Кіріспе

Бұл жұмыстың мақсаты – цифрлық технологияның артықшылықтарын және олардың себептерін қарастыру.

Сандық технологиялар, осылайша, үздіксіз спектр ретінде емес, аналогтық деңгейлердің дискретті жолақтарында сигналдарды көрсетуге сүйенеді. Жолақтағы барлық деңгейлер бірдей сигнал күйін білдіреді.

Өткен ғасырдың 90-шы жылдарының аяғынан бастап болашақ цифрлық технологияларда екені жалпы қабылданған. Бұл жұмыста мен осы көзқарастың негізгі себептері мен тезистерін көрсетуге тырысамын.

1. Аналогтық сигнал

Аналогтық сигнал - әрбір бейнелеуші ​​параметр уақыт функциясымен және мүмкін мәндердің үздіксіз жиынтығымен сипатталатын деректер сигналы. Мұндай сигналдар уақыттың үздіксіз функцияларымен сипатталады, сондықтан аналогтық сигнал кейде үздіксіз сигнал деп аталады.

Аналогтық сигналдардың қасиеттері көбінесе олардың үздіксіздігін көрсетеді:

· Анық ажыратылатын дискретті сигнал деңгейлерінің жоқтығы ақпарат ұғымын оны сипаттау үшін цифрлық технологияларда түсінілетін формада қолдануды мүмкін емес етеді. Бір үлгідегі «ақпарат саны» тек шектелген болады динамикалық диапазонөлшеу.

· Артықшылық жоқ. Мәндік кеңістіктің үздіксіздігінен сигналға енгізілген кез келген шу сигналдың өзінен ажыратылмайды, сондықтан бастапқы амплитудасын қалпына келтіру мүмкін емес екендігі шығады. Шындығында, сүзгілеу, мысалы, жиілік әдістерімен, егер осы сигналдың қасиеттері (атап айтқанда, жиілік диапазоны) туралы кез келген қосымша ақпарат белгілі болса мүмкін болады.

Сигналдың бұл түрін мына мекенжайда қарастырыңыз қарапайым мысал. Әңгімелесу кезінде біздің дауыс сымдары әр түрлі тональдық (жиілік) және дыбыс деңгейі (дыбыс сигналының деңгейі) белгілі бір діріл шығарады. Бұл діріл белгілі бір қашықтықты жүріп өтіп, адамның құлағына еніп, есту қабығына әсер етеді. Бұл мембрана біздің дыбыс сымдары шығаратын діріл жиілігімен және күшімен дірілдей бастайды, жалғыз айырмашылығы - қашықтықты еңсеру салдарынан діріл күші біршама әлсірейді.

Сонымен, дауысты сөйлеуді бір адамнан екіншісіне беруді қауіпсіз деп атауға болады аналогтық сигнал беру, және сондықтан.

Мұндағы мәселе мынада: біздің дауыс сымдары адам құлағының өзі қабылдайтын дыбыс дірілін шығарады (біз не айтсақ, соны естиміз), яғни берілетін және қабылданған дыбыс сигналының импульстік пішіні ұқсас және жиілік спектрі бірдей дыбыс тербелістері бар. , немесе басқаша айтқанда, «аналогтық» дыбыс дірілі.

Енді күрделірек мысалды қарастырайық. Бұл мысал үшін телефонның жеңілдетілген схемасын алайық, яғни адамдар ұялы байланыс пайда болғанға дейін көп пайдаланған телефон.

Әңгімелесу кезінде сөйлеу дыбысының тербелісі телефон тұтқасының (микрофонның) сезімтал қабығына беріледі. Содан кейін микрофонда дыбыс сигналы электрлік импульстарға айналады, содан кейін сымдар арқылы екінші телефон тұтқасына өтеді, онда электромагниттік түрлендіргіштің (колонка немесе құлаққап) көмегімен электр сигналы қайтадан дыбыстық сигналға түрленеді.

Жоғарыдағы мысалда тағы да « аналогтық» сигналды түрлендіру. Яғни, дыбыс дірілінің жиілігі байланыс желісіндегі электр импульсінің жиілігімен бірдей, сонымен қатар дыбыс пен электрлік импульстардың пішіні ұқсас (яғни, ұқсас) болады.

Телевизиялық сигналды беру кезінде аналогтық радиотеледидар сигналының өзі айтарлықтай күрделі импульстік пішінге ие, сонымен қатар бұл импульстің жеткілікті жоғары жиілігі бар, өйткені ол аудио ақпаратты да, бейнені де ұзақ қашықтыққа жібереді.

2. Сандық сигнал

Цифрлық сигнал - бұл әрбір бейнелеуші ​​параметр дискретті уақыт функциясымен және мүмкін мәндердің соңғы жиынтығымен сипатталатын деректер сигналы.

Сигналдар дискретті электрлік немесе жарық импульстері болып табылады. Бұл әдіспен байланыс арнасының барлық сыйымдылығы бір сигналды беру үшін пайдаланылады. Сандық сигнал кабельдің бүкіл өткізу қабілеттілігін пайдаланады. Өткізу қабілетікабель арқылы берілуі мүмкін максималды және ең аз жиілік арасындағы айырмашылық болып табылады. Мұндай желілердегі әрбір құрылғы деректерді екі бағытта да жібереді, ал кейбіреулері бір уақытта қабылдап, жібере алады. Тар жолақты жүйелер деректерді бір жиіліктегі сандық сигнал ретінде жібереді.

Дискретті цифрлық сигналды аналогтық сигналға қарағанда ұзақ қашықтыққа жіберу қиынырақ, сондықтан ол ең алдымен болуы керек модуляциялаутаратқыш жағында, ал ақпарат қабылдағыш жағында демодуляция. ішінде пайдаланыңыз сандық жүйелерЦифрлық ақпаратты тексеру және қалпына келтіру алгоритмдері ақпаратты тасымалдау сенімділігін айтарлықтай арттыра алады.

Нақты цифрлық сигнал физикалық табиғаты бойынша аналогты екенін есте ұстаған жөн. Шуға және электр беру желілерінің параметрлерінің өзгеруіне байланысты оның амплитудасының, фазасының/поляризация жиілігінің ауытқуы бар. Бірақ бұл аналогтық сигнал (импульстік және дискретті) санның қасиеттерімен қамтамасыз етілген. Нәтижесінде оны өңдеу үшін сандық әдістерді (компьютерлік өңдеу) қолдануға болады.

Мысалы, «цифрлық сигнал», өте танымал «Морзе коды» арқылы ақпаратты беру принципін алайық. Мәтіндік ақпаратты берудің бұл түрімен таныс емес адамдар үшін мен төменде негізгі принципті қысқаша түсіндіремін.

Бұрын сигналды әуе арқылы беру (радиосигнал арқылы) енді ғана дамып келе жатқан кезде, техникалық мүмкіндіктерТрансивер жабдығы сөйлеу сигналдарын ұзақ қашықтыққа жіберуге мүмкіндік бермеді. Сондықтан сөйлеу ақпаратының орнына мәтіндік ақпарат пайдаланылды. Мәтін әріптерден тұратындықтан, бұл әріптер тоналды электрлік сигналдың қысқа және ұзын импульстары арқылы жіберілді.

Мәтіндік ақпараттың бұлай берілуі Морзе алфавитінің көмегімен ақпаратты беру деп аталды.

Тондық сигнал өзінің электрлік қасиеттеріне байланысты сөйлеу сигналына қарағанда үлкен өткізу қабілетіне ие болды, нәтижесінде жіберуші және қабылдаушы жабдықтың диапазоны ұлғайды.

Мұндай сигнал берудегі ақпарат бірліктері шартты түрде «нүкте» және «сызықша» деп аталды. Қысқа тон нүктені, ұзын тон сызықшаны білдіретін. Мұнда әліпбидің әрбір әрпі белгілі бір нүктелер мен сызықшалардан тұрды. Мысалы, хат Акомбинациясымен белгіленді» .- "(нүкте-сызық) және B әрпі" - … "(сызықша-нүкте-нүкте-нүкте) және т.б.

