Har kuni odamlar foydalanishga duch kelishadi elektron qurilmalar. Ularsiz zamonaviy hayot mumkin emas. Axir, biz televizor, radio, kompyuter, telefon, multivark va boshqalar haqida gapiramiz. Ilgari, bir necha yil oldin, har bir ishlaydigan qurilmada qanday signal ishlatilganligi haqida hech kim o'ylamagan. Endi "analog", "raqamli", "diskret" so'zlari uzoq vaqtdan beri mavjud. Ro'yxatda keltirilgan signallarning ayrim turlari yuqori sifatli va ishonchli.

Raqamli uzatish analogga qaraganda ancha kechroq qo'llanila boshlandi. Buning sababi shundaki, bunday signalni saqlash ancha oson va o'sha paytda texnologiya unchalik yaxshilanmagan.

Har bir inson "diskretlik" tushunchasiga doimo duch keladi. Agar siz ushbu so'zni lotin tilidan tarjima qilsangiz, bu "uzilish" degan ma'noni anglatadi. Ilm-fanni chuqurroq o'rganib, shuni aytishimiz mumkinki, diskret signal axborotni uzatish usuli bo'lib, u tashuvchining vaqtini o'zgartirishni nazarda tutadi. Ikkinchisi barcha mumkin bo'lgan har qanday qiymatni oladi. Chipdagi tizimlarni ishlab chiqarish to'g'risida qaror qabul qilingandan so'ng, endi diskretlik fonga o'tmoqda. Ular yaxlit va barcha komponentlar bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Diskretlikda hamma narsa aksincha - har bir tafsilot to'ldiriladi va maxsus aloqa liniyalari orqali boshqalarga ulanadi.

Signal

Signal - bu bir yoki bir nechta tizimlar tomonidan kosmosga uzatiladigan maxsus kod. Ushbu formula umumiydir.

Axborot va aloqa sohasida signal - bu xabarlarni uzatish uchun ishlatiladigan maxsus ma'lumot tashuvchisi. U yaratilishi mumkin, lekin qabul qilinmaydi, oxirgi shart shart emas. Agar signal xabar bo'lsa, u holda "tutish" zarur deb hisoblanadi.

Ta'riflangan kod matematik funktsiya bilan belgilanadi. Bu parametrlardagi barcha mumkin bo'lgan o'zgarishlarni tavsiflaydi. IN radiotexnika nazariyasi bu model asosiy hisoblanadi. Unda shovqin signalning analogi deb ataldi. U uzatilgan kod bilan erkin ta'sir o'tkazadigan va uni buzadigan vaqtning funktsiyasini ifodalaydi.

Maqolada signallarning turlari tasvirlangan: diskret, analog va raqamli. Ta'riflangan mavzu bo'yicha asosiy nazariya ham qisqacha berilgan.

Signal turlari

Bir nechta signallar mavjud. Keling, qanday turlar borligini ko'rib chiqaylik.

1. Axborot tashuvchining fizik tashuvchisiga ko'ra ular elektr, optik, akustik va elektromagnit signallarga bo'linadi. Yana bir qancha turlari bor, lekin ular kam ma'lum.
2. O'rnatish usuliga ko'ra signallar muntazam va tartibsizlarga bo'linadi. Birinchisi, ma'lumotlarni uzatishning deterministik usullari bo'lib, ular analitik funktsiya bilan belgilanadi. Tasodifiy bo'lganlar ehtimollik nazariyasi yordamida tuzilgan va ular turli vaqtlarda har qanday qiymatlarni oladilar.
3. Barcha signal parametrlarini tavsiflovchi funktsiyalarga qarab, ma'lumotlarni uzatish usullari analog, diskret, raqamli (darajada kvantlangan usul) bo'lishi mumkin. Ular ko'plab elektr jihozlarini quvvatlantirish uchun ishlatiladi.

Endi o'quvchi signal uzatishning barcha turlarini biladi. Ularni tushunish hech kimga qiyin bo'lmaydi, asosiysi biroz o'ylash va maktab fizikasi kursini eslab qolishdir.

Signal nima uchun qayta ishlanadi?

Signal unda shifrlangan ma'lumotlarni uzatish va qabul qilish uchun qayta ishlanadi. U olib tashlanganidan keyin foydalanish mumkin turli yo'llar bilan. Ba'zi hollarda u qayta formatlanadi.

Barcha signallarni qayta ishlashning yana bir sababi bor. U chastotalarni engil siqishdan iborat (ma'lumotga zarar bermaslik uchun). Shundan so'ng, u sekin tezlikda formatlanadi va uzatiladi.

Analog va raqamli signallar maxsus texnikadan foydalanadi. Xususan, filtrlash, konvolyutsiya, korrelyatsiya. Agar signal buzilgan yoki shovqin bo'lsa, ular signalni tiklash uchun zarur.

Yaratilish va shakllantirish

Ko'pincha signallarni ishlab chiqarish uchun analog-raqamli konvertor (ADC) kerak bo'ladi.Ko'pincha ularning ikkalasi faqat DSP texnologiyalari qo'llaniladigan vaziyatlarda qo'llaniladi. Boshqa hollarda, faqat DAC dan foydalanish mumkin.

Raqamli usullardan keyingi foydalanish bilan jismoniy analog kodlarni yaratishda ular maxsus qurilmalardan uzatiladigan olingan ma'lumotlarga tayanadi.

Dinamik diapazon

Bu desibellarda ifodalangan yuqori va pastki tovush darajalari orasidagi farq bilan hisoblanadi. Bu butunlay ish va ishlash xususiyatlariga bog'liq. Xuddi shunday musiqa treklari, va odamlar o'rtasidagi oddiy dialoglar haqida. Agar, masalan, yangiliklarni o'qiyotgan diktorni oladigan bo'lsak, uning dinamik diapazoni 25-30 dB atrofida o'zgarib turadi. Va har qanday ishni o'qiyotganda, u 50 dB gacha ko'tarilishi mumkin.

Analog signal

Analog signal ma'lumotlarni uzatishning vaqt bo'yicha uzluksiz usulidir. Uning kamchiligi shovqinning mavjudligi bo'lib, ba'zida ma'lumotlarning to'liq yo'qolishiga olib keladi. Ko'pincha shunday vaziyatlar paydo bo'ladiki, muhim ma'lumotlar kodning qayerda ekanligini va qayerda oddiy buzilishlar borligini aniqlashning iloji yo'q.

