рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС, Сигналы

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС, Сигналы - раздел Философия, ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ   Обязательными (Необходимыми) Элементами Любого Информационног...

 

Обязательными (необходимыми) элементами любого информационного процесса являются источник информации (передатчик), приемник информации, а также некая физическая среда, являющаяся носителем информации между приемником и передатчиком (рис.1).

 

Источник информации (передатчик)))
Приемник информации (приемник)
Сигнал

Рис.1. Информационный процесс

 

Обмен информацией в системах происходит при помощи сигналов. Носителями сигналов являются физические величины. Например: ток, напряжение, электромагнитные колебания, световые или акустические волны и т. п. Эти физические величины представляют собой функции времени. Определяющие параметры передаваемых временных функций, такие как частота, амплитуда, фаза, длительность и другие, называются информационными параметрами (I) в том случае, когда посредством этих параметров передается информация. Если физическая величина является носителем двух и более информационных параметров, то такой сигнал называют многомерным. Различают следующие виды сигналов:

· аналоговые – это сигналы, информационные параметры которых внутри заданного диапазона могут принимать любые значения;

· дискретные – это сигналы, информационные параметры которых внутри заданного диапазона могут принимать лишь определенные дискретные значения;

· непрерывные – это сигналы, информационные параметры которых могут изменяться в любой момент времени;

· прерывистые – это сигналы, информационные параметры которых могут принимать другие значения лишь в дискретные моменты времени.

Рассмотрим несколько примеров различных типов сигналов.

На рис.2 показан сигнал X(t), который существует в заданном интервале времени, поэтому он является непрерывным и т.к. параметр «I» в диапазоне своего изменения (от Xmax до Xmin) принимает любые значения, то он определяется как аналоговый сигнал. Примерами такого типа сигналов могут быть электрические сигналы на выходе микрофона, сигналы, поступающие от усилителя низкой частоты на акустические головки, сигналы различных термопар при измерении температуры и т.п.

 

Рис. 2. Аналоговый сигнал (непрерывный). Информационный параметр (I) – амплитуда

 

На рис. 3 показан сигнал, информационный параметр (I) которого – частота. Информация у таких сигналов передается при помощи изменения частоты сигнала. При этом частота сигнала в заданном диапазоне может принимать любые значения, поэтому такой сигнал определяется как аналоговый. Примерами такого типа сигналов являются различные радиосигналы, используемые при передаче радио- и телевизионных программ. Такие сигналы также называют частотно-модулированными.

 

 

Рис.3. Частотно-аналоговый сигнал (непрерывный). Информационный параметр (I) – частота

 

На рис.4 представлен так называемый сигнал опроса. Такие сигналы возникают, например, при периодическом измерении каких-либо непрерывных аналоговых величин A(t).

 

 

Рис. 4. Сигнал опроса (аналоговый, прерывистый). Информационный параметр (I) – амплитуда

Информационный параметр (I) – амплитуда может принимать любые значения в диапазоне от Xmax до Xmin. Из рисунка видно, что сигнал A(t) и сигнал опроса отличаются друг от друга. Сигнал опроса отображает исходный сигнал A(t) с некоторой ошибкой (погрешностью). Очевидно, что чем меньше длительность t и период Т сигнала опроса, тем меньше будет погрешность.

Дискретный прерывистый сигнал опроса, показанный на рис.5, отличается от предыдущего тем, что информационный параметр I – амплитуда может принимать значения только кратные величине Dx. Сигнал такого типа образуется при квантовании исходного аналогового сигнала в аналого-цифровых преобразователях (АЦП). АЦП широко применяются в тех случаях, когда возникает необходимость в сопряжении различных цифровых систем (в том числе и ЭВМ) с устройствами, у которых информационный процесс осуществляется аналоговыми сигналами. Например, в сотовом телефоне аналоговый сигнал микрофона преобразуется в цифровой с помощью АЦП, входящего в его состав.