Яғни, жіберілген мәтін дыбыстық сигналдың қысқа және ұзын сегменттері түріндегі нүктелер мен сызықшалар арқылы кодталған. Егер «МОРЗА КОДЕКСІ» сөздері нүктелер мен сызықшалар арқылы өрнектелсе, ол келесідей болады:

Цифрлық сигнал ақпаратты кодтаудың өте ұқсас принципіне негізделген, тек ақпарат бірліктерінің өзі әртүрлі.

Кез келген цифрлық сигнал «екілік код» деп аталатын кодтан тұрады. Мұнда ақпарат бірлігі ретінде логикалық 0 (нөл) және логикалық 1 (бір) қолданылады.

Мысал ретінде кәдімгі қалта фонарьын алсақ, оны қоссаңыз, логикалық, ал өшірсеңіз, логикалық нөлді білдіретін сияқты.

Цифрлық электрондық схемаларда 1 және 0 логикалық бірліктері вольттегі электр кернеуінің белгілі бір деңгейі ретінде қабылданады. Мысалы, логикалық 4,5 вольтты, ал логикалық нөл 0,5 вольтты білдіреді. Әрине, сандық микросұлбаның әрбір түрі үшін логикалық нөл мен бірдің кернеу мәндері әртүрлі.

Алфавиттің кез келген әрпі, жоғарыда сипатталған Морзе коды бар мысалдағыдай, сандық түрде, мыналардан тұрады: белгілі бір соманөлдер мен бірліктер ішінде орналасқан белгілі бір реттілік, олар өз кезегінде логикалық импульстар пакеттеріне кіреді. Мәселен, мысалы, А әрпі импульстардың бір пакеті болады, ал В әрпі басқа пакет болады, бірақ В әрпінде нөлдер мен бірліктердің тізбегі А әрпінен өзгеше болады (яғни, басқа комбинация). нөлдер мен бірліктердің орналасуы).

Цифрлық кодта жіберілетін электрлік сигналдың кез келген түрін дерлік кодтауға болады (соның ішінде аналогты) және оның сурет, бейне сигнал, дыбыстық сигнал немесе мәтіндік ақпарат болуы маңызды емес және сигналдардың осы түрлерін жіберуге болады. дерлік бір уақытта (бір сандық ағында) .

3. Аналогты құрылғылар

Электр энергиясының пайда болуымен адамдар токпен жұмыс істейтін жабдықты пайдалану мүмкіндігіне ие болды. Күн сайын жаңа құрылғылар пайда болды, ғылым дамыды, технология жетілдірілді. Ол кезде барлық өнертабыстар аналогтық болып саналды. «Аналог» сөзі құрылғының бір нәрсеге ұқсастығы бойынша жұмыс істейтінін білдіреді. Түсінікті болу үшін өлшеу құралын қарастырайық. Өлшемдер графигін құру керек делік, өлшеу деректерінің өзі белгілі; Құрал алдымен графиктің әрекетін сипаттайтын белгілі деректерден теңдеу шығарады, содан кейін графикті құруға әрекет жасайды. Ол теңдеумен ұқсастық бойынша жұмыс істейді және оның заңдарына қатаң бағынады. Ал теңдеудің графикті қаншалықты дәл сипаттайтыны құрылғы үшін маңызды емес. Осылайша, аналогтық электронды құрылғылар - бұл электронды құрылғылардың негізінде жасалған аналогтық электр сигналдарын күшейтуге және өңдеуге арналған құрылғылар. Аналогтық электронды құрылғыларды жіктеуге болатын екі үлкен топ бар:

· Күшейткіштер - бұл қуат көзінің энергиясын пайдалана отырып, пішіні бойынша берілген сигналдың азды-көпті дәл көшірмесін құрайтын, бірақ ток, кернеу немесе қуат бойынша одан асатын жаңа сигналды құрайтын құрылғылар.

· Күшейткіш негізіндегі құрылғылар негізінен электрлік сигналдар мен кедергілерді түрлендіргіштер болып табылады.

Электр сигналдарын түрлендіргіштер (белсенді аналогтық сигналдарды өңдеу құрылғылары) күшейткіштер негізінде немесе соңғыларын арнайы кері байланыс тізбектерімен тікелей пайдалану арқылы немесе оларды қандай да бір түрде өзгерту арқылы жасалады. Оларға қосу, алу, логарифмдеу, антилогарифмдеу, сүзгілеу, анықтау, көбейту, бөлу, салыстыру және т.б. құрылғылар жатады.Керісімдік түрлендіргіштері кері байланысы бар күшейткіштерге негізделген. Олар қарсылықтың шамасын, түрін және сипатын өзгерте алады. Олар кейбір сигналдарды өңдеу құрылғыларында қолданылады. Арнайы класс генераторлардың барлық түрлерінен және олармен байланысты құрылғылардан тұрады.

4. Сандық құрылғылар

Сандық – өлшеу ақпаратының дискретті сигналдарын автоматты түрде генерациялайтын және цифрлық түрде көрсеткіштерді беретін өлшеу құралдары. астында дискреттімәндері N импульс санымен өрнектелетін сигналдарды түсіну. Дискретті сигналдар арқылы ақпаратты бейнелеу ережелерінің жүйесі код деп аталады. Дискретті сигналдар, үздіксіз сигналдардан айырмашылығы, таңдалған кодпен анықталатын мәндердің шектеулі санына ғана ие болады.

Негізгі және міндетті функционалдық бірліктерэлектрондық цифрлық өлшеу құралдары аналогты-цифрлық түрлендіргіштер болып табылады, онда өлшенетін аналогы, т.б. уақыт бойынша үздіксіз Х физикалық шама автоматты түрде эквивалентті цифрлық кодқа түрлендіріледі, сондай-ақ қабылданған кодтық сигналдар N көрнекі қабылдауға ыңғайлы ондық санау жүйесінің цифрлық символдарына түрленетін цифрлық оқу құрылғылары. Өлшеу нәтижесін ұсынудың цифрлық түрі аналогтымен салыстырғанда оқуды тездетеді және субъективті қателердің ықтималдығын айтарлықтай төмендетеді. Сандық өлшеу құралдарының көпшілігінде өлшенетін кіріс мәнінің шкаласын өзгертуге немесе оны басқа Y = f(x) мәніне түрлендіруге арналған алдын ала аналогтық түрлендіргіштер болғандықтан, таңдалған кодтау әдісіне ыңғайлырақ, жалпы жағдайда құрылымдық схема құрылғы сурет түрінде ұсынылған.

Цифрлық өлшеуіш құрылғының құрылымдық сұлбасы

Заманауи цифрлық аспаптарда секундына жүздеген немесе одан да көп түрлендірулер жасауға қабілетті аналогты-цифрлық түрлендіргіштер бар, бұл жылдам жүретін физикалық процестерді жазуға және зерттеу объектілерін компьютермен оңай интерфейске алуға мүмкіндік береді. Цифрлық құрылғылар цифрлық деректерді пайдалана отырып жұмыс істейтін технология эволюциясының жаңа кезеңі болып табылады.

Түсінікті болу үшін бірдей жағдайды қарастырайық - берілген өлшемдерге негізделген графикті құру керек. Құрылғы теңдеу жасамайды, ол графикті кішкене бөліктерге бөледі және белгілі деректерге сүйене отырып, әрбір бөлік үшін координаттарды есептейді. Содан кейін құрылғы әрбір бөлікті алынған координаталар бойынша сызады және мұндай кесінділердің өте көп болуына байланысты олар үздіксіз графикті көрсетеді. Сандық технология осылай жұмыс істейді.