Aynan shuning uchun raqamli signalni qayta ishlash katta mashhurlikka erishdi va asta-sekin analogni almashtirmoqda.

Raqamli signal

Raqamli signal maxsus bo'lib, u diskret funktsiyalar bilan tavsiflanadi. Uning amplitudasi allaqachon belgilangan qiymatlardan ma'lum bir qiymatga ega bo'lishi mumkin. Agar analog signal katta miqdordagi shovqin bilan kelishi mumkin bo'lsa, raqamli signal qabul qilingan shovqinning ko'p qismini filtrlaydi.

Bundan tashqari, ushbu turdagi ma'lumotlarni uzatish keraksiz semantik yuksiz ma'lumotlarni uzatadi. Bir jismoniy kanal orqali bir vaqtning o'zida bir nechta kodlar yuborilishi mumkin.

Raqamli signalning turlari mavjud emas, chunki u alohida va mustaqil ma'lumotlarni uzatish usuli sifatida ajralib turadi. Bu ikkilik oqimni ifodalaydi. Hozirgi vaqtda bu signal eng mashhur hisoblanadi. Bu foydalanish qulayligi bilan bog'liq.

Raqamli signalni qo'llash

Raqamli elektr signali boshqalardan qanday farq qiladi? Gap shundaki, u repetitorda to'liq regeneratsiyani amalga oshirishga qodir. Aloqa uskunasiga eng kichik shovqinli signal kelganda, u darhol o'z shaklini raqamli shaklga o'zgartiradi. Bu, masalan, teleminoraga yana signal yaratish imkonini beradi, lekin shovqin effektisiz.

Agar kod katta buzilishlar bilan kelgan bo'lsa, afsuski, uni qayta tiklab bo'lmaydi. Agar taqqoslash uchun analog aloqani oladigan bo'lsak, unda shunga o'xshash vaziyatda takrorlovchi ko'p energiya sarflab, ma'lumotlarning bir qismini olishi mumkin.

Muhokama qilish uyali aloqa turli formatlar, agar raqamli chiziqda kuchli buzilish bo'lsa, gapirish deyarli mumkin emas, chunki so'zlar yoki butun iboralar eshitilmaydi. Bunday holda, analog aloqa samaraliroq bo'ladi, chunki siz suhbatni davom ettirishingiz mumkin.

Aynan shunday muammolar tufayli takrorlagichlar aloqa liniyasidagi bo'shliqni kamaytirish uchun juda tez-tez raqamli signal hosil qiladi.

Diskret signal

Hozirgi kunda har bir inson o'z kompyuterida mobil telefon yoki qandaydir "teruvchi" dan foydalanadi. Qurilmalarning vazifalaridan biri yoki dasturiy ta'minot- bu signalning uzatilishi, bu holda ovozli oqim. Uzluksiz to'lqinni o'tkazish uchun eng yuqori darajadagi o'tkazuvchanlikka ega kanal kerak. Shuning uchun diskret signaldan foydalanish to'g'risida qaror qabul qilindi. U to'lqinning o'zini emas, balki uning raqamli ko'rinishini yaratadi. Nima sababdan? Chunki uzatish texnologiyadan (masalan, telefon yoki kompyuter) keladi. Ushbu turdagi axborot uzatishning afzalliklari nimada? Uning yordami bilan uzatiladigan ma'lumotlarning umumiy miqdori kamayadi va ommaviy yuborishni tashkil qilish ham osonroq.

Ishda "namuna olish" tushunchasi uzoq vaqtdan beri doimiy ravishda qo'llaniladi kompyuter texnologiyasi. Ushbu signal tufayli to'liq kodlangan uzluksiz ma'lumotlar uzatiladi maxsus belgilar va harflar va maxsus bloklarda to'plangan ma'lumotlar. Ular alohida va to'liq zarralardir. Ushbu kodlash usuli uzoq vaqtdan beri fonga o'tkazildi, ammo butunlay yo'qolmadi. U kichik ma'lumotlarni osongina uzatish uchun ishlatilishi mumkin.

Raqamli va analog signallarni solishtirish

Uskunani sotib olayotganda, deyarli hech kim u yoki bu qurilmada qanday turdagi signallar ishlatilishini va undan ham ko'proq atrof-muhit va tabiat haqida o'ylamaydi. Ammo ba'zida siz hali ham tushunchalarni tushunishingiz kerak.

Analog texnologiyalar talabni yo'qotayotgani uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'ldi, chunki ulardan foydalanish mantiqiy emas. Buning evaziga raqamli aloqa keladi. Biz nima haqida gapirayotganimizni va insoniyat nimani rad etayotganini tushunishimiz kerak.

Muxtasar qilib aytganda, analog signal - bu ma'lumotni vaqtning uzluksiz funktsiyalarida tavsiflashni o'z ichiga olgan ma'lumotni uzatish usuli. Aslida, maxsus gapiradigan bo'lsak, tebranishlarning amplitudasi ma'lum chegaralar ichida har qanday qiymatga teng bo'lishi mumkin.

Raqamli signalni qayta ishlash diskret vaqt funktsiyalari bilan tavsiflanadi. Boshqacha qilib aytganda, bu usulning tebranishlarining amplitudasi qat'iy belgilangan qiymatlarga teng.

Nazariyadan amaliyotga o'tadigan bo'lsak, shuni aytish kerakki, analog signal shovqin bilan tavsiflanadi. Raqamli bilan bunday muammolar yo'q, chunki u ularni muvaffaqiyatli "tekislaydi". Yangi texnologiyalar tufayli ma'lumotlarni uzatishning ushbu usuli olimning aralashuvisiz barcha dastlabki ma'lumotlarni o'z-o'zidan tiklashga qodir.

