Bildiğiniz ana sinyal türleri nelerdir? Dalga biçimleri. Ana sinyal türleri ve matematiksel açıklamaları

Radyo elektronik cihazlarının amacı, bildiğiniz gibi, elektrik sinyalleri şeklinde sunulan bilgilerin alınması, dönüştürülmesi, iletilmesi ve saklanmasıdır. Elektronik cihazlarda çalışan sinyaller ve buna bağlı olarak cihazların kendileri iki büyük gruba ayrılır: analog ve dijital.

analog sinyal- seviye ve zaman olarak sürekli olan bir sinyal, yani böyle bir sinyal herhangi bir zamanda mevcuttur ve belirli bir aralıktan herhangi bir seviye alabilir.

Nicelenmiş Sinyal- yalnızca niceleme seviyelerine karşılık gelen belirli nicelenmiş değerleri alabilen bir sinyal. İki bitişik seviye arasındaki mesafe niceleme adımıdır.

Örneklenmiş sinyal- değerleri yalnızca örnekleme anları olarak adlandırılan anlarda ayarlanan bir sinyal. Bitişik örnekleme noktaları arasındaki mesafe, örnekleme adımıdır. Sabitte, Kotelnikov teoremi uygulanabilir: burada sinyal spektrumunun üst sınırlayıcı frekansıdır.

dijital sinyal- seviyeye göre nicelenen ve zaman içinde ayrıklaştırılan bir sinyal. Bir dijital sinyalin nicelenmiş değerleri genellikle bir kodla kodlanır; örnekleme işlemi sırasında seçilen her örnek, sembolleri iki değere sahip olan karşılık gelen kod sözcüğü ile değiştirilir - 0 ve 1 (Şekil 2.1). .

Analog elektronik cihazların tipik temsilcileri iletişim, yayın, televizyon cihazlarıdır. Analog cihazlar için genel gereksinimler - minimum bozulma. Bu gereklilikleri yerine getirme isteği, elektrik devrelerinin karmaşıklığına ve cihazların tasarımına yol açar. Analog elektroniğin başka bir sorunu, gerekli gürültü bağışıklığının sağlanmasıdır, çünkü bir analog iletişim kanalında gürültü temel olarak giderilemez.

Dijital sinyaller, transistörler kapalı (akım sıfıra yakın) veya tamamen açık (gerilim sıfıra yakın) olan elektronik devreler tarafından üretilir, bu nedenle çok az güç harcarlar ve dijital cihazların güvenilirliği analog olanlardan daha yüksektir.

Küçük harici parazitler cihazların hatalı çalışmasına neden olmadığından, dijital cihazlar parazite analog olanlardan daha dirençlidir. Hatalar yalnızca, düşük bir sinyal seviyesinin yüksek olarak algılandığı veya tam tersinin olduğu bu tür bozulmalarda ortaya çıkar. Dijital cihazlarda hataları düzeltmek için özel kodlar da uygulanabilir. Analog cihazlarda bu özellik yoktur.

Dijital cihazlar, transistörlerin ve diğer devre elemanlarının parametre ve özelliklerinin yayılmasına (kabul edilebilir sınırlar dahilinde) duyarsızdır. Doğru yapılmış dijital cihazların ayarlanması gerekmez ve özellikleri tamamen tekrarlanabilir. Tüm bunlar, entegre teknoloji kullanan cihazların seri üretiminde çok önemlidir. Dijital entegre devrelerin üretiminin ve işletilmesinin maliyet etkinliği, modern radyo-elektronik cihazlarda sadece dijital değil, aynı zamanda analog sinyallerin de dijital olarak işlenmesine yol açmıştır. Dijital filtreler, düzenleyiciler, çarpanlar vb. Ters dönüştürme - dijital olanlardan analog sinyallerin geri yüklenmesi - dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC) kullanılarak gerçekleştirilir.

Dijital elektronik cihazlar tarafından çözülen tüm görev çeşitliliği ile işlevleri, yalnızca iki basamakla çalışan sayı sistemlerinde gerçekleşir: sıfır (0) ve bir (1).

Dijital cihazların çalışması genellikle saatli yeterince yüksek frekanslı saat üreteci. Bir döngü sırasında, en basit mikro işlem gerçekleştirilir - okuma, kaydırma, mantıksal komut vb. Bilgi, dijital bir kelime biçiminde temsil edilir. Kelimeleri iletmek için iki yöntem kullanılır - paralel ve seri. Seri kodlama, dijital cihazlar arasındaki bilgi alışverişinde kullanılır (örneğin, bilgisayar ağlarında, modem iletişiminde). Dijital cihazlarda bilgi işleme, maksimum performans sağlayan paralel bilgi kodlaması kullanılarak gerçekleştirilir.