5. Цифрлық аспаптардың аналогтық құралдардан негізгі артықшылықтары

Сандық сигнал өзінің электрлік қасиеттері бойынша (мысалдағыдай тон), аналогтық сигналға қарағанда ақпаратты беру мүмкіндігі жоғары. Сондай-ақ, цифрлық сигнал аналогтыға қарағанда үлкен қашықтыққа жіберілетін сигналдың сапасын төмендетпей жіберілуі мүмкін. Мысалы, 1s және 0s тізбегі ретінде берілетін үздіксіз дыбыс сигналын қатесіз қайта құруға болады, егер жіберу шуы 1s және 0s сәйкестендіруді болдырмау үшін жеткіліксіз болса, шамамен бір сағаттық музыканы CD дискісінде сақтауға болады 6 миллиард екілік цифрлар. Бұл, әсіресе, соңғы уақытта берілетін ақпараттың орасан зор өсуін (телевизор және радиоарналар санының артуы, телефон абоненттерінің санының артуы, Интернетті пайдаланушылар санының және Интернет желілерінің жылдамдығының артуы) ескере отырып, дұрыс.

Сандық жүйелерде ақпаратты сақтау аналогтық жүйелерге қарағанда оңайырақ. Цифрлық жүйелердің шуылға төзімділігі деректерді сақтауға және бүлінусіз алуға мүмкіндік береді. Аналогтық жүйеде қартаю және тозу жазылған ақпаратты нашарлатуы мүмкін. Сандық жүйеде жалпы кедергі белгілі бір деңгейден аспайтын болса, ақпаратты толығымен дәл қалпына келтіруге болады.

Компьютермен басқарылатын цифрлық жүйелерді бағдарламалық құралды пайдаланып, аппараттық құралдарды ауыстырмай-ақ жаңа мүмкіндіктерді қосу арқылы басқаруға болады. Көбінесе бұл бағдарламалық жасақтаманы жай ғана жаңарту арқылы өндірушінің қатысуынсыз жасалуы мүмкін. Бұл мүмкіндік өзгеретін талаптарға тез бейімделуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, аналогтық жүйелерде мүмкін емес немесе мүмкін болатын, бірақ өте жоғары шығындармен ғана күрделі алгоритмдерді қолдануға болады.

Сандық теледидар сигналын жіберген кезде, көрермен қабылдауы нашар аналогтық сигналдағыдай «бейне қарлы» сияқты ақауды енді көрмейді. Телеарналардың сандық берілісінде сурет сапасы тек жақсы болуы мүмкін немесе қабылдау нашар болса (яғни, иә немесе жоқ) сурет мүлде болмайды.

Телефон сөйлесулерін цифрлық түрде жіберуге келетін болсақ, мұнда жақсы сапада сыбырды да, айғайды да, төмен және жоғары тондарды беруге болады және телефон абоненттерінің қай қашықтықта орналасқаны маңызды емес.

Сандық технология әрқашан дәлдігі бойынша аналогтық технологиядан жоғары болды. Мысалы, аналогтық және цифрлық дыбыс жазу құрылғыларын салыстырайық. Егер сізге дауыстық ақпаратты жазу қажет болса, сандық құрылғы аналогтыға қарағанда тапсырманы жақсы орындайды. Бұл жазу сапасында байқалады. Аналогтық жазу құрылғысы ақпаратты соншалықты дәл шығармайды, ал сандық жазу құрылғысы қажетсіз шуды сүзеді және сәйкесінше дыбыс сенімдірек болады.

Сандық технология кішірек. Құрылғылар сандарды қосу және азайту амалдарын орындауға қабілетті микросұлбаларда құрастырылған, сондықтан олардың көлемі аз. Аналогтық құрылғылардан айырмашылығы, қазіргі заманғы құрылғылардың деректерін компьютерлер тез өңдей алады. Әрине, аналогтық деректерді компьютерге де орналастыруға болады, бірақ алдымен оларды «өз» цифрлық тіліне аудару керек.

Цифрлық технология үнемді және ұзақ қызмет етеді. Микрочиптер энергияны аз тұтынады ұзақ уақытдұрыс жұмыс істейді, ал механикалық жабдық тез істен шығады.

Сандық құрылғылар сонымен қатар мақтана алады:

· Шағын қате. Аналогтық құралдардың дәлдігі өлшеу түрлендіргіштерінің қателерімен, өлшеу механизмінің өзімен, шкала қателерімен және т.б.

· Жоғары өнімділік (уақыт бірлігіндегі өлшемдер саны);
Уақыт бойынша өзгеретін шамаларды өлшеу кезінде өнімділік маңызды рөл атқарады. Егер приориттерді көрсету жоғары жылдамдықты қажет етпесе, олармен жұмыс істейтін оператордың мүмкіндіктері шектеулі болса, онда, керісінше, цифрлық құрылғылар жиі қосылатын компьютерлердің көмегімен ақпаратты өңдеу кезінде жылдамдықты талап ету маңызды болады.
· Өлшеу нәтижесін оқуда субъективті қателіктің болмауы - адамның көру қабілетінің сипаттамаларына байланысты, параллаксқа байланысты, көздің рұқсат ету қабілетіне байланысты субъективті қателер.

6. Сандық сүзгі

Сандық сүзгі – электроникада, осы сигналдың белгілі бір жиіліктерін бөлектеу және/немесе басу үшін цифрлық сигналды өңдейтін кез келген сүзгі. Сандық сүзгіден айырмашылығы, аналогтық сүзгі аналогтық сигналмен, оның қасиеттерімен айналысады дискретті емес, сәйкесінше тасымалдау функциясы оның құрамдас элементтерінің ішкі қасиеттеріне байланысты.

Цифрлық сүзгілердің аналогтарға қарағанда артықшылықтары:

· Жоғары дәлдік (аналогтық сүзгілердің дәлдігі элементтердің рұқсат етілуімен шектеледі).

· Тұрақтылық (аналогтық сүзгіден айырмашылығы, тасымалдау функциясы элементтердің сипаттамаларының дрейфіне байланысты емес).

· Конфигурацияның икемділігі, өзгертудің қарапайымдылығы.

· Ықшамдық - өте төмен жиіліктегі аналогтық сүзгі (мысалы, герцтің фракциялары) өте көлемді конденсаторлар немесе индукторлар қажет етеді.

Бірақ кемшіліктер де бар:

· Жоғары жиілікті сигналдармен жұмыс істеу қиындықтары. Жиілік диапазоны Nyquist жиілігімен шектеледі, ол сигналды таңдау жиілігінің жартысына тең. Сондықтан аналогтық фильтрлер жоғары жиілікті сигналдар үшін қолданылады немесе егер жоғары жиіліктерде пайдалы сигнал болмаса, олар алдымен аналогтық фильтр арқылы жоғары жиілікті компоненттерді басады, содан кейін сигналды цифрлық фильтрмен өңдейді.

· Нақты уақыт режимінде жұмыс істеудің қиындығы - есептеулер іріктеу кезеңінде аяқталуы керек.

· Жоғары дәлдік пен жоғары жылдамдықты сигналдарды өңдеу қуатты процессорды ғана емес, сонымен қатар жоғары дәлдіктегі және жылдам аналогты-цифрлық түрлендіргіштер түріндегі қосымша, мүмкін қымбат тұратын аппараттық құралдарды қажет етеді.

7. Аналогты-сандық түрлендіргіш

Әдетте, аналогты-сандық түрлендіргіш болып табылады электрондық құрылғы, кернеуді екілік сандық кодқа түрлендіру. Дегенмен, сандық шығысы бар кейбір электрондық емес құрылғыларды да осы түрге жатқызу керек, мысалы, бұрыш-код түрлендіргіштерінің кейбір түрлері. Ең қарапайым бірразрядты екілік түрлендіргіш – компаратор.

ADC ажыратымдылығы- осы құрылғы түрлендіруге болатын аналогтық сигнал шамасының ең аз өзгерісі оның разрядтық сыйымдылығымен байланысты. Шуды есепке алмай бір рет өлшеу кезінде рұқсат түрлендіргіштің разрядтық сыйымдылығымен тікелей анықталады.