Televizor haqida gapiradigan bo'lsak, biz allaqachon ishonch bilan aytishimiz mumkin: analog uzatish o'zining foydaliligini uzoq vaqtdan beri o'tkazib yubordi. Aksariyat iste'molchilar raqamli signalga o'tishmoqda. Ikkinchisining kamchiligi shundaki, agar biron bir qurilma analog uzatishni qabul qila oladigan bo'lsa, u holda ko'proq zamonaviy usul- faqat maxsus jihozlar. Eskirgan usulga bo'lgan talab uzoq vaqtdan beri tushib ketgan bo'lsa-da, bu turdagi signallar hali ham kundalik hayotdan butunlay yo'q bo'lib keta olmaydi.

1-ma'ruza

Signallarning asosiy turlari va ularning matematik tavsifi.

Signallarning asosiy turlari: analog, diskret, raqamli.

Analog vaqt va holatda uzluksiz signaldir (1a-rasm). Signal uzluksiz (yoki qismli uzluksiz) funksiya bilan tavsiflanadi X(t). Bunday holda, argument ham, funktsiyaning o'zi ham ma'lum oraliqlardan istalgan qiymatlarni olishi mumkin:

t" ≤ t ≤ t"" , x" ≤ x ≤ x"".

Diskret vaqt bo'yicha diskret va holatida uzluksiz bo'lgan signaldir (1b-rasm). Panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi X(n* T), Qayerda n- mos yozuvlar raqami (1,2,3,…). Interval T namuna olish davri va o'zaro deb ataladi f d=1/ T- namuna olish chastotasi. Panjara funktsiyasi faqat ba'zida aniqlanadin * T va ehtimol faqat shu daqiqalarda ma'lum bir oraliqdan istalgan qiymatlarni oling x" ≤ x ≤ x"". Panjara funktsiyasining qiymatlari va shunga mos ravishda vaqt momentlarida signalning o'zi n* T, namunalar deyiladi. (Diskret signal haqiqiy yoki murakkab bo'lishi mumkin).

Raqamli vaqt va holat bo'yicha ham diskret bo'lgan signaldir (1c-rasm). Ushbu turdagi signallar panjara funktsiyalari bilan ham tavsiflanadi X c( n* T), ba'zi bir chekli intervaldan faqat cheklangan miqdordagi qiymatlarni qabul qilishi mumkin x" ≤ x ≤ x"". Ushbu qiymatlar kvantlash darajalari deb ataladi va mos keladigan funktsiyalar kvantlangan deb ataladi.

Diskret signallarni tahlil qilishda normallashtirilgan vaqtdan foydalanish qulay
, aks holda, ya'ni. diskret signalning namuna raqami normallashtirilgan vaqt sifatida talqin qilinishi mumkin. Normallashtirilgan vaqtga o'tishda diskret signal butun o'zgaruvchining funktsiyasi sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. n. Bu yana X(n) ekvivalentdir X(n· T).

Chastotani normallashtirish.

Kotelnikov teoremasiga ko'ra, analog signalning maksimal chastotasi f ortiq bo'lmasligi kerak f D 2. Shuning uchun diapazondagi barcha diskret signallarni hisobga olish tavsiya etiladi. Bu kontseptsiyani taqdim etadi normallashtirilgan chastota

yoki

va diskret signalni ko'rib chiqing f hududda

yoki

Normallashtirilgan chastotadan foydalanish diskret tizimlarning chastota xarakteristikalarini va bitta chastota diapazonidagi diskret signallarning spektrlarini o'rganish imkonini beradi. DSP uchun signal chastotasi va namuna olish chastotasining mutlaq qiymatlari muhim emas, balki ularning nisbati, ya'ni. normallashtirilgan chastota qiymati.

Masalan, 2 ta diskret kosinuslar uchun:

Qayerda

Natijada:

Ularning diskret signallari bir xil, chunki ularning normallashtirilgan chastotalari teng, ular faqat vaqt o'tishi bilan farq qiladi.

Umumiy holda, normallashtirilgan chastota diapazonidagi diskret kosinus to'lqini quyidagi shaklga ega:

Raqamli signalni qayta ishlashning umumlashtirilgan sxemasi.

DSP jarayoni 3 bosqichni o'z ichiga oladi:

Raqamlar ketma-ketligi generatori X(n* T) analog signaldan x(t) ;

Ketma-ket konvertatsiya qilish X(n* T) Raqamli signal protsessori (DSP) tomonidan berilgan algoritmga muvofiq yangi chiqish raqamli ketma-ketligiga y (n* T) ;

Olingan analog signalni shakllantirish y(t) ketma-ketlikdan y(n* T).

Namuna olish chastotasi f d tanlangan: f d ≥ 2 f V.

Haqiqiy signallar bu talabni qondirmaydi. Shuning uchun ular spektrni cheklaydigan past o'tkazuvchan filtrni o'rnatadilar. Haqiqiy signallarning energiyasi chastota ortishi bilan kamayib borayotganligi sababli, past chastotali filtr tomonidan kiritilgan buzilishlar ahamiyatsiz (3a va b-rasm) va spektrlar quyida keltirilgan:

Kvantlash darajalari(1.c-rasm) ikkilik sonlar bilan kodlangan, shuning uchun ADC chiqishida bizda ikkilik sonlar ketma-ketligi mavjud.
. Raqamli signal
diskretdan farq qiladi
miqdori bo'yicha:

Kvantlash xatosi.

Uni kamaytirish uchun kvantlash darajalari sonini oshirish kerak. Diskret signal markaziy protsessor blokiga kiradi, u algoritmga ko'ra, har bir kirish hisoboti uchun chiqish signaliga noyob yozishmalarni belgilaydi.
. Bunday holda, bitta namunani olish uchun operatsiyalar soni (ko'paytirish, qo'shish, inversiya, o'tkazish va boshqalar) istalgancha hisoblanishi mumkin. Biroq, qayta ishlash muddati (hisoblash vaqti) namuna olish davridan kattaroq bo'lishi mumkin emas . Va bu faqat soat chastotasi bo'lsa bo'lishi mumkin f T CPOS >> f D.

Keyinchalik, DAC qadam analog signalini ishlab chiqaradi (t), uning bosqichlari filtr bilan tekislanadi, analog olinadi y(t).

MAVZU 3 Raqamli signallarni qayta ishlash qurilmalari

8-MA'RUZA_

Raqamli signallarni qayta ishlashning asosiy tushunchalari

Dars savollari:

Signal turlari. Signallar orasidagi aloqa har xil turlari.

