7128

Параметры сигнала

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция №1 Тема: Параметры сигнала Сигналами называются физические процессы, параметры которых содержат информацию. При этом носителем информации является изменяющиеся во времени ток или напряжение. По своей природе все сигналы являются аналого...

Русский

2013-01-16

451.5 KB

41 чел.

Лекция №1

Тема: Параметры сигнала

Сигналами называются физические процессы, параметры которых содержат информацию.  При этом носителем информации является изменяющиеся во времени ток или напряжение. По своей природе все сигналы являются аналоговыми, будь то сигнал постоянного или переменного тока, цифровой или импульсный. Тем не менее, принято выделять аналоговые и цифровые сигналы.

Под аналоговым сигналом понимается сигнал непрерывной формы, изменяющий амплитуду, форму, фазу во времени.

Рис. 1.1 Аналоговый сигнал

С аналоговыми сигналами работает вычислительная техника (или аналоговая вычислительная  машина). Эта машина в реальном масштабе времени решает обычные системы дифферинциальных уравнений, включающие интегралы, дифференциалы, задержки.

В основу этих машин заложены операционные усилители (ОУ), работающие на напряжении  разной полярности.

                      или =

     

                            Рис.1.2

Кроме того,  используются различные цепи задержки в виде конденсатора (сопротивления) (рис.1.3), которые позволяют дифференцировать или интегрировать сигналы.

  

        Рис.1.3                   

                                                                                                                                                                

Операционный усилитель обычно выполняет функцию компаратора (элемента сравнения), которая является электронной схемой, принимающей на свои входы два аналоговых сигнала и выдающей лог. 0 или лог.1, в зависимости от того, какой из сигналов больше. На рис. 1.4 показан символ компаратора на схеме.

          Рис.1.4

Работа его заключается в следующем: если на вход U1 подавать «+» напряжение, а на другой  вход U2  «-»напряжение и с выхода снимать выходной сигнал, то Uвых=U1+U2   (рис.1.5).

                  

 Uвых=U1+U2

 

                           Рис.1.5

При равенстве сигнал на входе (U1=U2)  на выходе операционного усилителя будет ноль (Uвых =0).

Если U1>U2 , то на выходе сигнал положительный (Uвых >0), а если U2> U1 то на выходе сигнал отрицательный (Uвых <0).

Отсюда видно, что операционный усилитель (ОУ) может выполнять роль определителя, усилителя, также выполнять функции сравнения, проверки на больше/меньше, усиления сигналов и с использованием цепей задержки осуществлять дифференцирование и интегрирование входных переменных.

     Рис.1.6

Подавая на вход «+» или «–» несколько сигналов через  сопротивление (R1,R2,R3…), операционный  усилитель может осуществлять операцию суммирования сигналов, выполнять различные логические функции и при использовании нескольких операционных усилителей решать дифференциальные уравнения n-ого порядка.

Таким образом, схемно, при помощи аналоговых ОУ можно решать в реальном масштабе времени различные задачи систем уравнений, включая,  и задачи линейного программирования.

Цифровые сигналы

Цифровые сигналы работают с сигналами одинаковой амплитуды, разной длительности, разной длительности, частоты и скважности. Амплитуда обычно постоянна и равна напряжению питания. Некоторые сигналы бывают с положительным напряжением (обычно это схемы  с транзисторами p-n-p типов) и с отрицательным напряжением.

                                                                                              

                                                                       

          Рис.1.7                                                                       Рис.1.8

На рис. 1.9 показан цифровой сигнал, работающий на положительном напряжении

          Рис.1.9

    Цифровые сигналы характеризуются частотой  f=(=Гц) и

периодом T=

При частоте 3Ггц период будет  T ≈ 3∙10-9Гц.

K=103                  m=10-3

M=106                 mк=10-6

Г=109                   нс=10-9

Т≈0,33∙10-9с=0,33 нс

Отношение длительности импульса к периоду следования импульсов  называется скважностью

C=∙100%

Скважность измеряется в процентах, чем  меньше эта величина, тем короче импульсы логической единицы. Обычно вычислительная цифровая техника работает с сигналами, скважность которых менее 50%. Такие сигналы называются импульсными с очень короткой длительностью.

При скважности более 50% сигналы называются потенциальными. Они так же используются для установки устройств в исходное состояние или других целей. На рис. 1.10 показан сигнал идеальной формы, который на практике нельзя  получить. Фактически каждый импульс имеет трапецеидальную форму.

                            рис 1.10 Форма цифрового сигнала

τ01- время переключения с 0 в 1

τ10- время переключения с 1 в 0

Под логической 1 понимается напряжение питания.

Цифровой сигнал имеет передний фронт, длительность τ (время)  которого определяется задержкой и обозначается 01- означает переключение сигнала из состояния «0» в состояние «1». Задний фронт характеризуется временем 10 , т.е. временем переключения с «1» в «0». Эти параметры определяют задержку сигнала при прохождении через какой-либо элемент. Величины этих параметров разные, задаются техническими условиями элемента. Если сигнал периодический, то имеет период Т, при этом он имеет и частоту.

