рядки коду, позначені стрілками; інше - це коментарі.

Малюнок 3. аналогового і цифрового фільтрів

Звичайно, на практиці є багато інших факторів, що розглядаються при порівняльній оцінці аналогових і цифрових фільтрів або аналогових і цифрових методів обробки сигналу взагалі. У сучасних системах обробки сигналів комбінуються аналогові і цифрові методи реалізації бажаної функції і використовуються переваги кращих методів, як аналогових, так і цифрових.

ПРОГРАМА на асемблері:
FIR ФІЛЬТР ДЛЯ ADSP-21XX (одинарної точності)

MODULE fir_sub; (Підпрограма КИХ фільтра Параметри виклику підпрограми I0 -\u003e Найбільш старі дані в лінії затримки I4 -\u003e Початок таблиці коефіцієнтів фільтра L0 \u003d Довжина фільтра (N) L4 \u003d Довжина фільтра (N) M1, M5 \u003d 1 CNTR \u003d Довжина фільтра - 1 (N-1) значення, що повертаються MR1 \u003d Результат підсумовування (округлений і обмежений) I0 -\u003e Найбільш старі дані в лінії затримки I4 -\u003e Початок таблиці коефіцієнтів фільтра Змінні регістри MX0, MY0, MR Час роботи (N - 1) + 6 cycles \u003d N + 5 cycles Всі коефіцієнти записані в форматі 1.15) .ENTRY fir; fir: MR \u003d 0, MX0 \u003d DM (I0, M1), MY0 \u003d PM (I4, M5) CNTR \u003d N-1; DO convolution UNTIL CE; convolution: MR \u003d MR + MX0 * MY0 (SS), MX0 \u003d DM (I0, M1), MY0 \u003d PM (I4, M5); MR \u003d MR + MX0 * MY0 (RND); IF MV SAT MR; RTS; .ENDMOD; ОБРОБКА СИГНАЛІВ В РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ

• Цифрова обробка сигналів;
  • Ширина спектра оброблюваного сигналу обмежена частотою дискретизації АЦП / ЦАП
    • Пам'ятайте про критерії Найквіста і теоремі Котельникова
  • обмежений розрядністю АЦП / ЦАП
  • Продуктивність процесора DSP обмежує обсяг обробки сигналу, так як:
    • Для роботи в реальному масштабі часу все обчислення, вироблені сигнальним процесором, повинні бути закінчені протягом інтервалу дискретизації, рівного 1 / f s
• Не забувайте про аналогової обробки сигналу
  • високочастотної / радіочастотної фільтрації, модуляції, демодуляції
  • аналогових обмежують і відновлюють спектр фільтрах (зазвичай ФНЧ) для АЦП і ЦАП
  • там, де диктують здоровий глузд і вартість реалізації

література:

Разом зі статтею "Види сигналів" читають:

Призначення радіоелектронних пристроїв, як відомо, - отримання, перетворення, передача і зберігання інформації, представленої у формі електричних сигналів. Сигнали, що діють в електронних пристроях, і відповідно самі пристрої ділять на дві великі групи: аналогові і цифрові.

аналоговий сигнал - сигнал, безперервний по рівню і в часі, т. Е. Такий сигнал існує в будь-який момент часу і може приймати будь-який рівень із заданого діапазону.

квантований сигнал - сигнал, який може приймати тільки певні квантовані значення, відповідні рівням квантування. Відстань між двома сусідніми рівнями - крок квантування.

Дискретизований сигнал - сигнал, значення якого задані тільки в моменти часу, звані моментами дискретизації. Відстань між сусідніми моментами дискретизації - крок дискретизації. При постійному застосовна теорема Котельникова:, де - верхня гранична частота спектру сигналу.

цифровий сигнал - сигнал, квантований за рівнем і Дискретизований в часі. Квантовані значення цифрового сигналу зазвичай кодуються деяким кодом, при цьому кожен виділений в процесі дискретизації відлік замінюється відповідним кодовим словом, символи якого мають два значення - 0 і 1 (рис. 2.1).

Типовими представниками пристроїв аналогової електроніки є пристрої зв'язку, радіомовлення, телебачення. Загальні вимоги, що пред'являються до аналогових пристроїв, - мінімальні спотворення. Прагнення виконати ці вимоги призводить до ускладнення електричних схем і конструкції пристроїв. Інша проблема аналогової електроніки - досягнення необхідної завадостійкості, бо в аналоговому каналі зв'язку шуми принципово непереборні.

Цифрові сигнали формуються електронними схемами, транзистори в яких або закриті (струм близький до нуля), або повністю відкриті (напруга близько до нуля), тому на них розсіюється незначна потужність і надійність цифрових пристроїв виходить вищою, ніж аналогових.