Dijital cihazlar oluşturmak için eleman tabanı, her biri belirli sayıda mantıksal eleman - temel mantıksal işlemleri gerçekleştiren en basit dijital cihazlar - kullanılarak uygulanan entegre devrelerdir (IC'ler).

analog sinyal sürekli bir bağımsız değişkenin sürekli bir işlevidir, yani bağımsız değişkenin herhangi bir değeri için tanımlanır. Analog sinyallerin kaynakları, kural olarak, zaman içinde, uzayda veya başka herhangi bir bağımsız değişkende gelişmelerinde (belirli özelliklerin değerlerindeki değişikliklerin dinamikleri) sürekli olan fiziksel süreçler ve olgulardır. sinyal, onu oluşturan sürece benzer (benzer). Belirli bir analog sinyal için matematiksel gösterim örneği: y(T) = 4,8 exp[-( T-4) 2 /2.8]. Bu sinyalin grafik gösteriminin bir örneği Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.2.1, hem işlevin kendisinin sayısal değerleri hem de argümanları belirli aralıklarla herhangi bir değer alabilirken y 1 £ y £ y 2,T 1 £ T £ T 2. Sinyalin veya bağımsız değişkenlerinin değerlerinin aralıkları sınırlı değilse, varsayılan olarak -¥ ile +¥ arasında alınırlar. Olası sinyal değerleri kümesi, herhangi bir noktanın sonsuz hassasiyetle belirlenebildiği sürekli bir alan oluşturur.

Pirinç. 2.2.1. Sinyalin grafik gösterimi y(T) = 4,8 exp[-( T-4) 2 /2.8].

ayrık sinyal değerlerinde de sürekli bir işlevdir, ancak yalnızca bağımsız değişkenin ayrık değerlerinde tanımlanır. Değerler kümesine göre sonludur (sayılabilir) ve ayrık bir dizi ile tanımlanır. y(N×D T), Nerede y 1 £ y £ y 2, D T- numuneler arasındaki aralık (sinyal örnekleme aralığı), N = 0, 1, 2, ..., N– okumaların ayrık değerlerinin numaralandırılması. Bir analog sinyal örneklenerek ayrı bir sinyal elde edilirse, bu, değerleri orijinal sinyalin koordinatlardaki değerlerine tam olarak eşit olan bir örnek dizisidir. N D T.

Şekil l'de gösterilen bir analog sinyal örnekleme örneği. 2.2.1, Şekil 1'de gösterilmiştir. 2.2.2. D'de T= const (tek biçimli veri örneklemesi) ayrık bir sinyal kısaltma ile açıklanabilir y(N).

Tekdüze olmayan sinyal örneklemesi durumunda, ayrı dizilerin tanımları (metin açıklamalarında) genellikle süslü parantez içine alınır - ( S(ben)), ve okumaların değerleri koordinatların değerlerini gösteren tablolar şeklinde verilmiştir. ben. Kısa, düzgün olmayan sayısal diziler için aşağıdaki sayısal açıklama da geçerlidir: S(ben) = {A 1 , A 2 , ..., BİR}, T = T 1 , T 2 , ..., t N.

dijital sinyal değerlerinde nicelenmiş ve argümanında ayrık. Kuantize edilmiş kafes fonksiyonu ile tanımlanır. y n = qk[y(N D T)], Nerede qk- niceleme seviyelerinin sayısıyla niceleme işlevi k, niceleme aralıkları ise hem tek tip bir dağılımla hem de tek tip olmayan, örneğin logaritmik bir dağılımla olabilir. Bir dijital sinyal, kural olarak, D olduğunda argümanın ardışık değerleri ile sayısal bir dizi biçiminde belirtilir. t = const, ancak genel durumda sinyal, bağımsız değişkenin rasgele değerleri için bir tablo biçiminde de belirtilebilir.

Temel olarak, bir dijital sinyal, Şekil 1'de gösterildiği gibi, ikincisinin değerleri belirli bir basamağa yuvarlandığında, ayrı bir sinyalin resmileştirilmiş bir versiyonudur. 2.2.3. Dijital sistemlerde ve bilgisayarlarda, sinyal her zaman belirli sayıda bit doğruluğu ile temsil edilir ve bu nedenle her zaman dijitaldir.Bu faktörler dikkate alındığında, dijital sinyalleri tanımlarken, niceleme işlevi genellikle ihmal edilir (varsayılır). varsayılan olarak tekdüze olmak) ve ayrık sinyalleri tanımlama kuralları, sinyalleri tanımlamak için kullanılır.

Pirinç. 2.2.2. Ayrık sinyal 2.2.3. dijital sinyal

y(N D T) = 4,8 exp[-( N D T-4) 2 /2.8], D T= 1. yn = Qk, D T=1, k = 5.