ADC сыйымдылығытүрлендіргіш шығыста шығара алатын дискретті мәндердің санын сипаттайды. Екілік құрылғыларда битпен өлшенеді, үштік құрылғыларда тритпен өлшенеді. Мысалы, екілік 8-биттік түрлендіргіш 256 дискретті мәндерді (0...255) шығаруға қабілетті, өйткені . 8-биттік үштік 6561 дискретті мәндерді шығаруға қабілетті, өйткені .

Түрлендіру жиілігіәдетте секундына санау арқылы көрсетіледі. Заманауи ADC сыйымдылығы 24 битке дейін және түрлендіру жылдамдығы секундына миллиард операцияға дейін болуы мүмкін (әрине, бір уақытта емес). Жылдамдық пен разрядтық сыйымдылық неғұрлым жоғары болса, қажетті сипаттамаларды алу қиынырақ, түрлендіргіш соғұрлым қымбат және күрделірек. Түрлендіру жылдамдығы мен бит тереңдігі бір-бірімен белгілі бір түрде байланысты және біз жылдамдықты жоғалту арқылы тиімді түрлендіру бит тереңдігін арттыра аламыз.

Кванттау шуы- аналогтық сигналды цифрлау кезінде пайда болатын қателер. Аналогты-цифрлық түрлендіру түріне байланысты олар сигналды дөңгелектеу (белгілі бір цифрға) немесе сигналды қысқарту (төменгі ретті цифрларды алып тастау) есебінен туындауы мүмкін.

1% қателікпен 100 кГц синусоидалы сигналды таңдауды қамтамасыз ету үшін ADC түрлендіру уақыты 25 нс болуы керек. Сонымен қатар, мұндай жоғары жылдамдықты ADC көмегімен спектр ені шамамен 20 МГц болатын сигналдарды іріктеуге принципті түрде мүмкін болады. Осылайша, құрылғының өзі арқылы сынама алу ADC жылдамдығы мен сынама алу кезеңі арасындағы талаптар арасындағы айтарлықтай сәйкессіздікке әкеледі. Бұл сәйкессіздік 2...3 реттік шамаға жетуі мүмкін және сынама алу процесінің құны мен күрделілігін айтарлықтай арттырады, өйткені тіпті тар жолақты сигналдар үшін ол жеткілікті жоғары жылдамдықты түрлендіргіштерді қажет етеді. Жылдам өзгеретін сигналдардың салыстырмалы түрде кең класы үшін бұл мәселе диафрагма уақыты қысқа болатын үлгі алу және ұстау құрылғыларын пайдалану арқылы шешіледі.

8. Сандық және аналогты көшіру

90-жылдардың аяғынан бастап үлкен форматты көшіру машиналары мен инженерлік жүйелер нарығында аналогтық технологиядан цифрлық технологияға өтудің айқын үрдісі байқалды. Қазіргі уақытта өндірушілердің көпшілігі өнім желісін өзгертті. Олардың көпшілігі аналогты көшіру машиналарын шығарудан мүлдем бас тартты.

Цифрлық технологияға тенденция толығымен түсінікті. Біріншіден, заман талабына сай, бәсекеге қабілетті болғысы келетін көптеген кәсіпорындар құжат айналымын электронды түрге көшіру мәселесін шешуде. Екіншіден, серіктестер мен тапсырыс берушілер алдында кәсіпорынның имиджін айқындайтын құжаттардың сапасына қойылатын талаптар артып келеді.

Осыған байланысты көп функциялы цифрлық технологияның аналогтық технологиядан айтарлықтай артықшылығы бар, бұл ең алдымен цифрлық және аналогтық көшіру принциптерінің өзіне байланысты.

Артықшылықтары:

· Компьютерге қосылу мүмкіндігі

· Цифрлық технология құжаттарды көшіріп қана қоймай, сонымен қатар компьютерден файлдарды басып шығаруға, сонымен қатар түпнұсқаларды сканерлеуге және оларды электронды түрге түрлендіруге, мысалы, электронды мұрағатта сақтауға болады. Аналогтық құрылғылар тек көшіре алады.

· Көшіру сапасы

· Цифрлық технология жоғары сапалы көшірмелерді алуға мүмкіндік береді, себебі құрылғының жадына сканерленген файлды сандық өңдеуге болады. Ең пайдалы қолданбаБұл опция сызбаларды көшіру кезінде фонды тазалау болып табылады. Сонымен қатар, сандық камералар фото режимін қолдайды және сұр және жартылай реңктердің реңктерін әлдеқайда жақсырақ көрсетеді. Түсті кескіндерді көшіру кезінде сандық машиналар әртүрлі түстерді сұр түстің әртүрлі реңктерінде басып шығару арқылы оларды ажырата алады.

· Бұған қоса, цифрлық технология түпнұсқадан шағылған жарықты фото барабанға өткізетін оптиканы қолданбайды. Аналогтық құрылғыларға арналған бұл оптика тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, өйткені ол шаң жинайды, бұл да басып шығару сапасына әсер етеді.

· Кең функционалдылық

· Түпнұсқаны цифрлық өңдеу көшірмелердің сапасын жақсартуға ғана емес, сонымен қатар түпнұсқаны түрлендіруге мүмкіндік береді, мысалы, масштабтау, инверсияны қолдану, негатив және т.б.

· Сенімділік

· Цифрлық технологияның жоғары сенімділігі оптиканың және үнемі өзгертуді қажет ететін артқы жарық шамының болмауымен ғана емес, сонымен қатар репликацияның басқа әдісімен де байланысты. Аналогтық машинада басып шығаруды орындаған кезде түпнұсқаны сканерлеу бағытында тартып қана қоймай, сонымен қатар бастапқы позициякелесі көшірменің алдында. Сандық машина түпнұсқаны бір рет береді, оны есте сақтайды, содан кейін көшірмелерді шығарады, көшірмелерді жадтан басып шығарады.

9. Сандық және аналогты музыкалық аппаратура

Ұзақ уақыт бойы, біздің цифрлық технология заманында, біз сандық аппараттық ресурстардың аналогтық ресурстармен салыстырғанда қаншалықты ыңғайлы екендігі туралы ойлауды тоқтаттық. Негізінде, аналогтық жабдықтан цифрлық жабдыққа көшу енді ғана басталып жатқанда, қолданудың қарапайымдылығы, техникалық артықшылықтары және керісінше, аналогтан цифрдың кемшіліктері туралы көптеген пікірталастар болды. Бірақ қазір, мезгіл-мезгіл, бұл сұрақ әртүрлі жағдайларда, әртүрлі дыбыс жазу студияларында да, клубтарда да туындайды. Цифрлық жабдықтың аналогтан қандай артықшылығы бар және цифрлық ескі дизайннан қалай төмен?

Алдымен дыбысты цифрландыруға негізделген принциптер туралы қысқаша сөйлесейік.

Аналогты дыбысты сандық түрлендіру үшін аналогты-цифрлық түрлендіргіштер бар; Түрлендіру келесідей жүзеге асады: сандық құрылғы аналогтық сигналдың амплитудасын секундына бірнеше рет өлшейді және осы өлшемдердің нәтижелерін сандар түрінде тікелей шығарады. Сонымен бірге өлшеу нәтижесі үздіксіз электрлік сигналдың дәл аналогы емес. Сәйкестіктің толықтығы өлшемдер санына және олардың дәлдігіне байланысты. Өлшемдерді алу жиілігі дискретизация жылдамдығы деп аталады, ал амплитудалық өлшемдердің дәлдігі өлшеу нәтижесін көрсету үшін пайдаланылатын биттердің санын көрсетеді. Бұл параметр бит тереңдігі болып табылады.

