ანალოგური სიგნალი არის უწყვეტი არგუმენტის (დროის) ფუნქცია. თუ გრაფიკი პერიოდულად წყდება, როგორც ეს ხდება იმპულსების თანმიმდევრობით, მაგალითად, ჩვენ უკვე ვსაუბრობთ აფეთქების გარკვეულ დისკრეტულობაზე.

ტერმინის ისტორია

კომპიუტერული მეცნიერება

თუ კარგად დააკვირდებით, არსად წერია, სად გაჩნდა განმარტება - ანალოგი. დასავლეთში ამ ტერმინს კომპიუტერის პროფესიონალები ორმოციანი წლებიდან იყენებდნენ. მეორე მსოფლიო ომის დროს გამოჩნდა პირველი კომპიუტერული სისტემები, სახელწოდებით ციფრული. დიფერენცირებისთვის კი ახალი ეპითეტების მოფიქრება მოგვიწია.

ანალოგების კონცეფცია შემოვიდა საყოფაცხოვრებო ტექნიკის სამყაროში მხოლოდ 80-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც გამოვიდა პირველი Intel პროცესორები და სამყარო თამაშობდა სათამაშოებით ZX-Spectrum-ზე დღეს შეგიძლიათ მიიღოთ ემულატორი ინტერნეტში. გეიმპლეი მოითხოვდა არაჩვეულებრივ გამძლეობას, მოხერხებულობას და შესანიშნავ რეაქციას. ბავშვებთან ერთად უფროსებიც აგროვებდნენ ყუთებს და სცემეს მტრის უცხოპლანეტელებს. თანამედროვე თამაშები ბევრად ჩამოუვარდება ადრეულ ფრინველებს, რომლებმაც გარკვეული დროით იპყრო მოთამაშეების გონება.

ხმის ჩაწერა და ტელეფონი

80-იანი წლების დასაწყისისთვის დაიწყო პოპ-მუსიკა ელექტრონული დამუშავებით. მუსიკალური ტელეგრაფი საზოგადოებას 1876 წელს წარუდგინეს, მაგრამ აღიარება არ მოიპოვა. პოპულარული მუსიკა მიმართავს აუდიტორიას ამ სიტყვის ფართო გაგებით. ტელეგრაფმა შეძლო ერთი ნოტის გამომუშავება და მისი გადაცემა დისტანციით, სადაც მისი რეპროდუცირება მოხდა სპეციალურად შექმნილი დინამიკის საშუალებით. და მიუხედავად იმისა, რომ ბითლზმა გამოიყენა ელექტრონული ორგანო სერჟანტი პეპერის შესაქმნელად, სინთეზატორი გამოიყენებოდა 70-იანი წლების ბოლოს. ინსტრუმენტი მართლაც პოპულარული და ციფრული გახდა უკვე 80-იანი წლების შუა ხანებში: გაიხსენეთ Modern Talking. ადრე გამოიყენებოდა ანალოგური სინთეზატორები, დაწყებული Novachord-ით 1939 წელს.

ასე რომ, საშუალო მოქალაქეს არ სჭირდებოდა ანალოგური და ციფრული ტექნოლოგიების გარჩევის აუცილებლობა, სანამ ეს უკანასკნელი მყარად არ დამკვიდრდებოდა ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სიტყვა ანალოგი საჯარო დომენში 80-იანი წლების დასაწყისიდან იყო. რაც შეეხება ტერმინის წარმოშობას, ტრადიციულად ითვლება, რომ ინდიკატორი ნასესხები იყო ტელეფონიდან და მოგვიანებით გადავიდა ხმის ჩაწერაზე. ანალოგური ვიბრაციები პირდაპირ მიეწოდება სპიკერს და ხმა მაშინვე ისმის. სიგნალი ადამიანის მეტყველების მსგავსია და ხდება ელექტრო ანალოგი.

თუ დინამიკზე ციფრულ სიგნალს მიმართავთ, ისმის სხვადასხვა ტონის ნოტების ენით აუწერელი კაკოფონია. ეს "მეტყველება" ცნობილია ყველასთვის, ვინც ჩატვირთა პროგრამები და თამაშები მაგნიტური ლენტიდან კომპიუტერის მეხსიერებაში. ის არ ჰგავს ადამიანურს, რადგან ციფრულია. რაც შეეხება დისკრეტულ სიგნალს, უმარტივეს სისტემებში ის პირდაპირ დინამიკს მიეწოდება, რომელიც ინტეგრატორის ფუნქციას ასრულებს. საწარმოს წარმატება ან წარუმატებლობა მთლიანად დამოკიდებულია სწორად შერჩეულ პარამეტრებზე.