Prensip olarak, uygun dijital ekipman tarafından kaydedilen bir analog sinyal, değerleri açısından da nicelendirilebilir (Şekil 2.2.4). Ancak bu sinyalleri ayrı bir türe ayırmanın bir anlamı yoktur - izin verilen ölçüm hatasıyla belirlenen bir niceleme adımıyla analog parçalı sürekli sinyaller olarak kalırlar.

Uğraştığınız ayrık ve dijital sinyallerin çoğu, örneklenmiş analog sinyallerdir. Ancak başlangıçta ayrık sınıfa ait olan sinyaller vardır, örneğin gama kuantumu.

Pirinç. 2.2.4. nicelenmiş sinyal y(T)= Qk, k = 5.

Sinyallerin spektral gösterimi. Verilerin analizinde ve işlenmesinde, sinyallerin ve fonksiyonların olağan zamansal (koordinat) temsiline ek olarak, sinyallerin frekans fonksiyonlarına göre tanımlanması yaygın olarak kullanılmaktadır, örn. bağımsız değişkenlerle, geçici (koordinat) temsilin ters bağımsız değişkenleri. Böyle bir açıklamanın olasılığı, form olarak keyfi olarak karmaşık olan herhangi bir sinyalin daha basit sinyallerin bir toplamı olarak ve özellikle, toplamı olarak adlandırılan en basit harmonik salınımların bir toplamı olarak temsil edilebilmesi gerçeğiyle belirlenir. sinyalin frekans spektrumu. Matematiksel olarak, sinyal spektrumu, genlik değerlerinin fonksiyonları ve harmonik salınımların ilk aşamaları ile sürekli veya ayrık bir argüman olarak tanımlanır - sıklık. Genlik spektrumu genellikle denir frekans tepkisi sinyalin (frekans yanıtı), faz açılarının spektrumu - faz yanıtı(PFC). Frekans spektrumunun tanımı, sinyali koordinat tanımıyla aynı kesin şekilde görüntüler.

Şek. 2.2.5, sabit bileşenin (sabit bileşenin frekansı 0'dır) ve üç harmonik salınımın toplanmasıyla elde edilen sinyal fonksiyonunun bir bölümünü gösterir. Sinyalin matematiksel açıklaması aşağıdaki formülle belirlenir:

Nerede Bir= (5, 3, 6, 8) - genlik; fn= (0, 40, 80, 120) - frekans (Hz); φ N= (0, -0,4, -0,6, -0,8) - salınımların ilk faz açısı (radyan cinsinden); N = 0,1,2,3.

Pirinç. 2.2.5. Bir sinyalin geçici gösterimi.

Bu sinyalin frekans temsili (frekans tepkisi ve faz tepkisi şeklinde sinyal spektrumu) Şekil 1'de gösterilmiştir. 2.2.6. Periyodik bir sinyalin frekans temsilinin S(T), spektrumun harmonik sayısıyla sınırlıdır, yalnızca sekiz örnektir ve -¥ ila +¥ aralığında tanımlanan sürekli zaman gösterimine kıyasla çok kompakttır.

Pirinç. 2.2.6. Sinyalin frekans gösterimi.

Grafik ekranı analog sinyaller (Şekil 2.2.1) herhangi bir özel açıklama gerektirmez. Ayrık ve dijital sinyallerin grafiksel gösterimi için, bağımsız değişken ekseninin üzerinde karşılık gelen ölçek uzunluğunun doğrudan ayrık bölümleri yöntemi (Şekil 2.2.6) veya değerleri okuyarak (kesikli eğri) zarf yöntemi (düz veya kırık) Şekil 2.2.2) kullanılır. Alanların sürekliliği ve kural olarak, analog sinyallerin örneklenmesi ve nicelenmesiyle elde edilen dijital verilerin ikincil doğası nedeniyle, ikinci grafik görüntüleme yöntemini ana yöntem olarak ele alacağız.

Elektrik sinyali nedir ve ne ile yenir? Bu makalede tartışalım.

Sinyal, uzay ve zamanda iletilebilen bir şeydir. Peki, bir sinyale "sinyal" diyebilmek için hangi koşullar mevcut olmalıdır?

İlk olarak, ile Sinyal birisi tarafından oluşturulmalıdır (üretilmelidir).

İkinci olarak, sinyal kime yönelik olmalıdır.

Üçüncüsü, birisi bu sinyali kabul etmeli ve kendisi için bazı sonuçlar çıkarmalıdır, yani sinyali doğru bir şekilde yorumlamalıdır.

Vahşi Batı'ya dalalım.