Сонымен, аналогтық сигналды цифрлық сигналға түрлендіру екі кезеңнен тұрады: беделін түсірууақыт бойынша және кванттауамплитудада (нивелирлеу). Уақыт бойынша дискредиттеу сигналдың тең уақыт аралығымен алынған оның көрсеткіштерінің (үлгілерінің) қатарымен ұсынылатынын білдіреді. Мысалы, таңдау жиілігі (көбінесе дискретизация жылдамдығы деп аталады) 44,1 кГц деп айтсақ, бұл сигнал секундына 44 100 рет таңдалады дегенді білдіреді. Әдетте, аналогтық сигналды цифрлық сигналға түрлендірудің бірінші кезеңінде (цифрландыру) негізгі мәселе аналогтық сигналдың жиілігін таңдау болып табылады, өйткені түрлендіру нәтижесінің сапасы осыған тікелей байланысты. Адам еститін жиілік диапазоны 20-дан 20 000 Гц-ке дейін деп саналады және аналогтық сигнал оның үлгілерінен дәл қайта құрылуы үшін дискретизация жиілігі максимумнан кемінде екі есе көп болуы керек. дыбыс жиілігі. Осылайша, егер кейіннен цифрлық түрге түрленетін нақты аналогтық сигналда 0 кГц-тен 20 кГц-ке дейінгі жиілік құраушылары болса, онда мұндай сигналдың дискретизация жиілігі 40 кГц кем болмауы керек. Дискредиция процесінде аналогтық дыбыстың жиілік спектрі өте маңызды өзгерістерге ұшырайды. Дискрециядан кейін салыстырмалы түрде төмен жиілікті бастапқы аналогтық сигнал амплитудалары әртүрлі және бірнеше мегагерцке дейінгі өте кең спектрі бар өте тар импульстердің дәйекті уақыт қатары болып табылады. Сондықтан дискредиттелген сигналдың спектрі бастапқы аналогтық сигналдың спектрінен әлдеқайда кең. Осыдан қорытынды: ең қолайлы цифрландыру дискредитацияның жоғары жиілігінде және жоғары разрядтық тереңдікте орын алады.

Аналогтық жабдықтың жұмыс принциптері электр тізбегіндегі сигналдың үздіксіздігіне негізделген. Өндіріс технологияларының аналогтық технологиядан цифрлық технологияға көшу себебі, ең алдымен, дыбыс сапасын жақсарту, сақтау, жұмыс процесін автоматтандыру қажеттілігі болды. Бірақ сонымен бірге цифрландыру процесінен кейін бастапқы сигналдың қысылуына байланысты CD жалпы дыбыс сапасы жағынан винилге қарағанда төмен, өйткені аналогты жазу кезінде бастапқы сигналдың жиілік диапазоны іс жүзінде ешқандай өзгеріске ұшырамайды (шуды азайту үшін сияқты) , бұл ойыншылардағы инелерге де байланысты). Сондықтан кәсіпқойлар компакт-дискілерден винил дыбысын жақсы көреді.

10. Цифрлық құрылғылардың кемшіліктері

Жаппай өндірісте өте маңызды болуы мүмкін сандық технологияның кемшіліктеріне тағы бірнеше сөз арнағым келеді.

Кейбір жағдайларда сандық тізбектерсол тапсырманы орындау үшін аналогқа қарағанда көбірек қуатты пайдаланыңыз, көбірек жылу шығарады, бұл схема күрделілігін арттырады, мысалы, салқындатқышты қосу арқылы. Бұл оларды батареямен жұмыс істейтін портативті құрылғыларда пайдалануды шектеуі мүмкін.

Мысалы, Ұялы телефондаржиі базалық станциядан радиосигналдарды күшейту және реттеу үшін төмен қуатты аналогтық интерфейсті пайдаланыңыз. Дегенмен, базалық станция қуатты қажет ететін, бірақ жоғары икемді бағдарламалық құралмен анықталған радиожүйені пайдалана алады. Мұндай базалық станцияларды жаңа ұялы байланыс стандарттарында қолданылатын сигналдарды өңдеу үшін оңай қайта бағдарламалауға болады.

Цифрлық схемалар кейде аналогтыққа қарағанда қымбатырақ.

Сондай-ақ аналогтық сигналды цифрлық сигналға түрлендіру кезінде ақпарат жоғалуы мүмкін. Математикалық тұрғыдан бұл құбылысты дөңгелектеу қатесі ретінде сипаттауға болады.

Кейбір жүйелерде сандық деректердің бір бөлігінің жоғалуы немесе бүлінуі деректердің үлкен блоктарының мағынасын толығымен өзгертуі мүмкін.

Әдебиеттер тізімі

аналогтық цифрлық сигнал құрылғысы

1. Хоровиц П., Хилл В. Схеманы жобалау өнері. 3 томда: Т. 2. Транс. ағылшын тілінен - 4-бас., қайта қаралған. және қосымша – М.: Мир, 1993. – 371 б.

Hanzel G.E. Сүзгілерді есептеуге арналған анықтамалық. АҚШ, 1969. / Аударма. ағылшын тілінен, ред. А.Е. Знаменский. М.: Сов. радио, 1974. – 288 б.

. «Сандық сигналды өңдеу». Л.М. Голденберг, Б.Д. Матюшкин - М.: Радио және байланыс, 1985 ж

Бірюков С.А. MOS интегралды схемаларындағы цифрлық құрылғылар / Бирюков С.А.-М.: Радио және байланыс, 2007.-129 б.: илл. - (Бұқаралық радиокітапхана; 1132-шығарылым).

Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е. Өнеркәсіптік электроника / Ред. проф. В.А. Лабунцова. - М.: Энергоатимиздат, 1988 ж.

Shkritek P. Аудио схемаларға арналған анықтамалық нұсқаулық: Аударма. неміс тілінен – М. Мир, 1991. - 446 б.: сырқат.

Шило В.Л. Танымал сандық чиптер: Анықтамалық / Шило В.Л.-М.: Металлургия, 2008.-349 б. - (Бұқаралық радиокітапхана; 1111-шығарылым).

Голденберг Л.М. Импульс және сандық құрылғылар: Университеттерге арналған оқулық / Голденберг Л.М.-М.: Коммуникация, 2009.-495 б.: илл..-Библиография: б. 494-495.

Букреев И.Н. Цифрлық құрылғылардың микроэлектрондық схемалары / Букреев И.Н., Мансуров Б.М., Горячев В.И. - 2-ші басылым, қайта қаралған. және қосымша..-М.: Сов. радио, 2008.-368 б.

0

Ықтималдық логика деп аталатын нәрсені қолданатын ғылыми мақалалар (мысалы, Чакрапани және Палем) және құрылғылар (мысалы, Lyric) бар. Менің ойымша, мұндай құрылғының шығыстары кейбір кірістерді ескере отырып, кейбір ықтималдық үлестіріміне жақындайды. Бұл құрылғылар мен аналогтық сигналдардың айырмашылығы неде? Сонымен, бұл құрылғылар әлі де сандық, аналогтық, аралас сигнал болып саналады ма?

• 1 жауап

Сұрыптау:

Белсенділік

0

Бұл мақала жаңа (ықтималдық) логикалық логиканы сипаттайтын сияқты және ол іске асыру туралы емес. Мен жай ғана қағазды қарап отырдым, бірақ бұл сол теориялардың тағы бірі сияқты. Айтпақшы, ықтималдық логикасының сізге классикалық логика беретін нәрсені бермеуінің қарапайым себебі бар, атап айтқанда, олар ақиқат функционалды емес (яғни, A және B мәні тек А мәніне және мәнге тәуелді емес. B).

Мұндай нәрсені чипте жүзеге асыруға келетін болсақ: менің ойымша, екеуі де мүмкін. Егер сіз мұны цифрлық түрде жасасаңыз, онда сіз ықтималдықтарды есептейсіз және процессорда кейбір кодты іске қоса аласыз. Мен аналогтық енгізулер туралы білмеймін, бірақ менің ойымша, кез келген негізгі аналогтық компонент (транзистор, операциялық жүйет.б.) Кернеулер мен токтарға кейбір негізгі арифметикалық амалдарды орындау ретінде қарастыруға болады. Үлгі Колмогоровтың ықтималдық заңдарын ұстанатын немесе жақындататын қорытындыларды шығара ма, бұл басқа мәселе, бірақ менің ойымша, бұл мүмкін және мүмкін болды.