DAC va ADC konvertorlarida ishlatiladigan raqam tizimlari va kodlari.

DAC va ADC ni qo'llash sohalari

DAC va ADC ning asosiy parametrlari va tasnifi

Signal turlari. Har xil turdagi signallar o'rtasidagi bog'liqlik

Signallarning barcha turlarini uchta asosiy signal turiga bo'lish mumkin: analog, diskret va raqamli.

Analog signal uzluksiz yoki qismli uzluksiz funktsiya bilan tavsiflanadi va argument ham, funktsiyaning o'zi ham ma'lum oraliqlardan istalgan qiymatlarni olishi mumkin: .

Misollar. , radio va televideniedagi nutq signali.

Diskret signal har qanday qiymatni qabul qilishi mumkin bo'lgan panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi, mustaqil o'zgaruvchi esa faqat diskret qiymatlarni qabul qilishi mumkin (- namuna olish oralig'i).

Diskret kvantlanmagan signallarga impuls amplitudasi modulyatsiyasi bo'lgan signallar kiradi.

Raqamli signal kvantlangan panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi, ya'ni faqat bir qator diskret qiymatlarni - kvantlash darajalarini oladi, mustaqil o'zgaruvchi esa oladi.

Kvantlash darajalarining har biri ikkilik kod bilan kodlangan, shuning uchun raqamli kodlangan signal namunasini uzatish va qayta ishlash o'lchovsiz ikkilik koddagi operatsiyalarga qisqartiriladi. Kvantlash darajalari soni va ikkilik bitlar soni munosabatlarga bog'liq .

Raqamli signallarga, masalan, impuls kodini modulyatsiya qilish aloqa tizimlarida ishlatiladigan signallar kiradi.

Namuna olish operatsiyasi analog va diskret signallarni bog'laydi va shundan iboratki, analog signaldan diskret signal tuziladi. .

Qayta tiklash operatsiyasi berilgan diskret signaldan analog signal tuzilganligidan iborat.

Qayta qurish va namuna olish operatsiyalari, agar namuna olingan analog signal Kotelnikov teoremasini qondirsa, o'zaro teskari bo'ladi.

Analog signal spektri va diskret signal spektri o'rtasidagi bog'liqlik formula bilan aniqlanadi

.

Ushbu ibora namuna olish paytida analog signalning spektrini "ko'paytirish" ni tavsiflaydi.

Kvantlash va kodlash operatsiyasi(analog-raqamga o'tkazish) - berilgan diskret signal asosida shunday kodlangan signal tuziladi , .

Raqamli-analogga aylantirish operatsiyasi berilgan raqamli kodlangan signaldan diskret signal tuzilganligidan iborat va .

Kvantlash va kodlash va raqamli-analogga aylantirish operatsiyalari bir-biriga mutlaqo teskari emas, chunki umumiy holatda kvantlash muqarrar xato bilan amalga oshiriladi. Biroq, agar har bir namunani ifodalash uchun etarlicha ko'p sonli ikkilik signallar ishlatilsa, u holda kvantlash xatosi diskret signalni (va shuning uchun mos keladigan analog signalni) raqamli signal bilan almashtirish mumkin bo'lgan darajada kichik bo'ladi.

Namuna olish, kvantlash va kodlash operatsiyalari bajariladi analog-raqamli konvertorlar (ADC), va raqamli-analogga aylantirish va tiklash operatsiyalari mavjud raqamli-analogli konvertorlar (ADC).

Raqamli signallarni qayta ishlash (DSP) qurilmalari bu yoki boshqa raqamli ishlov berish algoritmini amalga oshiradigan qurilmalardir.

Asosiy afzalliklari DSP analog bilan solishtirganda:

1) DSP qurilmalarining xarakteristikalari mutlaqo barqaror va tashqi sharoitlar o'zgarganda (harorat, namlik va h.k.) o'zgarmas ekan, bu qurilmalar ishlayotgan bo'lsa;

2) analog elementlardan foydalangan holda amalga oshirish mutlaqo mumkin bo'lmagan bir qator operatsiyalar va algoritmlarni amalga oshirish mumkin, masalan, infra-past chastotali signallarni qayta ishlash, chunki raqamli saqlash qurilmalari axborotni saqlashning deyarli cheksiz muddatiga ega.

DSP qurilmalari LSI va VLSI ko'rinishida qulay tarzda amalga oshiriladi.

Orasida kamchiliklar UTsOS ni quyidagicha ajratish mumkin:

1) Nisbatan past tezlik qayta ishlash;

2) Nisbatan yuqori quvvat sarfi;

3) Nisbatan yuqori narx;

4) DSP ning kirish va chiqishida ADC va DAC dan foydalanish zarurati.

Shuni ta'kidlash kerakki, birinchi ikkita kamchilikning ahamiyati LSI va VLSI ishlab chiqarish texnologiyalarining rivojlanishi tufayli pasayib bormoqda. Algoritmlar va dasturlarning narxi DSP narxida tobora ortib bormoqda. Asosan, DSP ning aniqligi ishlatiladigan ADC va DAClar bilan cheklangan. Qurilmaning o'zida hisob-kitoblarning aniqligi kodlarni ifodalash uchun ishlatiladigan ikkilik raqamlar soni bilan belgilanadi.

2. Sanoq tizimlari va kodlari,
DAC va ADC konvertorlarida ishlatiladi

Odatda, raqamlar o'nlik pozitsion sanoq tizimi yordamida ifodalanadi, unda har bir raqam 10 ning darajalari yig'indisi sifatida ifodalanadi, garchi faqat bu kengayish koeffitsientlari yoziladi:

O'nli tizim kengayish koeffitsientlarini ifodalash uchun 10 ta raqamdan foydalanadi.

Biroq, raqamli qurilmalar faqat ikkita 0 va 1 raqamlari bilan ifodalangan ma'lumotni o'zgartiradi, shuning uchun ulardan foydalanish qulay ikkilik tizim ikkilik koeffitsientlarning og'irliklari 2 ning darajalari bo'lgan yozuv.