Цифрові пристрої більш перешкодостійкі, ніж аналогові, так як невеликі сторонні обурення не викликають помилкового спрацьовування пристроїв. Помилки з'являються тільки при таких збурення, при яких низький рівень сигналу сприймається як високий, або навпаки. У цифрових пристроях можна також застосувати спеціальні коди, що дозволяють виправити помилки. В аналогових пристроях такої можливості немає.

Цифрові пристрої нечутливі до розкиду (в допустимих межах) параметрів і характеристик транзисторів і інших елементів схем. Безпомилково виготовлені цифрові пристрої не потрібно налаштовувати, а їх характеристики повністю повторювані. Все це дуже важливо при масовому виготовленні пристроїв за інтегральною технологією. Економічність виробництва і експлуатації цифрових інтегральних мікросхем привела до того, що в сучасних радіоелектронних пристроях цифрової обробки піддаються не тільки цифрові, а й аналогові сигнали. Поширені цифрові фільтри, регулятори, перемножителя і ін. Перед цифровою обробкою аналогові сигнали перетворяться в цифрові за допомогою аналого-цифрових перетворювачів (АЦП). Зворотне перетворення - відновлення аналогових сигналів по цифровим - виконується за допомогою цифроаналогових перетворювачів (ЦАП).

При всьому різноманітті завдань, що вирішуються пристроями цифрової електроніки, їх функціонування відбувається в системах числення, що оперують лише двома цифрами: нуль (0) і одиниця (1).

Робота цифрових пристроїв зазвичай тактуєтьсядосить високочастотним генератором тактових імпульсів. Протягом одного такту реалізується найпростіша мікрооперація - читання, зрушення, логічна команда і т. П. Інформація подається у вигляді цифрового слова. Для передачі слів використовуються два способи - паралельний і послідовний. Послідовне кодування застосовується при обміні інформацією між цифровими пристроями (наприклад, в комп'ютерних мережах, модемного зв'язку). Обробка інформації в цифрових пристроях реалізується при використанні паралельного кодування інформації, що забезпечує максимальну швидкодію.

Елементну базу для побудови цифрових пристроїв складають інтегральні мікросхеми (ІМС), кожна з яких реалізується з використанням певного числа логічних елементів - найпростіших цифрових пристроїв, що виконують елементарні логічні операції.

Сигнал - це матеріальний носій інформації (даних), яка передається від джерела до споживача. Може являти собою фізичні сигнали або математичні моделі.

Сигнали можуть бути аналоговими і дискретними.

Аналоговий (безперервний) сигнал відбивається деякої фізичної величиною, що змінюється в заданому інтервалі часу, наприклад, тембром або силою звуку.

Наведемо приклад безперервного повідомлення. Людська мова, передана модульованої звуковою хвилею; параметром сигналу в цьому випадку є тиск, що створюється цією хвилею в точці знаходження приймача - людського вуха.

Дискретний (цифровий) сигнал складається з рахункового безлічі інформаційних елементів.

Параметр сигналу приймає послідовне в часі кінцеве число значень.

Набір самих «дрібних» елементів дискретного сигналу називається алфавітом, а сам дискретний сигнал називають також повідомленням.

Повідомлення, що передається за допомогою таких сигналів - дискретне.

Інформація, передана джерелом - дискретна.

Прикладом дискретного повідомлення може бути процес читання книги, інформація в якій представлена \u200b\u200bтекстом, тобто дискретної послідовністю окремих значків (букв).

Аналоговий сигнал може бути перетворений в дискретний. Такий процес називається дискретизацією.

Безперервне повідомлення може бути представлено безперервною функцією, заданою на деякому відрізку [а, b] (рис. 2.1). Безперервне повідомлення можна перетворити в дискретний (така процедура називається дискретизацією).

Мал. 2.1. процес дискретизації

Для цього з нескінченної кількості значень цієї функції (параметра сигналу) вибирається їх певне число, яке наближено може характеризувати інші значення. Отримана послідовність значень функції у 1, у 2, ... у n. є дискретним поданням неперервної функції, точність якого можна необмежено піднімати шляхом зменшення довжин відрізків розбиття області значень аргументу.

Таким чином, будь-яке повідомлення може бути представлено як дискретне, інакше кажучи, послідовністю знаків деякого алфавіту.

Можливість дискретизації безперервного сигналу з будь-якої бажаної точністю (для зростання точності досить зменшити крок) принципово важлива з точки зору інформатики. Комп'ютер - цифрова машина, т. Е. Внутрішнє подання інформації в ньому дискретно. Дискретизація вхідної інформації (якщо вона неперервна) дозволяє зробити її придатною для комп'ютерної обробки.

кодування сигналів

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, дуже важливо уніфікувати їх форму представлення - для цього зазвичай використовується прийом кодування, тобто вираз даних одного типу через дані іншого типу.