Дыбыстық сигналдарды беруге, өңдеуге және сақтауға арналған цифрлық жүйелердің негізгі кемшіліктеріне мыналар жатады:

1) жиілік жолағын кеңейту. Аналогтық сигналдарды жіберу үшін бастапқы сигналдан артық емес жиілік диапазоны қажет. Цифрлық сигналдардың өтуі үшін өткізу қабілеттілігін кеңейту қажеттілігі үлгілердің екілік код комбинациялары түрінде ұсынылуымен анықталады, оларды беру кезінде код комбинациясының әрбір биті жеке импульс ретінде көрсетіледі. Сондықтан цифрлық сигналды көрсетудің негізгі кемшіліктерінің бірі – жоғары талаптар өткізу қабілетібайланыс арналары мен сақтау сыйымдылығы;

2) аналогты-сандық түрлендіру. ADC енгізу кезінде олар кванттау деңгейлері мен дискретизация жылдамдығының санын көбейту арқылы қол жеткізілетін цифрлық түрдегі бастапқы сигналды көрсету дәлдігі мен цифрлық сигналды беру үшін қажетті өткізу қабілеттілігін кеңейту дәрежесі арасындағы ымыраға ұмтылады, немесе сақтау үшін қажетті сақтау сыйымдылығы. Бұл жеткілікті ADC дыбыс сигналдары үшін әдеттегі тәжірибе жоғары дәрежепайдалану арқылы үлгідегі биттердің санын кейіннен азайту арқылы дәлдік (1 үлгіге шамамен 16 бит) әртүрлі схемаларцифрлық қысу;

3) уақытты синхрондау қажеттілігі. Синхрондау қандай мән берілгенін шешу үшін кіріс сигналды санау керек уақыттарды анықтайды. Сигналдарды оңтайлы анықтау үшін импульстік генератор желіден келетін импульстердің уақытымен синхрондалу керек. Желі бірнеше коммутациялық станциялардан құралған және ішкі және жалпы желілік синхрондау мәселелерін шешу қажет болған жағдайда мәселе қиындайды;

4) қолданыстағы аналогтық құрылғылармен үйлеспеушілік. Сандық жабдық, мысалы, жергілікті телефон желілерінде қолданылатын, желінің қалған бөлігімен міндетті түрде стандартты аналогтық «интерфейсті» қамтамасыз етеді. Сондықтан, барлық желілер толығымен цифрландырылмайынша, цифрлық телефон жүйелерінің сигнал сапасы мен «дауыссыз» қызметтерді көрсету бойынша максималды артықшылықтарына қол жеткізу іс жүзінде мүмкін емес.

Дыбыстық сигналдарды өңдеуге, беруге және сақтауға арналған цифрлық жүйелердің негізгі техникалық артықшылықтары мыналар болып табылады:

1) сигналды регенерациялау мүмкіндігі. Цифрлық жүйенің басты артықшылығы мынада: хабарды беру кезінде сызықтық жолда қатенің пайда болу ықтималдығын электр беру желілерінің аралық нүктелеріне регенераторларды енгізу арқылы өте аз етуге болады. Арнадағы бұрмалану қабылдау қателеріне әкелетін деңгейге жеткенге дейін аралық түйіндер цифрлық сигналдарды анықтайды және қалпына келтіреді, яғни. бұл бұрмалаулардың әсері жоққа шығарылады. Керісінше, аналогтық жүйелерде сигнал бір тораптан екіншісіне өткенде шу мен бұрмалану жиналады. Егер жобаланған цифрлық байланыс жүйесіндегі регенерация нүктелерінің саны арнадағы қателерді жою үшін жеткілікті болса, онда байланыс желісіндегі жіберу сапасы тарату жүйесімен емес, сигналды цифрлық түрге түрлендіру процесімен ғана анықталады. ;

2) сигнал-шу қатынасының (кедергі) төмен мәндерінде жұмыс істеу мүмкіндігі. Аналогтық желілерде дыбыстық сигналдарды беру кезіндегі шу мен кедергі сигнал амплитудасы аз болған кезде үзілістер кезінде көбірек байқалады. Аналогтық желілерді жобалау мен пайдаланудағы негізгі мәселелердің тағы бірі, мысалы, телефонияда, сөйлеуді тасымалдайтын тізбектер арасындағы өтпелі кедергілерді жою қажеттілігі. Бір арнада сөйлесуде үзіліс болған кезде, ал екіншісі әсер етуші арна максималды қуат деңгейінде сигналды жіберетін кезеңдерде мәселе одан да өткір болады. Цифрлық жүйелерде үзілістер кезінде белгілі бір код комбинациялары беріледі және үзілістер кезінде берілетін сигналдардың қуат деңгейі пайдалы ақпаратты беру кезіндегідей болады. Цифрлық тарату кезінде сигналды регенерациялау тарату ортасындағы барлық дерлік шуды болдырмайтындықтан, бос арнаның шуы (үзіліс кезінде) тарату желісімен емес, тек кодтау процесімен анықталады. Осылайша, үзілістер аналогтық жүйелердегідей шудың максималды деңгейін анықтамайды, ал төмен деңгейлі өтпелі процестер цифрлық регенераторларда немесе қабылдағыштарда регенерация процесінде жойылады.

Цифрлық тарату желілері кодтау әдісіне (сигналдың қабылданған мәніне) байланысты 15-25 дБ ретті сигнал-шу қатынасы мәндерімен байланыс арналары бойынша хабарламаларды іс жүзінде қатесіз жіберу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. -аналогтық желіде бір терминалдық құрылғыдан екіншісіне жіберу кезінде шу коэффициенті жергілікті және халықаралық байланыс желілері үшін сәйкесінше 46 және 40 дБ құрайды), бұл төмен қабылдау жағдайында пайдаланған кезде аналогтармен салыстырғанда цифрлық жүйелердің бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз етеді. сигнал деңгейлері және өтпелі кедергілердің болуы;

3) бақылау ақпаратын берудің қарапайымдылығы. Басқару ақпараты негізінен сандық сипатқа ие және сондықтан цифрлық тарату жүйесіне оңай енгізілуі мүмкін. Басқару ақпаратын цифрлық жолға енгізу әдісіне қарамастан (уақытқа бөлу мультиплексирлеу, арнайы басқару кодының комбинацияларын енгізу) жіберу жүйесіне қатысты басқару ақпараты ақпараттық хабарламалардан ажыратылмайтын болып шығады. Керісінше, аналогтық тарату жүйелерінің басқару ақпаратын беру мүмкіндіктері аз, көбінесе өте шектеулі, бұл басқару сигналының пішімдерінің көптеген әртүрлі түрлерінің пайда болуына және осы форматтарды тану мен түрлендіруге арналған құрылғыларды жобалау қажеттілігіне әкелді;

4) қызметтердің басқа түрлеріне бейімделу. Дауыстық ақпаратты беруге арналмаған байланыстың басқа түрлерін ұйымдастыру үшін аналогтық желіні, мысалы, телефон желісін пайдалану сөйлеу сигналын беру шарттарына (атап айтқанда, жиілікті сақтау) бейімделу үшін арнайы шараларды қажет етуі мүмкін. 4 кГц диапазонға дейін). Керісінше, цифрлық жүйеде кез келген хабарлама бар стандартты формат, беру жүйесінде алынған. Осылайша, тасымалдау жүйесі жіберілетін ақпараттың түрін талдауға міндетті емес және ол қызмет ететін жүктеменің сипатына жалпы немқұрайлы қарауы мүмкін;

5) цифрлық сигналды өңдеу. Сигналдарды өңдеу әдетте олардың сипаттамаларын жақсартатын немесе түрлендіретін сигналдардағы осындай операцияларды білдіреді. Цифрлық сигналды өңдеудің негізгі артықшылықтары мыналар:

Бағдарламалану мүмкіндігі. Бір негізгі құрылымсандық жадтағы айнымалы алгоритмдік немесе параметрлік сипаттамасымен әртүрлі типтегі сигналдарды өңдеу үшін пайдалануға болады;

Бөлісу. Бір цифрлық сигналды өңдеу құрылғысы әр процестің аралық нәтижелерін жедел жадта (ЖЖҚ) сақтау және қандай да бір циклдік тайм-бөліс тәсілімен сигнал тізбегін өңдеу арқылы көптеген сигналдарды өңдеу үшін пайдаланылуы мүмкін;

Автоматты басқару. Цифрлық деректер цифрлық сигналды өңдеу құрылғысының кірісі мен шығысында қолданылатындықтан, құрылғының дұрыс жұмыс істеуін оның шығысындағы жауапты жадта жазылған деректердің белгілі бір сынақ тізбегімен салыстыру арқылы стандартты түрде тексеруге болады;

Жан-жақтылық. Цифрлық сигналды өңдеу цифрлық логикалық схемалар арқылы жүзеге асырылатындықтан, өңдеу процесі аналогтық пішінде жүзеге асыру мүмкін емес немесе мүмкін емес көптеген әртүрлі функцияларды қамтуы мүмкін.