O'lchangan jismoniy miqdorlar bir kutupli yoki bipolyar bo'lishi mumkin. Shuning uchun, ularni vakillik qilish raqamli shakl ADC va DAC'lar ham unipolyar, ham bipolyar kodlardan foydalanadi.

Unipolyar kodlar.

Ikkilik kod (oddiy ikkilik kod).

Eng o'ngdagi raqam eng kam ahamiyatli raqam (LSB), eng chap raqam - eng muhim raqam (MSB).

Ushbu kodda har bir bitning hissasi (ikkilik raqam) uning pozitsiyasiga bog'liq:

Bitlar ketma-ketligida SZR og'irligiga ega va bit kodi bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan maksimal raqam ga teng.

Fraksiyonel kodlash

ADC ning ishlashini ko'rib chiqayotganda, ikkilik sonni ba'zi bir butun sonning kasr qismini tasviri sifatida ko'rib chiqish muhimdir. Bunda MZR ning og'irligi ga, PPPning og'irligi esa ga teng. Raqamdan oldin vergul qo'yiladi:

.

Barcha raqamlardagi birliklarga mos keladigan kasr sonning qiymati 1-1MZR sifatida aniqlanadi. Bundan tashqari, MZR konvertorning -bit kodining ruxsatini aniqlaydi

3. DAC va ADC ning qo'llanish sohalari

Mikroelektron DAC va ADClarning darajasi va rivojlanishi ular ishlatiladigan radiotizimlarning texnik va ekspluatatsion xususiyatlariga qo'yiladigan talablar bilan belgilanadi.

Ushbu talablar tizimlarning maqsadi, ishlash printsipi va ish sharoitlariga qarab sezilarli darajada farq qilishi mumkin.

Haqiqiy vaqtda katta hajmdagi ma'lumotlarni qabul qilish, qayta ishlash va uzatish zarurati, shuningdek, turli xil qurilmalarda tezkor jarayonlarni o'rganish muammolari yaratilishiga olib keldi. yuqori tezlikdagi DAC va ADC integral mikrosxemalari.

Aloqa muammolarini hal qilish yaratishni talab qildi ko'p kanalli konvertorlar.

Aniq o'lchovlar, seysmik qidiruv, robototexnika, yuqori sifatli audio va video yozuvlarsiz mumkin emas. yuqori aniqlikdagi konvertorlar.

Bort tizimlariga qo'yiladigan energiya iste'moli va og'irlik va o'lcham xususiyatlariga bo'lgan qat'iy talablar quyidagilardan foydalanish orqali qondiriladi. mikro quvvat va funktsional jihatdan to'liq konvertorlar.

Harbiy RTS uchun talab qilinadi turli xil tashqi omillarga chidamli konvertorlar.

Maishiy elektr va radio jihozlari rekord qiymatlarga ega bo'lmagan keng turdagi arzon konvertorlarni talab qiladi. elektr parametrlari va ishlash xususiyatlari.

Ba'zi ADC ilovalari:

DAC ning ba'zi ilovalari.

3 DAC va ADC ning asosiy parametrlari va tasnifi

DAC tasnifi amalga oshiriladi konvertatsiya qilish usullari bilan.

Ikkita konversiya usuli mavjud -

* bitta analog qiymatni yig'ish usuli (kvanta);

* raqamlarning og'irligini hisobga olgan holda yig'ish usuli.

tomonidan amalga oshirish sxemasi DAClar quyidagilarga bo'linadi: kuchlanish yig'indisi bo'lgan DAC, oqim yig'indisi bo'lgan DAC va ko'paytiruvchi DAC.

DAC parametrlari.

Nominal konvertatsiya funksiyasining parametrlari.

Nominal konvertatsiya funktsiyasi shaklga ega

Yoki ikkilik kodlash bilan.

Chiziqdagi nuqtalar bo'yicha grafik talqin qilinadi. Yakuniy chiqish qiymati .

Ushbu funktsiyaning parametrlari konversiya omili , kirish signali kodining turi Va raqamlar soni .

Konvertatsiya omili analog signal o'sishining raqamli signal o'sishiga nisbati. U chiqish miqdorining o'lchamiga ega va soni jihatidan eng kam muhim raqamning nominal birligiga teng.

Kirish kodi tabiiy ikkilik kod, ikkilik o'nlik kodlar bo'lishi mumkin.

Statik aniqlik parametrlari.

Konvertatsiya xatosi- real konvertatsiya funksiyasining nominaldan chetga chiqishi.

Tizimli konvertatsiya xatosi- boshqaruv kodining doimiy qiymati bilan konvertatsiya xatosining vaqt bo'yicha o'rtacha qiymati.

Konvertatsiya xatosi tasodifiy- kirish kodining doimiy qiymati bilan chiqish signalining tasodifiy komponenti (shovqin).

Transformatsiyaning nochiziqliligi- real o'zgartirish funksiyasi qiymatlarining ushbu funktsiyaga yaqinlashuvchi to'g'ri chiziqdagi mos nuqtalardan maksimal og'ishi.

Transformatsiyaning differensial nochiziqliligi- kirish kodi MZ birligi qiymatidan qo'shni qiymatga o'tganda chiqish signali o'sishining og'ishi. Eng kam ish haqi birligining kasrlarida ifodalangan.

Dinamik parametrlar.

Oqim (kuchlanish) o'rnatish vaqti) - DAC kirishida berilgan kod o'zgargan paytdan boshlab, chiqish analog signali ± 1/2 LSB yoki boshqa belgilangan qiymatga mos keladigan barqaror holat zonasiga oxirigacha kiradigan vaqt oralig'i.

Chiqish kuchlanishi- kirish kodi o'zgarganda chiqish signalida qisqa portlash.

Ta'sir qilish funktsiyasi- parametrlarning o'zgarishining ta'sir etuvchi omillarga bog'liqligi (harorat, ta'minot kuchlanishi va boshqalar).

Elektr juftlik parametrlari.

DAC ning barcha kirish va chiqishlarini o'zaro bog'lanish nuqtai nazaridan tavsiflang tashqi qurilmalar. Analog juftlik parametrlari va raqamli juftlik parametrlariga bo'linadi.

Birinchisiga kirish va chiqish qarshiliklari, nominal qiymatlar va ta'minot kuchlanishining tolerantliklari, tashqi mos yozuvlar kuchlanishlari kiradi.