 

 

Рис.5. Дискретный (прерывистый) сигнал опроса, информационный параметр (I) – амплитуда

Погрешность, которая возникает при переходе от исходного аналогового сигнала A(t) к дискретному сигналу опроса, будет зависеть не только от длительности t и периода Т, но и от шага квантования Dx.

Импульсный аналоговый сигнал (рис.6) определяется как аналоговый, потому что информационный параметр (I) – фаза (положение импульса в пределах такта) может принимать любое значение. Такой сигнал широко применяется в различных системах передачи данных и образуется, как правило, в результате так называемой фазовой модуляции сигналов. Отличается повышенной помехозащищенностью.

 

 

Рис.6. Импульсный сигнал (аналоговый, прерывистый), информационный параметр (I) – фаза (положение импульса в пределах такта)

 

Сигналы такого типа применяются для передачи информации в модемах. Модем (модулятор-демодулятор) используется в качестве устройства сопряжения и передачи данных при подключении компьютеров по коммутируемым (например, телефонным) линиям к различным вычислительным сетям, например к глобальной сети Internet.

В цифровых системах информационный процесс на физическом уровне обеспечивается с помощью двоичных сигналов. Это связано с тем, что в основе всех цифровых схем лежит так называемый ключ (переключатель), который осуществляет коммутацию двух уровней напряжения. «Высокого», например, +5В и «низкого» – 0В. Работу такого ключа можно проиллюстрировать на примере работы обычного электромеханического переключателя – ключа – (рис.7).

 

 

Рис. 7. Схема электромеханического переключателя

 

В нормально замкнутом (НЗ)[1] положении подвижного контакта переключателя от источника сигнала через контакты ключа на вход приемника сигнала поступает «высокий» уровень напряжения (+5 В). При переключении на вход приемника будет поступать «низкий» уровень напряжения (0 В). Важно понять, что при таком способе формирования сигнала на выходе ключа имеет место только два значения напряжения. В цифровой электронике применяются специальные электронные ключи, построенные на основе полупроводниковых элементов. Это связано с тем, что механические ключи имеют ряд существенных недостатков:

1. Большое время переключения (~ 0,01÷0,2с) по сравнению с электронными ключами (~ 5÷10нс).

2. Дребезг при упругом соприкосновении подвижного контакта ключа с неподвижным.

3. Малый ресурс работы (гарантированное производителем количество переключений).

4. Высокая стоимость.

5. Большие габариты и масса и т.п.

На рис.8 показан двоичный (двухпозиционный) сигнал, информационным параметром которого являются два значения – высокий (единица) и низкий уровни (ноль). Такой тип сигнала является основным в различных устройствах цифровой техники.

Из курса физики известно, что никакие процессы по скорости не могут превышать скорость света. Поэтому прямой угол у фронтов импульсов на рис.8 является условным изображением.

Если изменить масштаб времени на оси абсцисс (рис.9) в сторону уменьшения, то можно наблюдать, что переход из низкого (высокого) в высокий (низкий) уровень проходит за некоторое время. Время (рис.9), за которое сигнал изменяется от низкого уровня (0) до высокого уровня (1), называется временем нарастания переднего фронта (tп.ф). И обратно, время перепада из высокого уровня на низкий называется временем спада заднего фронта (tз.ф).

 

 

Рис.8. Двоичный (двухпозиционный) сигнал (дискретный, непрерывный). Информационный параметр (I) – два значения нуль или единица

 

 

Рис.9. Реальный вид переднего фронта у двоичного сигнала

 

Можно привести еще много других видов сигналов, однако все они могут быть классифицированы как аналоговые, дискретные, непрерывные или прерывистые.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Федеральное агентство по образованию... ЮЖНО РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НОВОЧЕРКАССКИЙ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС, Сигналы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Кривин В.В., Тямалов А.А.
  К 82 Основы цифровой электроники. Часть 1. Комбинационная логика: учеб. пособие /Волгодонский ин-т ЮРГТУ.-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - 77 с.   В учебном пособ

Логические состояния
  Под цифровой электроникой понимают такие схемы, для каждой точки которой можно определить, как правило, только два состояния. Обычно в качестве параметра выбирают напряжение, уровен

