рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Аналог или цифра?

Аналог или цифра? - Лабораторная Работа, раздел Математика, Арифметические и логические принципы Для Начала Дадим Несколько Базовых Определений.   ...

Для начала дадим несколько базовых определений.

 

• Сигнал - это любая физическая величина (например, температура, давление воздуха, интенсивность света, сила тока и т.д.), изменяющаяся со временем. Именно благодаря этому изменению сигнал может нести в себе какую-то информацию.

Изменению в сигнале могут подвергаться следующие параметры:

- амплитуда;

- частота;

- фаза, длительность и т.д. по закону передаваемой информации.

• Параметр этого сигнала, соответствующий передаваемому сообщению, называют информационным параметром. Процесс изменения информационного параметра, под воздействием передаваемого сообщения, называется модуляцией. Процесс выделения из сигнала информационного параметра называется демодуляцией.

Считают, что сигнал – это материально энергетическое воплощение сообщения.

• Электрический сигнал - это электрическая величина (например, напряжение, ток, мощность), изменяющаяся со временем. Вся электроника в основном работает с электрическими сигналами, хотя сейчас все больше используются световые сигналы, которые представляют собой изменяющуюся во времени интенсивность света.

Сигналы, как и сообщения, подразделяются на аналоговые и цифровые.

• Аналоговым сигналом (сообщением) называется сигнал (сообщение), информационный параметр которого может принимать любые значения в разрешённых пределах изменения (например, напряжение может плавно изменяться в пределах от нуля до десяти вольт). Устройства, работающие только с аналоговыми сигналами, называются аналоговыми устройствами.

Название "аналоговый" подразумевает, что сигнал изменяется аналогично физической величине, то есть непрерывно.

• Цифровой сигнал - это сигнал, который может принимать только два (иногда - три) значения, причем разрешены некоторые отклонения от этих значений (рис. 1.1). Например, напряжение может принимать два значения: от 0 до 0,5 В (уровень нуля) или от 2,5 до 5 В (уровень единицы). Устройства, работающие исключительно с цифровыми сигналами, называются цифровыми устройствами.

 


Рис. 1.1. Электрические сигналы: аналоговый (слева) и цифровой (справа)

• Аналоговые и цифровые сигналы могут периодическими и непериодическими.

• Периодические сигналы - это сигналы, повторяющие сами себя через определённые промежутки времени Т (рис.6.1). Величина Т называется периодом сигнала f(t).

Для периодическихсигналов в любой момент времени t существует такое значение Т, при котором выполняется следующее соотношение:

 

f(t) = f(t+Т).

 

 


• Непериодические сигналы – все сигналы, не подходящие под определение периодических сигналов (Р.Корис, с.245).

Можно сказать, что в природе практически все сигналы - аналоговые, то есть они изменяются непрерывно в каких-то пределах. Именно поэтому первые электронные устройства были аналоговыми. Они преобразовывали физические величины в пропорциональные им напряжение или ток, производили над ними какие-то операции и затем выполняли обратные преобразования в физические величины. Например, голос человека (колебания воздуха) с помощью микрофона преобразуется в электрические колебания, затем эти электрические сигналы усиливаются электронным усилителем и с помощью акустической системы снова преобразуются в колебания воздуха - в более сильный звук.

Однако аналоговые сигналы и работающая с ними аналоговая электроника имеют большие недостатки, связанные именно с природой аналоговых сигналов. Дело в том, что аналоговые сигналы чувствительны к действию всевозможных паразитных сигналов - шумов, наводок, помех. Шум - это внутренние хаотические слабые сигналы любого электронного устройства (микрофона, транзистора, резистора и т.д.). Наводки и помехи - это сигналы, приходящие на электронную систему извне и искажающие полезный сигнал (например, электромагнитные излучения от радиопередатчиков или от трансформаторов)

Все операции, производимые электронными устройствами над сигналами, можно условно разделить на три большие группы:

- обработка (или преобразование);

-передача;

-хранение.

Во всех этих трех случаях полезные сигналы искажаются паразитными - шумами, помехами, наводками. Кроме того, при обработке сигналов (например, при усилении, фильтрации) еще и искажается их форма - из-за несовершенства, неидеальности электронных устройств. А при передаче на большие расстояния и при хранении сигналы к тому же ослабляются.

В случае аналоговых сигналов все это существенно ухудшает полезный сигнал, так как все его значения разрешены (рис. 1.2).


Рис. 1.2. Искажение шумами и наводками аналогового (слева) и цифрового (справа) сигналов

 

Поэтому каждое преобразование, каждое промежуточное хранение, каждая передача по кабелю или эфиру ухудшает аналоговый сигнал, иногда вплоть до его полного уничтожения. Надо еще учесть, что все шумы, помехи и наводки принципиально не поддаются точному расчету, поэтому точно описать поведение любых аналоговых устройств абсолютно невозможно. К тому же со временем параметры всех аналоговых устройств изменяются из-за старения элементов, поэтому характеристики этих устройств не остаются постоянными.

В отличие от аналоговых, цифровые сигналы, имеющие всего два разрешенных значения, защищены от действия шумов, наводок и помех гораздо лучше. Небольшие отклонения от разрешенных значений никак не искажают цифровой сигнал, так как всегда существуют зоны допустимых отклонений (рис. 1.2). Именно поэтому цифровые сигналы допускают гораздо более сложную и многоступенчатую обработку, гораздо более длительное хранение без потерь и гораздо более качественную передачу, чем аналоговые. К тому же поведение цифровых устройств всегда можно абсолютно точно рассчитать и предсказать. Цифровые устройства гораздо меньше подвержены старению, так как небольшое изменение их параметров никак не отражается на их функционировании. Кроме того, цифровые устройства проще проектировать и отлаживать. Понятно, что все эти преимущества обеспечивают бурное развитие цифровой электроники.

Однако у цифровых сигналов есть и крупный недостаток. Дело в том, что на каждом из своих разрешенных уровней цифровой сигнал должен оставаться хотя бы в течение какого-то минимального временного интервала, иначе его невозможно будет распознать. А аналоговый сигнал может принимать любое свое значение бесконечно малое время. Можно сказать и иначе: аналоговый сигнал определен в непрерывном времени (то есть в любой момент времени), а цифровой - в дискретном (то есть только в выделенные моменты времени). Поэтому максимально достижимое быстродействие аналоговых устройств всегда принципиально больше, чем цифровых. Аналоговые устройства могут работать с более быстро меняющимися сигналами, чем цифровые. Скорость обработки и передачи информации аналоговым устройством всегда может быть выше, чем скорость обработки и передачи цифровым устройством.

Кроме того, цифровой сигнал передает информацию только двумя уровнями и изменением одного своего уровня на другой, а аналоговый - еще и каждым текущим значением своего уровня, то есть он более емкий с точки зрения передачи информации. Поэтому для передачи того объема информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, чаще всего приходится использовать несколько цифровых (чаще всего от 4 до 16).

К тому же, как уже отмечалось, в природе все сигналы - аналоговые, то есть для преобразования их в цифровые и обратного преобразования требуется применение специальной аппаратуры (аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей). Так что ничто не дается даром, и плата за преимущества цифровых устройств может порой оказаться неприемлемо большой.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Арифметические и логические принципы

Работы цифровых интегральных схем и микропроцессоров.. лекция введение основные задачи.. основное содержание курса перечень лабораторных работ..

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

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:

Разработки МП других фирм
Мы проследили историю развития МП на примере МП, выпущенных фирмой INTEL.Но фирма INTEL не единственная, кто занимается производством МП. Коротко поговорим о друг

Однокристальные микроконтроллеры (или однокристальные МЭВМ)
Фирма INTEL еще известна тем, что здесь появился не только первый МП, но и первая однокристальная МЭВМ или МК. Однокристальный МК представляет собой устройство, в

Место и роль микропроцессорной техники в НТП общества
Видимо ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что создание МП является одним из крупнейших достижений микроэлектроники и вычислительной техники за последние десятилетия. Слово «МП» сейчас также п

В системах диагности и контроля РЭС
Параллельно с созданием РЭС на основе МП и МЭВМ создавалась аппаратура и системы диагностики и контроля РЭС – системы контроля РЭС различного уровня сложности: от измерительных приборов со встроенн

Виды дискретных (цифровых) электрических информационных сигналов
•Дискретные сигналы могут быть постоянного и переменного токов.   •Идеальный однополярный дискретный сигн

Сравнительная оценка цифровых и аналоговых устройств микроэлектронной техники
· Электронные устройства по способу формирования и передачи сигналов управления подразделяются на два класса: - аналоговые (непрерывные), - дискретные (прерывистые (или цифровые).

Традиционная цифровая электронная система обработки информации
(с жесткой логикой)       Рис   Входно

Микропроцессорная система обработки информации
(с программируемой логикой)     Рис………    

Общая характеристика цифровых микросхем
· Цифровые микросхемы предназначены для обработки, преобразования и хранения цифровой информации. Выпускаются они сериями. Внутри каждой серии имеются объединенны

Система условных буквенно-цифровых обозначений ИМС
Система обозначения ИМС отечественного производства представляет собой цифро - буквенный код, содержащий иноформацию о функциональном назначении микросхемы, числе подобных типов и типономиналов ИМС

Функциональные подгруппы и разновидности интегральных микросхем
Функции подгруппы Обозначение Функциональные разновидности Обозначение Формирователи А

Первая буква
С – цилиндрический корпус D – с двухрядным параллельным расположением выводов (DIP) S – с однорядным расположением выводов Т – трехрядное расположение выводов М

On_load_lecture() Корпуса цифровых микросхем
Большинство микросхем имеют корпус, то есть прямоугольный контейнер (пластмассовый, керамический, металлокерамический) с металлическими выводами (ножками). Предложено множество различных типов корп

Используемые в УГО
Функциональное назначение Обозначение Вычислитель СР Вычислительное устройство CPU

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