Kızılderililerin ateş yaktığı ve ateşten çıkan dumanın bir sinyal iletmek için kullanıldığı bir sır değil bence. Yani bizim durumumuzda yangın bir sinyal üreticisidir. Yani ilk nokta işe yarıyor).Yangından çıkan duman kime yönelikti? Kovboylar için mi? Tabii ki değil! Kendi Kızılderilileri için. Yani ikinci nokta çalışıyor. Tamam, gökyüzüne yükselen iki duman sütunu gördünüz. Bu sana bir şey anlatıyor mu? Birisi muhtemelen kebap mı pişiriyor? Belki. Ama bu ateşlere yaklaşırsanız, o zaman mangal sizden yapılır). Kızılderililer için bu iki duman sütunu, ekiplerinin başarılı bir şekilde kovboyları avladığı anlamına geliyordu ;-). Eh, üçüncü kural yerine getirildi ;-).

Ama elektrik sinyali nedir? Burada bir yerde elektrik akımı olduğuna dair belirsiz şüphelerle eziyet çekiyorum :-). Elektrik akımını karakterize eden nedir? Tabii ki, voltaj ve akım. En dikkat çekici olan ise elektrik akımını teller kullanarak uzayda iletmenin çok uygun olmasıdır. Bu durumda yayılma hızı ışık hızına eşit olacaktır. İletkendeki elektronlar saniyede yalnızca birkaç milimetrelik bir hızla hareket etseler de, elektrik alan ışık hızında hemen tüm teli kaplar! Unutmayın, ışık hızı saniyede 300.000 kilometredir! Bu nedenle, telin diğer ucundaki elektron neredeyse anında hareket etmeye başlayacaktır.

Elektrik sinyallerinin iletimi

Bu nedenle, uzayda bir sinyal iletmek için kablolar kullanacağız. Biraz daha yüksekte, bir sinyalin oluşma koşullarını analiz ettik. Yani, her şeyden önce, bu sinyallerin bir üretecine ihtiyacımız var! Yani, elektrik akımı üretecek herhangi bir pil veya devre olabilir. Sonra, bu sinyali alacak biri olmalı. Bu sinyali alacak bir ampul, bir ısıtma elemanı veya tüm bir devre gibi bir tür yük olabilir. Üçüncüsü, yük bir şekilde bu sinyale tepki vermelidir. Ampul ışık yaymalı, ısıtma elemanı ısınmalı ve devre bazı işlevleri yerine getirmelidir.

Yukarıdakilerin hepsinden anladığınız gibi, sinyalin ana kozu, jeneratörüdür. Yani, daha önce tartıştığımız gibi, elektrik akımının iki parametresi teller aracılığıyla iletilebilir - voltaj ve akımdır. Yani, bu jeneratöre kablolar aracılığıyla yapışacak yükteki voltajını veya akımını değiştirecek bir jeneratör oluşturabiliriz. Temel olarak elektronikte, voltajın elde edilmesi ve değerinin değiştirilmesi kolay olduğu için kullanılan “gerilim” parametresidir.

Zaman ve elektrik sinyali

Söylediğim gibi, sinyal zaman ve uzayda iletilir. Yani, zaman bir elektrik sinyali için önemli bir parametredir. Şimdi biraz ter döküp lise için matematik ve fizik dersini hatırlamalıyız. Kartezyen koordinat sistemini hatırlayın. Hatırlayacağınız gibi, Y eksenini dikey olarak ve X eksenini yatay olarak çizmiştik:

Elektronik ve elektrik mühendisliğinde, zamanı X boyunca çizeriz, buna t diyelim ve voltajı dikey olarak çizerek U olarak gösteririz. Sonuç olarak, koordinat sistemimiz şöyle görünecektir:

Gerilimin zaman içindeki değişimini bize gösteren alete ne ad verilir? osiloskop ve bu voltajın grafiği denir osilogram. Osiloskop şunlar olabilir:

veya analog:

Elektrik sinyali türleri

DC

Elektronikteki en basit elektrik sinyali nedir? Bence bu doğru akım sinyali. doğru akım ne demek? Bu gerilim değeri zamanla değişmeyen bir akımdır Grafiğimizde nasıl görünüyor? Yaklaşık olarak şu şekilde:

Burada 3 voltluk bir DC sinyali görüyoruz.

Dikey olarak, volt cinsinden voltajımız var ve yatay olarak - peki, diyelim ki saniye cinsinden. DC akımı zaman içinde hep aynı voltaj değerine sahiptir, bu nedenle saniye veya saat ölçmemizin bir önemi yoktur. Tansiyon ne yükseldi ne düştü. 3 volt olduğu gibi ve kalıyor. Yani, DC sinyalinin t zaman eksenine paralel düz bir çizgi olduğunu söyleyebiliriz.

Analog bir osiloskopta bir DC sinyali böyle görünür

Ne tür elektrik akımı üreteçleri böyle bir DC voltaj sinyali üretebilir?

Bunlar elbette farklı pillerdir.

cep telefonu pilleri

dizüstü bilgisayar için

araba aküleri

ve diğer kimyasal akım kaynakları.

Laboratuvar koşullarında alternatif bir voltajdan sabit bir voltaj elde etmek daha kolaydır. Bunu yapabilen bir cihaza laboratuvar DC güç kaynağı denir.

Gürültü sinyali veya sadece gürültü

Ve voltaj kaotik bir değer alırsa ne olacak? Bunun gibi bir şey elde edersiniz:

Bu elektrik sinyali denir gürültü.

Bazılarınızın ilk kez bir gürültü dalga formu gördüğünü düşünüyorum, ancak her şeyin olduğundan %100 eminim. duyulmuş bu sinyalin sesi ;-). Pekala, Oynat'a tıklayın ;-)

Bir radyo alıcısının veya bir istasyona veya herhangi bir kanala ayarlanmamış eski bir TV'nin tıslaması gürültüdür ;-) Kulağa ne kadar tuhaf gelse de, böyle bir sinyal elektronikte de çok sık kullanılır. Örneğin, bir kilometre yarıçapındaki tüm televizyon ve radyo alıcılarını söndürecek bir frekans karıştırıcı devresi kurabilirsiniz). Yani, bir gürültü sinyali üretir, yükseltir ve yayınlarız;-) Sonuç olarak, tüm alıcı-verici ekipmanını bozarız.

Sinüzoidal sinyal

Sinüzoidal sinyal, elektronik mühendisleri arasında favori sinyaldir.

Herkes salıncakta sallanmayı sever mi?

Burada mutlu bir şekilde üzerlerinde sallanan bir kız görüyoruz. Ama bacaklarınızı zamanında büküp açarak kendinizi sallamanın püf noktasını bilmediğini varsayalım. Bunun üzerine kızın babası gelip kızı öne doğru itti.

Aşağıdaki tablo bu durumu göstermektedir.

Gördüğünüz gibi, kızın hareketinin zaman içindeki gidişatı çok komik çıktı. Bu takvimin adı " sinüzoidal“. Elektronikte bu sinyale denir sinüzoidal. Acı verici bir şekilde en basit grafik gibi görünüyor, ancak buna inanmayacaksınız, o kadar basit bir sinüsoid üzerinde ki tüm elektronikler inşa edildi.

Çünkü sinüzoidal sinyal zaman boyunca şeklini tekrarlar, o zaman çağrılabilir periyodik. Yani, periyodik olarak - dönemler - eşit sürelerle yemek yiyorsunuz. Burada da aynı. Bu sinyal periyodik olarak tekrarlar. Periyodik sinyallerin önemli parametreleri genlik, periyot ve frekanstır.

Genlik (A) - sıfırdan bir değere maksimum voltaj sapması.

Dönem (T) – sinyalin tekrarlanma süresi. Yani bugün öğle yemeğini bugün 12:00'de, yarın da aynı saatte 12:00'de ve yarından sonraki gün de aynı saatte yerseniz öğle yemeğiniz 24 saatlik bir süre ile gelir. Her şey basit ve basit ;-)

Frekans (F) sadece döneme bölünen bir birimdir, yani

Hertz cinsinden ölçülür. “Saniyede çok fazla salınım” olarak açıklanır. Başlangıç ​​için bu kadar yeter ;-).

Dediğim gibi sinüs dalgası elektronikte çok önemli bir rol oynar. Uzaklara gitmenize bile gerek yok. Parmağınızı ... osiloskop problarını ev prizinize yapıştırmanız yeterlidir ve 50 Hertz frekans ve 310 Volt genliğe sahip sinüzoidal bir sinyali zaten gözlemleyebilirsiniz.

kare dalgası

Elektronikte çok sık olarak dikdörtgen bir sinyal de kullanılır:

Sinyalin duraklama süresi ile kalma süresinin eşit olduğu aşağıdaki şekildeki kare dalgaya denir. dolambaçlı.

üçgen sinyal

Sinüs dalgasının yakın arkadaşı üçgen sinyal

Üçgen sinyalin çok yakın bir yardımcısı var - bu testere dişi sinyali

karmaşık sinyal

Elektronikte de kullanılır karmaşık sinyaller. Burada, örneğin, onlardan biri (buldozerden çizdim):

Tüm bu sinyaller periyodik sinyaller, çünkü onlar için belirtebilirsiniz dönem, sıklık takip eden ve genlik sinyallerin kendisi:

Bipolar sinyaller

"Zemi aşan" sinyaller için, yani bu sinyaller gibi negatif bir voltaj değerine sahip olabilirler.

periyot ve genliğe ek olarak bir parametreye daha sahiptirler. denir kapsam veya çift ​​genlik. Burjuvada kulağa şöyle geliyor genlik Tepeden tepeye, kelimenin tam anlamıyla "tepeden tepeye genlik" olarak tercüme edilir.

İşte bir sinüsoid için çift genlik (2A)

ve burada üçgen bir sinyal için:

Çoğu zaman 2A olarak gösterilir, bu da bize bunun bir çift sinyal genliği olduğunu söyler.

Nabız sinyalleri

Periyodik yasaya uymayan ancak elektronikte de önemli rol oynayan sinyaller de vardır.

dürtüler- bunlar aynı sinyallerdir, ancak periyodik yasaya uygun değildirler ve duruma göre anlamlarını değiştirirler.

Örneğin, burada bir dürtü dizisi var:

Her darbenin farklı bir zaman süresi vardır, bu nedenle sinyallerin herhangi bir periyodikliğinden söz edemeyiz.

ses sinyali

bip sesi de var

Beyaz gürültü gibi görünse de, ses şeklinde bilgi taşır. Dinamik kafaya böyle bir elektrik sinyali uygulanırsa, herhangi bir kayıt duyulabilir.

Çözüm

Şu anda, elektrik sinyalleri radyo elektroniğinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Onlar olmadan elektronik ve hatta daha da dijital olmazdı. Şu anda dijital elektronik, dijital sinyaller ve karmaşık bir kodlama sistemi sayesinde doruk noktasına ulaştı.Veri aktarım hızı tek kelimeyle büyüleyici! Saniyede gigabayt bilgi olabilir. Ama her şey basit bir telgrafla başladı...

Sinyal, bir kaynaktan tüketiciye iletilen maddi bir bilgi (veri) taşıyıcısıdır. Fiziksel sinyalleri veya matematiksel modelleri temsil edebilir.

Sinyaller analog ve ayrık olabilir.

Analog (sürekli) bir sinyal, örneğin tını veya ses yoğunluğu gibi belirli bir zaman aralığında değişen bazı fiziksel nicelikler tarafından yansıtılır.

İşte bir sürekli mesaj örneği. Modüle edilmiş bir ses dalgası tarafından iletilen insan konuşması; bu durumda, sinyal parametresi, bu dalganın alıcı konumunda - insan kulağında yarattığı basınçtır.

Ayrık (dijital) bir sinyal, sayılabilir bir dizi bilgi öğesinden oluşur.

Sinyal parametresi, zaman içinde sıralı olarak sınırlı sayıda değer alır.

Ayrık bir sinyalin "en küçük" öğelerinin kümesine alfabe denir ve ayrık sinyalin kendisine de mesaj denir.

Bu tür sinyaller kullanılarak iletilen mesaj ayrıktır.

Kaynak tarafından iletilen bilgi ayrıktır.

Ayrı bir mesajın bir örneği, bilgilerin metinle temsil edildiği bir kitap okuma süreci olabilir, yani. bireysel simgelerin (harflerin) ayrı bir dizisi.

Bir analog sinyal dijitale dönüştürülebilir. Bu işleme ayrıklaştırma denir.

Sürekli bir mesaj, [a, b] segmentinde tanımlanan sürekli bir fonksiyonla temsil edilebilir (Şekil 2.1). Sürekli bir mesaj ayrık bir mesaja dönüştürülebilir (bu işleme ayrıklaştırma denir).

Bunu yapmak için, bu işlevin (sinyal parametresi) sonsuz değer kümesinden belirli bir sayısı seçilir ve bu, kalan değerleri yaklaşık olarak karakterize edebilir. Ortaya çıkan işlev dizisi y 1 , y 2 , ... y n . sürekli bir fonksiyonun ayrık bir temsilidir, bağımsız değişken aralığının bölümünün bölümlerinin uzunlukları azaltılarak doğruluğu sonsuz şekilde geliştirilebilir.

Bu nedenle, herhangi bir mesaj ayrı bir mesaj olarak, başka bir deyişle, herhangi bir alfabeden gelen bir karakter dizisi olarak temsil edilebilir.

Sürekli bir sinyali istenen herhangi bir doğrulukla örnekleme olasılığı (doğruluğu artırmak için adımı azaltmak yeterlidir), bilgisayar bilimi açısından temel olarak önemlidir. Bilgisayar dijital bir makinedir, yani içindeki bilgilerin dahili temsili ayrıktır. Giriş bilgilerinin ayrıklaştırılması (sürekli ise), onu bilgisayar işlemeye uygun hale getirir.