Системы счисления
  Представление данных в ЭВМ, в силу физических законов ее функционирования, не может осуществляться на основе десятичной системы счисления. Базовым элементом любой цифровой ЭВМ являе

Логический элемент ИЛИ-НЕ
Логические элементы ИЛИ, И, ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ и НЕ представляют собой четыре основных типа схем, из которых компонуются все цифровые электронные устройства. Часто для удобства и упрощения проектирова

Логический элемент И-НЕ
Логический элемент 2-И-НЕ реализует логическую функцию или инвертированное И. Стандартное условное обозначение логического элемента 2-И-НЕ показано на рис.25,а. Заметим, что условное изображ

Логический элемент ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-НЕ
Логический элемент ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-НЕ называют также элементом отрицания ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕГО. Это говорит о том, что для реализации функции ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-НЕ выход элемента ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕГО должен бы

ПРИМЕНЕНИЕ ДВОИЧНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В предыдущей главе были рассмотрены основные элементы цифровых электронных систем. Для того чтобы разобраться, как использовать эти элементы для решения практических задач, необходимо знать: условн

Конструирование схем на основе логических элементов
Предположим, что задано логическое выражение A+B+C=Q. Необходимо построить схему, которая реализует эту логическую функцию. Посмотрев на выражение, легко заметить, что д

Таблицы истинности для логических выражений
Логические выражения – это удобный метод описания принципа работы логической схемы. Кроме того, часто при проектировании электронных цифровых систем разработчик вначале из условий, решаемой задачи

Упрощение логических выражений
Рассмотрим логическое выражение . В процессе составления логической схемы, на основе анализа исходного логического выражения, выясняется, что необходимы один элемент 3-ИЛИ, три элемента 2-И и два э

Карты Карно
В 1953 г. Морис Карно опубликовал статью о разработанном им методе графического представления и упрощения логических выражений. Карта Карно для двух переменных А и В показана на рис.3

Мультиплексоры
На рис.39 показан электромеханический аналог восьмиразрядного мультиплексора. А0 А1 А2 А3 А4

Сумматоры
На рис.42 показан 4-разрядный полный сумматор. Эта схема складывает четырехразрядное двоичное число Аi c четырехразрядным двоичным числом Вi и на выходе формируе

Компараторы
В задачах, связанных с принятием решений (например, при управлении), часто бывает необходимо знать, как соотносятся между собой какие-либо величины. При этом возможны две ситуации: во-первых, знать

ДЕШИФРАТОРЫ
В повседневной жизни для представления чисел мы пользуемся исключительно десятичным кодом. В цифровых электронных схемах для представления чисел по большей части применяется двоичный код. Это связа

Реализация логических функций на основе универсального логического элемента ИЛИ-НЕ
  Цель работы: изучить методы анализа логических схем и использования элемента ИЛИ-НЕ для реализации других логических функций.  

Построение цифровых комбинационных схем на основе логических выражений
  Цель работы: изучение правил построения, исследования и анализа цифровых схем.   Порядок выполнения и содержание работы

Ход работы
1. Дано логическое выражение . Подставляя в это выражение все возможные комбинации значений входных переменных и, используя таблицы истинности для логических функций, вычисляем и заносим в таблицу

Получение логических выражений в ДНФ по таблице истинности и их последующее упрощение (минимизация) с помощью карт Карно
  Цель работы: изучение правил преобразования таблиц истинности в логические выражения и их минимизации с помощью карты Карно.  

Ход работы
1. Занесем в таблицу истинности для четырех переменных в строки, (например, 1, 8, 9, 10, 12, 14) заданные вариантом единицы, а в остальные нули (см. табл.3.3). Таблица 3.3

Дополнительный
4. Уэйкерли Дж.Ф. Проектирование цифровых устройств [Текст] :[CD] . Т. 1 / Уэйкерли, Дж.Ф.; пер. с англ. Е.В. Воронова. - М.: Постмаркет, 2002. - 544 с. 5. Гусев В

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги