Τύποι σημάτων, διαμόρφωση

Αναλογική τιμή — μια τιμή της οποίας οι τιμές αλλάζουν συνεχώς σε ένα δεδομένο διάστημα. Η συγκεκριμένη τιμή του εξαρτάται μόνο από την ακρίβεια της συσκευής μέτρησης. Αυτή είναι, για παράδειγμα, η θερμοκρασία.

Διακεκριμένη τιμή — μια ποσότητα της οποίας οι τιμές αλλάζουν απότομα. Για παράδειγμα, ο αριθμός των μαθητών στην τάξη. Σήμα μέτρησης — ένα σήμα που περιέχει ποσοτικές πληροφορίες σχετικά με το μετρούμενο φυσικό μέγεθος. Για παράδειγμα, η τάση στην έξοδο ενός θερμοηλεκτρικού μετατροπέα που μετρά τη θερμοκρασία.

Ειδοποίηση δεδομένων — η μορφή αναπαράστασης ενός μηνύματος δεδομένων με φυσική ποσότητα, η αλλαγή μιας ή περισσότερων παραμέτρων που αντικατοπτρίζουν την αλλαγή του.

Στην τεχνολογία των μικροεπεξεργαστών, τα σήματα είναι ηλεκτρικά μεγέθη (ρεύμα, τάση). Μια αντιπροσωπευτική παράμετρος σήματος δεδομένων είναι μια παράμετρος σήματος δεδομένων της οποίας η αλλαγή αντικατοπτρίζει μια αλλαγή στο μήνυμα δεδομένων (πλάτος, συχνότητα, φάση, διάρκεια παλμού, διάρκεια παύσης).

Αναλογικό σήμα δεδομένων — ένα σήμα δεδομένων στο οποίο καθεμία από τις αντιπροσωπευτικές παραμέτρους περιγράφεται από μια συνάρτηση χρόνου και ένα συνεχές σύνολο πιθανών τιμών, δηλ.τα αναλογικά σήματα περιγράφονται από μια συνεχή (ή τμηματικά συνεχή) συνάρτηση xа(t) και η ίδια η συνάρτηση και το όρισμα t μπορούν να λάβουν οποιεσδήποτε τιμές σε ορισμένα διαστήματα

Ένα αναλογικό σήμα f (t) ονομάζεται περιοδικό εάν υπάρχει ένας πραγματικός αριθμός T τέτοιος ώστε f (t + T) = f (t) για κάθε t, και T ονομάζεται περίοδος του σήματος.

Διακριτό σήμα δεδομένων — διαφέρει από τα ανάλογα στο ότι οι τιμές του είναι γνωστές μόνο σε διακριτούς χρόνους. Τα διακριτά σήματα περιγράφονται από συναρτήσεις πλέγματος — ακολουθίες — xd (nT), όπου T = const είναι το διάστημα δειγματοληψίας (περίοδος), n = 0, 1, 2,….

Η ίδια η συνάρτηση xd (nT) μπορεί να λάβει αυθαίρετες τιμές σε διακριτές στιγμές σε ένα συγκεκριμένο διάστημα. Αυτές οι τιμές συναρτήσεων ονομάζονται δείγματα συναρτήσεων ή δείγματα. Ένας άλλος συμβολισμός για τη συνάρτηση πλέγματος x(nT) είναι x(n) ή xn. Η ακολουθία x(n) μπορεί να είναι πεπερασμένη ή άπειρη, ανάλογα με το διάστημα ορισμού της συνάρτησης.

Κβαντισμένο σήμα δεδομένων — διαφέρει από την αναλογική ή τη διακριτή διαιρώντας το εύρος τιμών μιας συνεχούς ή διακριτής τιμής σε έναν πεπερασμένο αριθμό διαστημάτων. Η απλούστερη μορφή κβαντισμού είναι η διαίρεση ενός ακέραιου με έναν φυσικό αριθμό, που ονομάζεται συντελεστής κβαντισμού.

Ψηφιακό σήμα δεδομένων — ένα σήμα στο οποίο καθεμία από τις αντιπροσωπευτικές παραμέτρους περιγράφεται από μια διακριτή συνάρτηση χρόνου και ένα πεπερασμένο σύνολο πιθανών τιμών. Τα ψηφιακά σήματα περιγράφονται με κβαντισμένες συναρτήσεις πλέγματος x° C(nT). Όταν ένα ψηφιακό σήμα λαμβάνεται από ένα αναλογικό σήμα, γίνεται δειγματοληψία και κβαντοποίηση.

Δυαδικό ψηφιακό σήμα — ένα σήμα δεδομένων που χρησιμοποιεί μια μέθοδο αναπαράστασης πληροφοριών σχετικά με την τιμή μιας παραμέτρου με τη μορφή συνδυασμού πολλών bit δύο τιμών - μηδέν και ένα - και συνήθως ονομάζεται δυαδικός κώδικας.

Στον δυαδικό κώδικα, χρησιμοποιούνται μόνο δύο ψηφία: 1 και 0. Κάθε αριθμός περιέχει έναν αριθμό ψηφίων, καθένα από τα οποία μπορεί να περιέχει μόνο ένα από αυτά τα ψηφία. Ο ένας αριθμός αντιστοιχεί σε μια κατάσταση ενός στοιχείου, για παράδειγμα μια κλειστή επαφή, και ο άλλος σε μια άλλη κατάσταση ενός στοιχείου - μια ανοιχτή επαφή.

Στο δυαδικό σύστημα, η μονάδα κάθε bit είναι διπλάσια από το γειτονικό bit κατώτερης τάξης Για ακέραιους αριθμούς, η μονάδα του πρώτου (λιγότερο σημαντικό) bit είναι 20=1, η μονάδα του δεύτερου ψηφίου είναι 2 • 20=21 = 2, τρίτο — 2 • 21=22= 4, τέταρτο 2 • 22=23= 8, κ.λπ. Για παράδειγμα, δεκαδικός αριθμός 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100 και στο δυαδικό σύστημα 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 και θα γραφτεί ως 11010110.

Διαμόρφωση - η διαδικασία αλλαγής μιας ή περισσότερων παραμέτρων μιας ταλάντωσης φορέα υψηλής συχνότητας σύμφωνα με το νόμο ενός σήματος πληροφοριών χαμηλής συχνότητας (μήνυμα).

Στις μέρες μας, τα δυαδικά ψηφιακά σήματα χρησιμοποιούνται σε ψηφιακές ηλεκτρονικές συσκευές λόγω της απλότητας της κωδικοποίησης και επεξεργασίας. Διάφοροι τύποι διαμόρφωσης χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ψηφιακού σήματος μέσω καναλιών επικοινωνίας (για παράδειγμα, ηλεκτρικά ή ραδιοφωνικά κανάλια).

Ας εξετάσουμε παραδείγματα αναπαράστασης παραμέτρων σημάτων δεδομένων χρησιμοποιώντας το παράδειγμα διαφορετικών τύπων διαμόρφωσης (βλ. Εικ. 1). Εκτός από τους εξεταζόμενους τύπους διαμόρφωσης, υπάρχουν επίσης φάση (PM), παλμός χρόνου (VIM), πλάτος παλμού (PWM) και άλλες διαμορφώσεις.

Ρύζι. 1. Διαφορετικοί τύποι διαμόρφωσης σήματος — διαφορετικοί που αντιπροσωπεύουν παραμέτρους των σημάτων δεδομένων

Για να κατανοήσετε την ουσία ενός ψηφιακού σήματος, εξετάστε την ακόλουθη ταξινόμηση. Στην ψηφιακή τεχνολογία, τα σήματα διακρίνονται (Εικ. 2):

• αυθαίρετο σε μέγεθος και συνεχές στο χρόνο (αναλογικό).

• τυχαίο σε μέγεθος και διακριτό σε χρόνο (διακριτό).

• κβαντισμένο σε μέγεθος και συνεχές σε χρόνο (quantized);

• κβαντισμένο σε μέγεθος και διακριτό σε χρόνο (ψηφιακό).

Ρύζι. 2. Αναλογικά, διακριτά, κβαντισμένα και ψηφιακά σήματα

Τα αναλογικά σήματα χρησιμοποιούνται συχνά για να αναπαραστήσουν συνεχώς μεταβαλλόμενα φυσικά μεγέθη. Για παράδειγμα, ένα αναλογικό ηλεκτρικό σήμα που λαμβάνεται από από ένα θερμοστοιχείο, μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές θερμοκρασίας, ένα σήμα από ένα μικρόφωνο — για τις γρήγορες αλλαγές πίεσης σε ένα ηχητικό κύμα κ.λπ.

Στην ψηφιακή και παλμική τεχνολογία, η ορολογία δεν είναι καλά καθιερωμένη. Έτσι, ένα διακριτό σήμα είναι ένα σήμα του οποίου οι αντιπροσωπευτικές τιμές παραμέτρων είναι γνωστές μόνο σε ορισμένες χρονικές στιγμές και είναι επίσης ένα σήμα, σε αντίθεση με το αναλογικό, του οποίου η αντιπροσωπευτική παράμετρος μπορεί να λάβει μόνο σταθερές τιμές (συνήθως δύο: λογική " μηδέν» ή λογική «μονάδα»).

Στη δεύτερη περίπτωση, θα ήταν σωστό να ονομαστεί το σήμα κβαντισμένο, αλλά οι βιομηχανικές μονάδες ονομάζονται "μονάδες διακριτής εισόδου σήματος". Εκτός από τη χρήση διαφορετικών φυσικών μεγεθών για τη μετάδοση πληροφοριών, τα σήματα διαφέρουν επίσης στις παραμέτρους αναπαράστασής τους.