Sinyal kodlama

Farklı türlere ait verilerle çalışmayı otomatikleştirmek için sunum biçimlerini birleştirmek çok önemlidir - bunun için genellikle kodlama tekniği kullanılır, yani bir türdeki verilerin başka bir türdeki veriler aracılığıyla ifadesi.

Sinyal kodlama şu anlama gelir:

sinyalin sonraki kullanımı için uygun veya uygun olan belirli bir biçimde temsili;

bir karakter kümesinden başka bir karakter kümesine eşlemeyi açıklayan bir kural.

Hem kaynak alfabenin bireysel karakterleri hem de bunların kombinasyonları kodlamaya tabidir.

Bir örnek alalım.

Üç sayı sisteminin doğal sayıları arasındaki yazışma tablosu verilmiştir.

Bu tablo, karakter kümesinin ondalık sayı sisteminden ikili ve onaltılıya eşlenmesini açıklayan bir kural olarak düşünülebilir. O halde başlangıç ​​alfabesi 0'dan 9'a kadar olan ondalık basamaklardır ve ikili sistem için kod alfabeleri 0 ve 1'dir; 0'dan 9'a kadar rakamlar ve onaltılık için semboller (A, B, C, D, E, F).

Kodlamanın amacına göre kodlama türleri.

1. Model kodlaması, bir bilgisayara dahili temsili için bilgi girildiğinde kullanılır.

Bu tür kodlama, bir veya başka bir makine ortamındaki ayrı bir sinyali temsil etmek için kullanılır.

Bilgisayar biliminde örüntü kodlaması için kullanılan kodların çoğu aynı uzunluktadır ve kodu temsil etmek için ikili sistemi kullanır (ve ara gösterim olarak muhtemelen onaltılık).

Bu tür kodlama şunları kullanır:

a) doğrudan kodlar.

Bir bilgisayardaki sayısal verileri temsil etmek ve ikili sayı sistemini kullanmak için kullanılırlar. Kodlama ve sayısal olmayan veriler için kullanılabilir.

b) ASCII kodları.

En yaygın kod, MS DOS işletim sistemindeki, Windows'xx işletim sisteminin Not Defteri'ndeki karakter bilgilerinin dahili temsili için ve ayrıca Windows'xx işletim sisteminin metin dosyalarını kodlamak için kullanılan ASCII'dir (Amerikan Bilgi Alışverişi Standardı Kodu). İnternet.

c) sembol frekansını dikkate alan kodlar.

Bazı kodlama sistemlerinde, kodun değeri, kodlanan sembolün frekansı ile belirlenir. Kural olarak, bu tür frekanslar, örneğin İngilizce veya Rusça gibi doğal dillerin alfabelerinin harfleriyle bilinir ve uzun süredir klavye tuşları yerleştirilirken kullanılmaktadır: en sık kullanılan harfler, klavyedeki tuşların üzerinde bulunur. klavyenin ortası, en az kullanılan harflerin kenarlarda olması kişiye kolaylık sağlıyor.

2. Bilgileri yetkisiz erişimden korumak gerektiğinde kriptografik kodlama veya şifreleme kullanılır.

3. Bilgi fazlalığını ortadan kaldırmak için verimli veya optimal kodlama kullanılır, örn. örneğin arşivleyicilerde hacmini azaltmak.

Değişken uzunluklu ikili kodlar, orijinal alfabenin karakterlerini kodlamak için kullanılır: bir karakterin frekansı ne kadar yüksek olursa, kodu o kadar kısa olur.
Kod verimliliği, bir karakteri kodlamak için ortalama bit sayısına göre belirlenir.

4. Parazit önleyici veya parazit önleyici kodlama, örneğin iletişim kanalları üzerinden bilgi iletirken, sinyale parazit uygulandığında belirli bir güvenilirliği sağlamak için kullanılır.

Karışma önleyici kodlamaya tabi tutulan temel kod olarak, sabit uzunlukta bir ikili kod kullanılır. Böyle bir kaynak (temel) kod, değişikliğe uğradığı için birincil olarak adlandırılır.

Veri

"veri" terimi

Veri şu anlama gelir:

1) bilgilerin teknik araçlar kullanılarak saklanmasına, iletilmesine veya işlenmesine izin veren resmileştirilmiş (kodlanmış) bir biçimde sunulması;

2) kayıtlı sinyaller.

Veri taşıyıcıları şunlar olabilir:

Kağıt en yaygın ortamdır. Veriler, yüzeyinin optik özellikleri değiştirilerek kaydedilir;

· CD-ROM. Optik özelliklerdeki bir değişiklik, yansıtıcı bir kaplamaya sahip plastik ortam üzerine bir lazer ışını ile kayıt yapan cihazlarda kullanılır;

Manyetik bantlar ve diskler - manyetik özelliklerde bir değişiklik kullanın.

Veri işlemleri

Verilerle çeşitli işlemler gerçekleştirebilirsiniz:

Veri toplama - karar verme için yeterli bilgi eksiksizliğini sağlamak amacıyla veri birikimi;

veri resmileştirme - birbirleriyle karşılaştırılabilir hale getirmek, yani erişilebilirlik düzeylerini artırmak için farklı kaynaklardan gelen verileri aynı forma getirmek;

Veri filtreleme - karar vermek için gerekli olmayan "ekstra" verilerin taranması; aynı zamanda "gürültü" seviyesi düşmeli, verilerin güvenilirliği ve yeterliliği artmalı;

Verileri sıralama - kullanım kolaylığı için verileri belirli bir özniteliğe göre sıralama; bilginin kullanılabilirliğini arttırır;

verileri gruplama - kullanım kolaylığını artırmak için verileri belirli bir özniteliğe göre birleştirmek; bilginin kullanılabilirliğini arttırır;

veri arşivleme - veri depolamanın uygun ve kolay erişilebilir bir biçimde düzenlenmesi; veri depolamanın ekonomik maliyetlerini düşürmeye hizmet eder ve bir bütün olarak bilgi sürecinin genel güvenilirliğini artırır;

· veri koruma - verilerin kaybını, çoğaltılmasını ve değiştirilmesini önlemeyi amaçlayan bir dizi önlem;

Veri aktarımı - bilgi sürecindeki uzak katılımcılar arasında verilerin alınması ve iletilmesi (teslimi ve teslimi); bu durumda bilişimdeki veri kaynağına genellikle sunucu, tüketiciye ise istemci denir;

veri dönüşümü - verilerin bir biçimden diğerine veya bir yapıdan diğerine aktarılması.

Sinyaller - taşıyıcılar otomasyon araçlarındaki bilgiler hem fiziksel yapı ve parametreler hem de bilgi sunumu biçiminde farklılık gösterebilir. GSP (durum enstrüman sistemi) çerçevesinde, otomasyon ekipmanının seri üretiminde aşağıdaki sinyal türleri kullanılır:

Elektrik sinyali (elektrik akımının voltajı, gücü veya frekansı);

Pnömatik sinyal (basınçlı hava basıncı);

Hidrolik sinyal (basınç veya sıvı basıncı farkı).

Buna göre GSP çerçevesinde otomasyon ekipmanlarının elektrik, pnömatik ve hidrolik dalları oluşturulmuştur.

Bilgi sunum şekline göre, sinyal analog, darbe ve kod olabilir.

analog sinyal bazı fiziksel parametre taşıyıcılarındaki akım değişiklikleri ile karakterize edilir (örneğin, elektrik voltajının veya akımının anlık değerleri). Böyle bir sinyal, pratik olarak her belirli anda bulunur ve belirli bir parametre değişikliği aralığında herhangi bir değeri alabilir.

Nabız sinyali bilginin yalnızca ayrık zaman noktalarında sunumu ile karakterize edilir, örn. zaman nicelemesinin varlığı. Bu durumda bilgi, aynı süreye sahip, ancak farklı genliklere (sinyalin darbe-genlik modülasyonu) veya aynı genliğe, ancak farklı sürelere (sinyalin darbe-genişlik modülasyonu) sahip bir darbe dizisi olarak sunulur.

kod sinyali dijital bilgiyi iletmek için kullanılan karmaşık bir darbe dizisidir. Ayrıca, her rakam karmaşık bir darbe dizisi olarak temsil edilebilir, yani. kod ve iletilen sinyal hem zaman hem de seviye olarak ayrıktır (nicelenir).

optik sinyal- belirli bilgileri taşıyan bir ışık dalgası. Bir ışık dalgasının bir radyo dalgasına kıyasla bir özelliği, küçük dalga boyu nedeniyle, yalnızca zaman içinde değil, aynı zamanda uzamsal koordinatlarda da modüle edilmiş sinyalleri pratik olarak iletebilmesi, alabilmesi ve işleyebilmesidir. Bu, optik sinyale eklenen bilgi miktarını önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır. Optik sinyal, dört değişkenin (x,y,z,t) - 3 koordinat ve zamanın bir fonksiyonudur. Elektromanyetik dalga, indüksiyon yasasına göre birbirine bağlı elektrik ve manyetik alanların zamanda ve uzayın her noktasındaki değişimidir. Bir elektromanyetik dalga, aynı harmonik yasaya göre zamanla değişen elektrik E ve manyetik H alanlarının karşılıklı olarak dik vektörleri ile karakterize edilir.