Сигналдарды өңдеуге байланысты және цифрлық өңдеуде тиімдірек жүзеге асырылатын операциялардың мысалдары: белгілі бір жиіліктерді анықтау (генерациялау), күшейту (әлсірету), түзету, сүзу, компандирование, әртүрлі хабарлама форматтарын түрлендіру;

6) Топ құрудың қарапайымдылығы. Топ құру әдістерінің (көп арналы сигнал беру) мәні мынада: әртүрлі ақпарат көздерінен келетін хабарламалар топтық сигналды құру үшін біріктіріліп, байланыс желісі арқылы беріледі. Аналогтық байланыс жүйелерін пайдаланған кезде, әдетте, жүйенің әрбір арнасы ені жиілікке тең немесе одан көп жиілік диапазонының белгілі бір бөлімімен қамтамасыз етілетін арналардың жиілікті бөлу принципі (FDM) пайдаланылады. жазылушы арнасының диапазоны. Әдетте арналарды уақыт бойынша бөлу (ТДБ) принципі бойынша құрылған сандық көп арналы байланыс жүйелерінде сигналдар әр көзден сигналдарды беру кезінде сызықтық жолдың толық жиілік жолағын пайдалана отырып, әртүрлі хабарлама көздерінен байланыс желісі бойынша кезектесіп беріледі.

FDM жабдығы, әдетте, аналогты-цифрлық түрлендіру құны ескерілгенде де, TDM жабдығына қарағанда қымбатырақ. Айта кету керек, TRC көмегімен топтық аналогтық сигналдарды қалыптастыру да қарапайым түрде жүзеге асырылады, алайда, TRC бар аналогтық жүйелердің кемшілігі тар аналогтық импульстердің кедергілерге, бұрмалауға, айқаспаға және таңба аралықтарына сезімталдығына байланысты олардың төмен шуға төзімділігі болып табылады. кедергі;

7) жіктеудің қарапайымдылығы. Шифрлау өте көп еңбекті қажет ететін тапсырма болып табылатын және шифрлаудың сенімділігі жиі жеткіліксіз болатын аналогтық хабарламалардан айырмашылығы, цифрлық ағынды шифрлау және дескрамблингті жүзеге асыру қарапайым және тиімді.

Сандық берілістің (аналогтан артық) көптеген артықшылықтарын сандық жазуға да жатқызуға болады. Бұл артықшылықтардың біріншісі - жазу кезінде ойнату сапасын анықтау және цифрлық түрде жазылған ақпаратты мезгіл-мезгіл көшіру (қайта жаңғырту) арқылы бұл сапаны шексіз сақтау мүмкіндігі, аналогты жазу кезінде бұл мүмкін емес.

Цифрлық сақтау жүйелерінің тағы бір артықшылығы аналогтық тасымалдаушылармен салыстырғанда сигнал-шу қатынасы төмен сапалы (сызықты емес) жазу құралдарын пайдалану мүмкіндігі болып табылады. Нәтижесінде цифрлық ойнату құрылғылары электронды өнімдер мен жазу құралдарының құнының төмендеуіне байланысты тұтынушылар үшін экономикалық жағынан тартымды болады.

8) Дыбыстық сигналдарды, әсіресе сөйлеуді талдау және синтездеу сөйлеуді цифрлық түрге ауыстырумен тығыз байланысты кең таралған зерттеу саласы. Ең төменгі бит жылдамдықтарында жұмыс істейтін кейбір сөйлеу кодтары мен декодерлері сандық түрдегі сөйлеу сигналдарын талдау мен синтездеудің белгілі бір дәрежесін қамтиды.

9) басқа құрылғылармен (ең алдымен цифрлық құрылғылармен) жоғары сенімділік пен интеграция дәрежесі, компьютермен өзара әрекеттесу қарапайымдылығы.

DSP-ті енгізу әр түрлі байланыс түрлерінде, атап айтқанда сымсыз байланыста өте жылдам қарқынмен жүріп жатыр. Мұндай құралдарға автоматты телефон станцияларына арналған цифрлық қосқыштар, дауысты басқару жүйелеріндегі сөзді тану құралдары, телефон және ұялы радиотелефондық байланыс жүйелеріндегі сөзді кодтау және арналарды мультиплекстеу құралдары, бейнетелефониядағы кескінді қысу құралдары, рұқсатсыз кіруден ақпаратты қорғау құралдары жатады. 3G буынының байланыс жүйелеріне қойылатын жаңа техникалық талаптар жоғары жиілік диапазонын (2-3 ГГц) пайдалануды, арна мен пакет өткізу қабілеттілігін арттыруды және деректерді берудің жоғары жылдамдығын (2 Мбит/с дейін) қамтиды. Жаңа буын мобильді терминалдары аудио/бейне ақпаратпен алмасу мүмкіндігімен толық Интернетке қолжетімділікті қамтамасыз етуі керек.

Цифрлық сигнал процессорлары (DSP) негізіндегі үдеткіштер компьютердің өнімділігін шама ретімен немесе одан да көп жоғарылатады және аналогтық кіріс/шығыс интерфейстерімен бірге олар ДК-ны акустикадағы, радиолокациялық, телерадио хабарларын таратудағы мәселелерді шешуге арналған жұмыс станциясына айналдырады. медицина және т.б. Көптеген жолдармен бұл мүмкіндіктер тиімді өңдеу DSP негізіндегі аппараттық схемалардағы сөйлеу, аудио және бейне ақпарат компьютерлік технологияларды пайдалануда сапалы секіріс жасауға мүмкіндік берді.

Электроника әлемінде қуат бөлімінде серволар жиі қолданылады. әртүрлі құрылғыларжәне механизмдер. Барлық серволарды екі топқа анық бөлуге болады - цифрлық және аналогтық серволар.

Бүгін біз микроконтроллерлер үшін бағдарламалық жасақтаманы әзірлеудің ең танымал құралдарының бірі ArduinoIDE бағдарламалық қамтамасыз етудің стандартты пакетіне кіретін Servo кітапханасы басқаратын серволардың әрбір түрінің артықшылықтары мен кемшіліктерін қарастырамыз.

Сандық және аналогтық сервоқозғалтқыштың айырмашылығы

Осыдан оншақты жыл бұрын серволардың басым көпшілігі аналогтық серволар болды, бірақ қазір цифрлық серволар барған сайын танымал бола бастады. Сырттай, бұл екі түрдегі серволар бір-бірінен ерекшеленбейді, олардың барлық айырмашылықтары ішкі электроникада жатыр;

Аналогтық серволарда әдетте резисторлар мен конденсаторлар сияқты аналогтық элементтермен конфигурацияланған арнайы чип болады, ал цифрлық серволарда кристалдық осцилляторы және микробағдарламасы бар микроконтроллер бар, соның нәтижесінде цифрлық серволар аналогтық серволарға қарағанда жоғары жиіліктегі сигналды сезіне алады.