Ikkinchisiga - nominal qiymatlar va kuchlanish bardoshlik jurnali. "0" va jurnal. "1", raqamli kirishlardan kirish impedanslari (oqimlari).

Signallar - bu odamlar xabarlarni etkazish uchun foydalanadigan axborot kodlari axborot tizimi. Signal berilishi mumkin, lekin uni qabul qilish shart emas. Xabarni faqat qabul qiluvchi tomonidan qabul qilingan va dekodlangan signal (yoki signallar to'plami) deb hisoblash mumkin (analog va raqamli signal).

Odamlar yoki boshqa tirik mavjudotlar ishtirokisiz axborotni uzatishning birinchi usullaridan biri signal yong'inlari edi. Xavf paydo bo'lganda, yong'inlar bir postdan ikkinchisiga ketma-ket yoqilar edi. Keyinchalik, biz elektromagnit signallar yordamida ma'lumot uzatish usulini ko'rib chiqamiz va mavzuga batafsil to'xtalamiz. analog va raqamli signal.

Har qanday signal uning xarakteristikalaridagi o'zgarishlarni tavsiflovchi funksiya sifatida ifodalanishi mumkin. Ushbu vakillik radiotexnika qurilmalari va tizimlarini o'rganish uchun qulaydir. Radiotexnikada signalga qo'shimcha ravishda, uning muqobilligi bo'lgan shovqin ham mavjud. Shovqin yo'q foydali ma'lumotlar va u bilan o'zaro ta'sir qilish orqali signalni buzadi.

Kontseptsiyaning o'zi ma'lumotni kodlash va dekodlash bilan bog'liq hodisalarni ko'rib chiqishda muayyan jismoniy miqdorlardan mavhumlashtirishga imkon beradi. Tadqiqotda signalning matematik modeli vaqt funksiyasining parametrlariga tayanishga imkon beradi.

Signal turlari

Axborot tashuvchining jismoniy muhitiga asoslangan signallar elektr, optik, akustik va elektromagnitlarga bo'linadi.

O'rnatish usuliga ko'ra, signal muntazam yoki tartibsiz bo'lishi mumkin. Muntazam signal vaqtning deterministik funktsiyasi sifatida ifodalanadi. Radiotexnikada tartibsiz signal vaqtning xaotik funktsiyasi bilan ifodalanadi va ehtimollik yondashuvi yordamida tahlil qilinadi.

Signallar, ularning parametrlarini tavsiflovchi funktsiyaga qarab, analog yoki diskret bo'lishi mumkin. Kvantlangan diskret signal raqamli signal deb ataladi.

Signalni qayta ishlash

Analog va raqamli signallar signalda kodlangan ma'lumotlarni uzatish va qabul qilish uchun qayta ishlanadi va yo'naltiriladi. Ma'lumot olingandan so'ng, u turli maqsadlarda ishlatilishi mumkin. Maxsus holatlarda ma'lumotlar formatlanadi.

Analog signallar kuchaytiriladi, filtrlanadi, modulyatsiyalanadi va demodulyatsiya qilinadi. Raqamli ma'lumotlar siqilish, aniqlash va hokazolarga ham duch kelishi mumkin.

Analog signal

Bizning hislarimiz ularga kiradigan barcha ma'lumotlarni analog shaklda qabul qiladi. Misol uchun, agar biz o'tayotgan mashinani ko'rsak, uning harakatini doimiy ravishda ko'ramiz. Agar bizning miyamiz har 10 soniyada bir marta o'z pozitsiyasi haqida ma'lumot oladigan bo'lsa, odamlar doimo yugurib ketishadi. Ammo biz masofani tezroq hisoblashimiz mumkin va bu masofa vaqtning har bir daqiqasida aniq belgilanadi.

Xuddi shu narsa boshqa ma'lumotlar bilan sodir bo'ladi, biz istalgan vaqtda ovoz balandligini baholay olamiz, barmoqlarimiz ob'ektlarga ta'sir qiladigan bosimni his qilamiz va hokazo. Boshqacha qilib aytganda, tabiatda paydo bo'lishi mumkin bo'lgan deyarli barcha ma'lumotlar analogdir. Bunday ma'lumotlarni uzatishning eng oson yo'li har qanday vaqtda uzluksiz va aniqlangan analog signallardir.

Analog elektr signali qanday ko'rinishini tushunish uchun siz vertikal o'qda amplitudani va gorizontal o'qda vaqtni ko'rsatadigan grafikni tasavvur qilishingiz mumkin. Agar biz, masalan, harorat o'zgarishini o'lchaydigan bo'lsak, u holda grafikda doimiy chiziq paydo bo'lib, uning qiymatini vaqtning har bir daqiqasida ko'rsatadi. yordamida bunday signalni uzatish uchun elektr toki, biz harorat qiymatini kuchlanish qiymati bilan solishtirishimiz kerak. Masalan, 35,342 daraja Selsiyni 3,5342 V kuchlanish sifatida kodlash mumkin.

Analog signallar barcha turdagi aloqalarda ishlatilgan. Interferentsiyani oldini olish uchun bunday signalni kuchaytirish kerak. Shovqin darajasi, ya'ni shovqin qanchalik baland bo'lsa, signalni buzmasdan qabul qilish uchun uni kuchaytirish kerak. Signalni qayta ishlashning bu usuli issiqlik hosil qilish uchun juda ko'p energiya sarflaydi. Qayerda kuchaytirilgan signal o'zi boshqa aloqa kanallariga xalaqit berishi mumkin.

Hozir analog signallar Ular, shuningdek, televizor va radioda, mikrofonlarda kirish signalini aylantirish uchun ishlatiladi. Ammo umuman olganda, bu turdagi signal hamma joyda raqamli signallar bilan almashtiriladi yoki almashtiriladi.

Raqamli signal

Raqamli signal raqamli qiymatlar ketma-ketligi bilan ifodalanadi. Bugungi kunda eng ko'p ishlatiladigan signallar ikkilik raqamli signallardir, chunki ular binar elektronikada qo'llaniladi va kodlash osonroq.