Обычно быстродействие определяется как среднее время задержки сигнала = (01+10)/2. Для биполярных транзисторов (p-n-p или  n-p- n типов) эта величина составляет примерно 5-10нс.

Важным параметром является состояние логического  нуля.

Транзисторно – транзисторная логика (ТТЛ)  

Un= +5 B

“1”=(2,4÷5.2B)

“0”=(0÷ +0,4В)

(0.4÷2.4В) – сигнал не определен.

Зона логической единицы чуть больше.

Из этого графика (рис. 1.10)  видно, что:

1) для получения качественных преобразований сигнал должен быстро проходить неопределенное состояние;

2) при прохождении неопределенного состояния нельзя производить вычисления, т.к. можно получить неверный результат, поэтому для получения точных вычислений сигналы синхронизируют, избегая моментов переключения элементов.

Тема: Элементы цифровой вычислительной техники

Цифровая вычислительная техника работает с сигналами двоичной формы.       Они бывают равные 1 или 0.

1) логическая единица (Т). Под логической 1 понимается напряжение питания.

Un -“1” -T- «да»

2)

Если нет сигнала - это логический ноль (F).

0B -“0” -F-«нет»

 Физически 0 представляет собой корпус схемы или земля.

Цифровые элементы обычно реализуют элементарные булевые функции.

Символьное обозначение:     

&-конъюнкция X1X2

v-дизъюнкция X1+X2         

¬-инверсия (отрицание)         

↓-стрелка Пирса               - элемент ИЛИ-НЕ

/ -Штрих Шеффера          - элемент И-НЕ

-сложения по mod 2    

∞-эквивалентность          х1∞х2

→-импликация                 х1→х2

0 & 1=0

1v1=1

=1

0↓1=0

1/0=1

11=0         10=1

1 ~1=1

1→0=0

0→1=1

ОУ

выхх

-U

  +U

+   1

   -   2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46223. Система сбалансированных показателей результативности закупочной логистики 14.61 KB
  Система сбалансированных показателей результативности закупочной логистики. Суть системы сбалансированных показателей Blnced Scorecrd или показателей результативности состоит в том что показатели которые предприятие использует для оценки результативности своей деятельности должны быть не только баслансированными но и соответствовать цели которую ставит перед собой предприятие. Система сбалансированных показателей задумана еѐ авторами Роберт Каплан и Девид Нортон как инструмент реализации стратегии развития предприятия. В...
46224. PR как вид публичных коммуникаций и понятие публичной сферы 14.57 KB
  На протяжении человеческой истории сфера публичной коммуникации функционировала как сфера где зарождались и реализовывались практики которые сегодня могут рассматриваться как предшественники и прототипы PR. Публичная сфера это то доступное для граждан место где формируется общественное мнение. В трактовке западных исследователей понятие публичная сфера выглядит так: Публичная сфера это определенное пространство место в котором различные социальные системы правительство партии профсоюзы массмедиа ведут общественную дискуссию...
46226. Структура языкового знака. Аспекты знакового отношения (семантический треугольник Огдена и Ричардса) 14.56 KB
  Структура языкового знака. Таково определение языкового знака предлагаемое словарем 1 167. Значение знака идеально его внешняя форма материальна. Оптимальным способом анализа языкового знака в контексте данной работы является его осмысление как чисто субъективной субстанции существующей исключительно внутри сознания человека.
46227. Историческое развитие лексического состава языка. Источники пополнения словарного запаса 14.55 KB
  Историческое развитие лексического состава языка. Формами существования языка являются: территориальные диалекты говоры наддиалектные языковые образования койне различные социальные диалекты профессиональная речь профессиональные арго тайные корпоративные языки кастовые языки просторечие молодежное арго обиходноразговорная речь литературный язык. В принципе все формы существования языка исключая тайные языки доступны пониманию в пределах данного народа. Формы существования языка различаются между собой составом языковых...
46228. Вариантные обобщения 14.54 KB
  Вариантные обобщения. Обобщение данных состоит из основы обобщения к которой присоединяются различные основы специализаций. Но чаще всего обобщения на основе общего ресурса строится таким образом что начальный адрес для всех размещаемых объектов является одинаковым. Вариантное обобщение Вариант основа обобщения данных в процедурном подходе.
46229. Ввод-вывод в терминал. Работа со строками. Работа с файлами 14.5 KB
  Обмен данными между программой и внешними устройствами осуществляется с помощью операций вводавывода. В языке Си нет особых операторов для ввода или вывода данных. Вместо этого имеется набор классов стандартно поставляемых вместе с компилятором которые и реализуют основные операции вводавывода. Библиотека классов для вводавывода решает две задачи.
46231. Указатели на функции, имитация таблиц виртуальных функций с помощью процедурного подхода 14.47 KB
  Возможны только две операции с функциями: вызов и взятие адреса. Указатель, полученный с помощью последней операции, можно впоследствии использовать для вызова функции.