Під кодуванням сигналу розуміють:

· Його уявлення в певній формі, зручною або придатною для подальшого використання сигналу;

· Правило, яке описує відображення одного набору знаків в інший набір знаків.

Кодування підлягають як окремі символи вихідного алфавіту, так і їх комбінації.

Наведемо приклад.

Дана таблиця відповідності між натуральними числами трьох систем числення.

Цю таблицю можна розглядати як деякий правило, яке описує відображення набору знаків десяткової системи числення в двійкову і шістнадцяткову. Тоді вихідний алфавіт - десяткові цифри від 0 до 9, а кодові алфавіти - це 0 і 1 для двійкової системи; цифри від 0 до 9 і символи (A, B, C, D, E, F) - для шістнадцятковій.

Види кодування в залежності від цілей кодування.

1. Кодування за зразком використовується щоразу при введенні інформації в комп'ютер для її внутрішнього уявлення.

Даний вид кодування застосовується для подання дискретного сигналу на тому чи іншому машинному носії.

Більшість кодів, використовуваних в інформатиці для кодування за зразком, мають однакову довжину і використовують двійкову систему для подання коду (і, можливо, шестнадцатеричную як засіб проміжного представлення).

В даному виді кодування використовуються:

a) прямі коди.

Застосовуються для подання в ЕОМ числових даних і використовують двійкову систему числення. Можуть використовуватися для кодування і нечислових даних.

b) ASCII-коди.

Найбільш поширеним є код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), який використовується для внутрішнього представлення символьної інформації в операційній системі MS DOS, в Блокноті операційної системи Windows'xx, а також для кодування текстових файлів в Інтернет.

c) коди, що враховують частоту символів.

У деяких системах кодування значення коду визначається частотою кодованого символу. Як правило, такі частоти відомі для букв алфавітів природних мов, наприклад, англійської або російської, і використовуються вже давно при розміщенні клавіш клавіатури: найбільш часто використовувані букви розташовуються на клавішах в середині клавіатури, найбільш рідко використовуються - на периферії, що створює зручність роботи для людини.

2. Криптографічне кодування, або шифрування використовується, коли потрібно захистити інформацію від несанкціонованого доступу.

3. Ефективне, або оптимальне, кодування використовується для усунення надмірності інформації, тобто зниження її обсягу, наприклад, в архіваторах.

Для кодування символів вихідного алфавіту використовують двійкові коди змінної довжини: чим більше частота символу, тим коротше його код.
Ефективність коду визначається середнім числом двійкових розрядів для кодування одного символу.

4. завадозахисні, або помехоустойчивое, кодування використовується для забезпечення заданої достовірності в разі, коли на сигнал накладається перешкода, наприклад, при передачі інформації по каналах зв'язку.

В якості базового коду, який піддається завадозахисні кодування, використовується двійковий код постійної довжини. Такий вихідний (базовий) код називається первинним, оскільки піддається модифікації.

дані

Термін «дані»

Під даними розуміється:

1) подання інформації в формалізованому (закодованому) вигляді, що дозволяє зберігати, передавати або обробляти її за допомогою технічних засобів;

2) зареєстровані сигнали.

Носіями даних можуть бути:

· Папір - найпоширеніший носій. Дані реєструються шляхом зміни оптичних характеристик її поверхні;

· CD-ROM. Використовується зміна оптичних властивостей в пристроях, які здійснюють запис лазерним променем на пластмасових носіях з відбиваючим покриттям;

· Магнітні стрічки і диски - використовують зміна магнітних властивостей.

Операції з даними

З даними можна робити різні операції:

· Збір даних - накопичення даних з метою забезпечення достатньої повноти інформації для прийняття рішень;

· Формалізація даних - приведення даних, що надходять з різних джерел, до однакової форми, щоб зробити їх порівнянними між собою, тобто підвищити їх рівень доступності;

· Фільтрація даних - відсіювання «зайвих» даних, в яких немає необхідності для прийняття рішень; при цьому повинен зменшуватися рівень «шуму», а достовірність та адекватність даних повинні зростати;

· Сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання; підвищує доступність інформації;

· Угруповання даних - об'єднання даних за заданим ознакою з метою підвищення зручності використання; підвищує доступність інформації;

· Архівація даних - організація збереження даних в зручній та доступній формі; служить для зниження економічних витрат на зберігання даних і підвищує загальну надійність інформаційного процесу в цілому;

· Захист даних - комплекс заходів, спрямованих на запобігання втрати, відтворення та модифікації даних;

· Транспортування даних - прийом та передача (доставка і постачання) даних між віддаленими учасниками інформаційного процесу; при цьому джерело даних в інформатиці прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

· Перетворення даних - переведення даних з однієї форми в іншу або з однієї структури в іншу.