Oldingi signal turidan farqli o'laroq, raqamli signal "1" va "0" ikkita qiymatga ega. Agar haroratni o'lchash bilan misolimizni eslasak, signal boshqacha tarzda hosil bo'ladi. Agar analog signal bilan ta'minlangan kuchlanish o'lchangan haroratning qiymatiga to'g'ri kelsa, u holda har bir harorat qiymati uchun raqamli signalda ma'lum miqdordagi kuchlanish impulslari beriladi. Kuchlanish pulsining o'zi "1" ga teng bo'ladi va kuchlanish yo'qligi "0" ga teng bo'ladi. Qabul qiluvchi uskuna impulslarni dekodlaydi va dastlabki ma'lumotlarni tiklaydi.

Grafikda raqamli signal qanday ko'rinishini tasavvur qilib, biz noldan maksimalga o'tish keskin ekanligini ko'ramiz. Aynan shu xususiyat qabul qiluvchi uskunaga signalni aniqroq "ko'rish" imkonini beradi. Agar biron bir shovqin yuzaga kelsa, qabul qiluvchining signalni dekodlashi analog uzatishga qaraganda osonroq.

Biroq, juda yuqori shovqin darajasi bo'lgan raqamli signalni qayta qurish mumkin emas analog turi agar katta buzilish bo'lsa, ma'lumotni "baliq ovlash" hali ham mumkin. Bu jar effekti bilan bog'liq. Effektning mohiyati shundan iboratki, raqamli signallar ma'lum masofalarga uzatilishi mumkin va keyin shunchaki to'xtaydi. Bu ta'sir hamma joyda sodir bo'ladi va signalni oddiygina qayta tiklash orqali hal qilinadi. Signal buzilgan joyda siz takrorlagichni kiritishingiz yoki aloqa liniyasining uzunligini kamaytirishingiz kerak. Takrorlagich signalni kuchaytirmaydi, lekin uning asl shaklini taniydi va uning aniq nusxasini ishlab chiqaradi va sxemada har qanday usulda foydalanish mumkin. Bunday signallarni takrorlash usullari tarmoq texnologiyalarida faol qo'llaniladi.

Boshqa narsalar qatorida, analog va raqamli signallar axborotni kodlash va shifrlash qobiliyati bilan ham farqlanadi. Bu o'tishning sabablaridan biridir mobil aloqa"raqam" ga.

Analog va raqamli signal va raqamli-analogga aylantirish

Analog ma'lumotlar qanday uzatilishi haqida bir oz ko'proq gapirish mumkin raqamli kanallar kommunikatsiyalar. Keling, yana misollardan foydalanaylik. Yuqorida aytib o'tilganidek, ovoz analog signaldir.

Raqamli kanallar orqali ma'lumot uzatuvchi mobil telefonlarda nima sodir bo'ladi

Mikrofonga kiradigan tovush analogdan raqamliga o'tkaziladi (ADC). Bu jarayon 3 bosqichdan iborat. Individual signal qiymatlari teng vaqt oralig'ida olinadi, bu jarayon namuna olish deb ataladi. Kotelnikovning teoremasiga ko'ra tarmoqli kengligi kanallarda ushbu qiymatlarni olish chastotasi eng ko'p bo'lganidan ikki baravar yuqori bo'lishi kerak yuqori chastotali signal. Ya'ni, agar kanalimizda 4 kHz chastota chegarasi bo'lsa, unda namuna olish chastotasi 8 kHz bo'ladi.

Keyinchalik, barcha tanlangan signal qiymatlari yaxlitlanadi yoki boshqacha qilib aytganda, kvantlanadi. Qanchalik ko'p darajalar yaratilgan bo'lsa, qabul qiluvchida qayta tiklangan signalning aniqligi shunchalik yuqori bo'ladi. Keyin barcha qiymatlar ikkilik kodga aylantiriladi va u uzatiladi tayanch stantsiya va keyin qabul qiluvchi boshqa abonentga yetib boradi. Qabul qiluvchining telefonida raqamli-analogga aylantirish (DAC) protsedurasi amalga oshiriladi. Bu teskari protsedura bo'lib, uning maqsadi chiqishda asl signalga imkon qadar o'xshash signalni olishdir. Keyinchalik, analog signal telefon karnayidan ovoz shaklida chiqadi.

1. Asosiy tushunchalar va ta’riflar. Radioelektronikaning ta'rifi. Radiotexnikaning ta'rifi. Signal tushunchasi. Signallarni tasniflash tahlili. Radiotexnika sxemalarini tasniflash tahlili. Radioelektron tizimlarni tasniflash tahlili.

Zamonaviy radioelektronika - elektromagnit tebranishlar va radiochastota to'lqinlaridan foydalanish va o'zgartirishga asoslangan axborotni uzatish va o'zgartirish bilan bog'liq fan va texnikaning bir qator sohalarining umumlashtirilgan nomi; Ushbu sohalarning asosiylari:

radiotexnika, radiofizika va elektronika.

Radiotexnikaning asosiy vazifasi elektromagnit to'lqinlar yordamida ma'lumotni masofaga uzatishdir. Kengroq ma'noda zamonaviy radiotexnika - bu radiochastota diapazonining elektromagnit tebranishlarini hosil qilish, kuchaytirish, o'zgartirish, qayta ishlash, saqlash, uzatish va qabul qilish bilan bog'liq bo'lgan fan va texnologiya sohasi bo'lib, ma'lumotlarni masofaga uzatish uchun ishlatiladi. Bundan kelib chiqadiki, radiotexnika va radioelektronika bir-biri bilan chambarchas bog'liq va ko'pincha bu atamalar bir-birini almashtiradi.

Radiotexnikaning fizik asoslarini o'rganuvchi fan radiofizika deb ataladi.