Кейбір жетілдірілген серволарда микробағдарламаны жаңарту, ДК-ден басқару мүмкіндігі бар ... Бірақ негізгі айырмашылық әлі де электроникада, ал қалған механикалық компоненттер, мысалы, қозғалтқыш пен беріліс қорабы бірдей болуы мүмкін.

Басқару сигналын әртүрлі типтегі серволармен өңдеу

ArduinoServo - Arduino контроллерімен сервоқозғалтқыштардың дәл жұмысын қамтамасыз ететін ArduinoIDE пакетіне арналған арнайы кітапхана. Серволар Arduino контроллерінен келетін ақпаратты қалай қабылдайтынын қарастырайық. Сервомотор, оның түріне қарамастан, контроллерден басқару сигналын алады.

Егер бұл аналогтық сервомотор болса, онда жаңа сигнал келгенде, ол ағымдағы позициямен салыстырылады (ол потенциометрдің көмегімен танылады), содан кейін қажет болған жағдайда сигнал түрлендіріліп, білікті жылжытатын қозғалтқышқа жіберіледі. қажетті бұрышқа.

Аналогтық серво үшін стандартты сигнал параметрі 50 Гц (секундтың 1/50 бөлігі), яғни сервоның жауап беру уақыты 20 мкс-тен аз болуы керек. Осы уақыт аралығында теориялық тұрғыдан білік орны қандай да бір сыртқы әсерден өзгеруі мүмкін, сондықтан бұл кезең өлі аймақ деп аталады.

Цифрлық сервожетегі 300 Гц-ке дейінгі жиіліктегі басқару сигналын қабылдауға қабілетті, сондықтан сигналдың өзгеруіне тезірек жауап беруге қабілетті және аналогтық сервожетегімен салыстырғанда өте аз өлі аймаққа ие; Жылдамырақ және дәлірек микроконтроллер біліктің дәл орналасуына және білікті қажетті бұрышта дәл ұстауға мүмкіндік береді. Бұл серволар әдетте жоғары моментке ие.

Және дерлік жалғыз, бірақ маңызды кемшілігі - аналогтық сервомотормен салыстырғанда энергия тұтынудың жоғарылауы.

Сервожетектердің әртүрлі түрлеріне арналған арнайы қолданбалар

Сандық сервомоторлар аналогтармен салыстырғанда жақсартылған сипаттамаларды (жылдамдық, күш) көрсетеді, бірақ қуат тұтынуы мен құны жоғары.

Сандық сервожетекті кез келген дербес құрылғыға орнатсаңыз, оған қызмет көрсету құны артады, себебі сізге көбірек сыйымды (және қымбатырақ) батареяларды қосып, оларды қайта зарядтауға ресурстарды жұмсауға тура келеді. Батареялардың салмағы автономияны күрт төмендетеді.

Жалпы, сандық серволарды қолдануға тұрарлық, егер сіз қол жеткізгіңіз келсе:

• Жоғары орналасу дәлдігі (дәреженің фракцияларына дейін)
• Максималды ажыратымдылық
• Іс жүзінде көрінбейтін өлі аймақ
• Кіріс сигналына дереу дерлік жауап
• Біліктегі тұрақты күш

Бірақ жаңа сандық сервомотор үшін айтарлықтай соманы төлеуге тура келетінін ескерген жөн.

Сандық серволар жиі қолданылады:

• Қаптама машиналары
• Дрондарды басқару механизмдері
• Манипуляторлар
• Премиум радиомен басқарылатын модельдер

Артықшылықтары да, «цифрлық» кемшіліктері де жоқ аналогтық серволар келесі жағдайларда қолданылады:

• Көтеру механизмдері
• Металл өңдеу станоктары
• Қарапайым конвейер желілері

Бейнебақылау камераларында цифрлық технологияларды қолдану үнемі артып келеді. Сандық және аналогтық теледидардың айырмашылығын қарастырайық.
Кез келген процестің басы мен соңы аналогтық сигнал болып табылады. Аралық мәндерді сандық форматқа түрлендіруге болады, бұл көптеген артықшылықтарды ұсынады. Адамның сезім мүшелері (құлақ, көз, мұрын, тері және т.б.) тек үздіксіз аналогтық сигналға жауап береді.

Аналогты жүйелер

Аналогтық сигнал - жарық, дыбыс немесе кез келген басқа айнымалы сияқты физикалық процесті көрсететін үздіксіз электрлік кернеу сигналы. Аналогтық процесті түсіну оңай болғанымен, оның көптеген шектеулері бар.

Шу және кедергі

Барлық электрондық схемалар мен құрылғылар белгілі бір мөлшерде кездейсоқ шу шығарады. Сонымен қатар, сыртқы электромагниттік кедергілер де бар. Аналогтық сигнал үздіксіз функция болғандықтан, бұл шу мен кедергі сигналдың бір бөлігіне айналады және оны толығымен жою мүмкін емес. Шудың құрамдас бөліктері электр тізбектерінің санына қарай артады.

Бұрмалаулар

Аналогтық сигнал физикалық процесс пен оған сәйкес электр кернеуі арасындағы пропорционалдылыққа байланысты. Аналогтық тізбектердің көпшілігі сызықты емес, яғни шығыс сигнал кіріс сигналына дәл сәйкес келмейді. Әдетте бұл позицияны толығымен түзету мүмкін емес. Оның үстіне үлкен жүйеде бұл бұрмаланулар жинақталады. Барлық аналогтық тізбектерде температураның өзгеруі сияқты сыртқы факторлардың нәтижесінде сигнал деңгейіндегі аздаған өзгерістер орын алады. Оларды түзету мүмкін емес, өйткені олар сигналдардың өздерінен бөлінбейді.

Сандық жүйелер

Цифрлық жүйе күрделірек, бірақ аналогтық жүйеге қарағанда оның көптеген артықшылықтары бар.

Нақты бейнелеу

Аналогтық сигналды цифрлық сигналға түрлендіруден кейін оның параметрлерін оның өлшеміне қарамастан (сығу пайдаланылмаса) бүкіл жүйеде өзгеріссіз сақтауға болады. Бұл сандық жүйенің сыртқы шу мен кедергілерге қарсы иммунитетіне байланысты болады.

Ақпаратты жоғалтпай сигнал беру

Барлық сигнал беру жүйелері ең алдымен аналогты болып табылады және шу мен бұрмаланудың өзіндік проблемалары бар. Дегенмен, сандық сигналдарды қателерден қорғауға болады, бұл цифрлық сигналдарды бұрмалаусыз беруге мүмкіндік береді.

Процестің күрделілігі

Аналогтық жүйеде күрделі сигналды өңдеу процесінің әрбір қадамы әдетте бөлек схеманы қажет етеді. Цифрлық жүйеде бір орталық процессорды (CPU) сәйкесінше пайдаланып бағдарламалауға болады бағдарламалық қамтамасыз етуол әртүрлі қадамдарды орындай алады. Бұл сандық жүйеге көптеген басқа процестерді басқаруға мүмкіндік береді.

Төмен баға

Цифрлық жүйелерге арналған интегралды схемаларды (IC) өндіру аналогтық жүйелерге қарағанда әлдеқайда арзан.

Сандық сақтау сандық бейнені алғашқы қолданудың бірі болды. Сандық бейне сигналдарды жылдам іздеу арқылы жадта сақтауға болады. Бұл жад сонымен қатар кіріс сигнал пішіміне қарамастан сигналдарды әртүрлі пішімдерде көрсетуге мүмкіндік береді. Сигналдарды әртүрлі ажыратымдылық пен пішімдегі (PAL, NTSC және т.б.) көрсетуге болады.

Сандық бейнежүйелердің кемшіліктері

• Түсіну және жобалау қиынырақ
• Кең өткізу қабілеттілігін қажет етеді (бірақ, әртүрлі әдістерқысу бұл кемшілікті жеңеді).
• Цифрлық сигналдың бірте-бірте нашарлауы жоқ - тіпті кішкене қателік бүкіл кескінді бұрмалауы мүмкін.