1. Signal haqida tushuncha.

Signal (lotincha signum - belgi) - bu hodisa, ob'ektning holati to'g'risida xabar beruvchi yoki boshqaruv buyruqlari, ogohlantirishlar va boshqalarni uzatuvchi jismoniy jarayon yoki hodisa. Shunday qilib, signal xabarning moddiy tashuvchisi hisoblanadi. Har qanday jismoniy jarayon (yorug'lik, elektr maydoni, tovush tebranishlari va boshqalar) bunday tashuvchi sifatida xizmat qilishi mumkin. Radioelektronikada asosan elektr signallari o'rganiladi va qo'llaniladi. Jismoniy jarayonlar sifatida signallar turli asboblar va qurilmalar (ossiloskop, voltmetrlar, qabul qiluvchilar) yordamida kuzatiladi. Har qanday model haqiqiy jismoniy signalning cheklangan miqdordagi eng muhim xususiyatlarini aks ettiradi. Signallarning matematik tavsifini soddalashtirish uchun signalning ahamiyatsiz xususiyatlari e'tiborga olinmaydi. Matematik modelga qo'yiladigan umumiy talab - bu modelning minimal murakkabligi bilan real jarayonga maksimal darajada yaqinlashish. Signallarni tavsiflovchi funktsiyalar haqiqiy va murakkab qiymatlarni olishi mumkin, shuning uchun biz ko'pincha signallarning haqiqiy va murakkab modellari haqida gapiramiz.

Signallarning tasnifi. Ehtimol, lahzali bashoratlar. har qanday vaqtda signal qiymatlari har xil:

Deterministik signallar, ya'ni. vaqtning istalgan lahzasi uchun oniy qiymatlari ma'lum bo'lgan va birga teng ehtimollik bilan bashorat qilinadigan signallar;

Tasodifiy signallar, ya'ni. bunday signallar, ularning qiymatini istalgan vaqtda birga teng ehtimollik bilan oldindan aytib bo'lmaydi.

Axborotni olib yuradigan barcha signallar tasodifiydir, chunki to'liq deterministik (ma'lum) signal ma'lumotni o'z ichiga olmaydi.

Deterministik va tasodifiy signallarning eng oddiy misollari navbati bilan tarmoq kuchlanishlari va shovqin kuchlanishlaridir (2.1-rasmga qarang).

O'z navbatida, tasodifiy va deterministik signallarni uzluksiz yoki analog signallarga va bir nechta navlarga ega bo'lgan diskret signallarga bo'lish mumkin. Agar signalni istalgan vaqtda o'lchash (kuzatish) mumkin bo'lsa, u analog deb ataladi. Bunday signal har qanday vaqtda mavjud. Diskret signallar paydo bo'lish vaqtida davomiyligi cheklangan diskret (alohida) vaqt davrlarida kuzatilishi va o'lchanishi mumkin. Diskret signallarga impuls signallari kiradi.

Rasmda ikki turdagi impulslar ko'rsatilgan. Video puls va radio puls. Radio impulslarini yaratishda video impuls boshqaruvchi (modulyatsiya qiluvchi) signal sifatida ishlatiladi va bu holda ular o'rtasida analitik aloqa mavjud:

Bunday holda, u radio pulsning konverti deb ataladi va funktsiyani to'ldirish deyiladi.

Impulslar odatda A amplitudasi, davomiyligi, oldingi va kesishning davomiyligi va agar kerak bo'lsa, chastota yoki takrorlanish davri bilan tavsiflanadi.

Pulse signallari juda ko'p turli xil bo'lishi mumkin. Xususan, diskret deb ataladigan impuls signallari mavjud (2.3-rasmga qarang).

Signalning bu turi matematik model bilan sanab o'tiladigan funksiya qiymatlari to'plami shaklida ifodalanishi mumkin - bu erda i = 1, 2, 3, ...., k, vaqtning diskret momentlarida hisoblanadi. Vaqt va amplitudadagi signalni namuna olish bosqichi odatda doimiy qiymatdir bu turdagi signal, ya'ni. minimal signal o'sishi

Cheklangan S to'plamining har bir qiymati ikkilik tizimda raqam sifatida ifodalanishi mumkin: - 10101; - 11001; - 10111. Bunday signallar raqamli deb ataladi.

Radiotizimlarning tasnifi va ular hal qiladigan vazifalar

Ular bajaradigan funktsiyalarga ko'ra radioaxborot tizimlarini quyidagi sinflarga bo'lish mumkin:

axborot uzatish (radioaloqa, radioeshittirish, televideniya);

axborot qidirish (radar, radionavigatsiya, radioastronomiya, radioo'lchovlar va boshqalar);

axborotni yo'q qilish (radio qarshi choralar);

turli jarayonlar va ob'ektlarni boshqarish (uchuvchisiz uchish apparatlari va boshqalar);

birlashtirilgan.

Axborot uzatish tizimida axborot manbai va uni oluvchi mavjud. Radioaxborot olish tizimida ma'lumotlar uzatilmaydi, balki o'rganilayotgan ob'ekt yo'nalishi bo'yicha chiqariladigan va undan aks ettiriladigan o'z signallaridan yoki boshqa radio tizimlarning signallaridan yoki o'zining radio emissiyasidan olinadi. turli ob'ektlardan.

Axborotni yo'q qilish radiotizimlari shovqin qiluvchi signalni chiqarish yoki signalni qabul qilish, ataylab buzish va qayta chiqarish orqali raqobatdosh radiotizimning normal ishlashiga xalaqit berishga xizmat qiladi.

Radio boshqaruv tizimlarida boshqaruv panelidan yuborilgan ma'lum bir buyruqni bajaruvchi ob'ektning vazifasi hal qilinadi. Buyruq signallari - bu buyruqni bajaruvchi kuzatuv qurilmasi uchun ma'lumot.

Axborotni qabul qilishda radiotizim tomonidan hal qilinadigan asosiy vazifalar:

Interferentsiya fonida signalni aniqlash.

Fon shovqiniga qarshi signallarni ajratish.

Signal parametrlarini baholash.

Xabarni o'ynatish.

Birinchi muammo eng sodda tarzda hal qilinadi, bunda to'g'ri aniqlash va noto'g'ri signal berish ehtimoli bilan qabul qilingan xabarda ma'lum signal mavjudligi to'g'risida qaror qabul qilinishi kerak. Vazifaning darajasi qanchalik baland bo'lsa, qabul qiluvchi qurilmaning sxemasi shunchalik murakkablashadi.

2. Signallarning energiyasi, kuchi, ortogonalligi va kogerentligi. Signallarning o'zaro energiyasi (o'xshashlik integrali). Signal normasi tushunchasi.