ამავდროულად, ტერმინი გამოჩნდა ხმის ჩანაწერში, სადაც მუსიკა და ხმა პირდაპირ მიკროფონიდან ფირზე გადადიოდა. მაგნიტური ჩანაწერი ნამდვილი მხატვრების ანალოგად იქცა. ვინილის ჩანაწერები მუსიკოსებივითაა და დღემდე საუკეთესო საშუალებად ითვლება ნებისმიერი კომპოზიციისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი აჩვენებენ შეზღუდულ მომსახურებას. CD-ები ახლა ხშირად შეიცავს ციფრულ აუდიოს, რომელიც დეკოდირებულია დეკოდერის მიერ. ვიკიპედიის მიხედვით, ახალი ერა დაიწყო 1975 წელს (en.wikipedia.org/wiki/History_of_sound_recording).

ელექტრო გაზომვები

ანალოგურ სიგნალში არის პროპორციულობა ძაბვას ან დენსა და დაკვრის მოწყობილობაზე პასუხს შორის. ტერმინი მაშინ ჩაითვლება, რომ მომდინარეობს ბერძნული ანალოგიდან. რას ნიშნავს პროპორციული? თუმცა, შედარება მსგავსია ზემოთ მოცემულთან: სიგნალი მსგავსია დინამიკების მიერ რეპროდუცირებული ხმის.

გარდა ამისა, ტექნოლოგიაში სხვა ტერმინი გამოიყენება ანალოგური სიგნალების მიმართ - უწყვეტი. რაც შეესაბამება ზემოთ მოცემულ განმარტებას.

ზოგადი ინფორმაცია

სიგნალის ენერგია

როგორც განმარტებიდან ირკვევა, ანალოგურ სიგნალს აქვს უსასრულო ენერგია და არ არის შეზღუდული დროში. აქედან გამომდინარე, მისი პარამეტრები არის საშუალოდ. მაგალითად, სოკეტებში არსებულ 220 ვ-ს ეწოდება ეფექტური მნიშვნელობა მითითებული მიზეზის გამო. ამიტომ გამოიყენება ეფექტური (საშუალო გარკვეული ინტერვალით) მნიშვნელობები. უკვე ნათელია, რომ სოკეტი შეიცავს ანალოგურ სიგნალს 50 ჰც სიხშირით.

რაც შეეხება დისკრეტულობას, გამოიყენება სასრული მნიშვნელობები. მაგალითად, გამაოგნებელი იარაღის შეძენისას, თქვენ უნდა დარწმუნდეთ, რომ დარტყმის ენერგია არ აღემატებოდეს კონკრეტულ მნიშვნელობას, რომელიც იზომება ჯოულებში. წინააღმდეგ შემთხვევაში, იქნება პრობლემები გამოყენებასთან ან შემოწმებასთან დაკავშირებით. ვინაიდან, კონკრეტული ენერგეტიკული მნიშვნელობიდან დაწყებული, გამაოგნებელი იარაღი გამოიყენება მხოლოდ სპეცრაზმის მიერ, დადგენილი ზედა ზღვრით. ნებისმიერი სხვა პრინციპში უკანონოა და გამოყენებისას შეიძლება გამოიწვიოს სიკვდილი.

პულსის ენერგია იპოვება დენისა და ძაბვის ხანგრძლივობაზე გამრავლებით. და ეს აჩვენებს პარამეტრის სასრულობას დისკრეტული სიგნალებისთვის. ციფრული თანმიმდევრობები ასევე გვხვდება ტექნოლოგიაში. ციფრული სიგნალი განსხვავდება დისკრეტული სიგნალისგან მკაცრად განსაზღვრული პარამეტრებით:

1. ხანგრძლივობა.
2. ამპლიტუდა.
3. ორი მითითებული მდგომარეობის არსებობა: 0 და 1.
4. მანქანის ბიტები 0 და 1 ემატება სიტყვებს, რომლებიც წინასწარ არის შეთანხმებული და გასაგები მონაწილეებისთვის (ასამბლეის ენა).

ორმხრივი სიგნალის კონვერტაცია

ანალოგური სიგნალის დამატებითი განმარტება არის მისი აშკარა შემთხვევითობა, ხილული წესების არარსებობა ან მსგავსება გარკვეულ ბუნებრივ პროცესებთან. მაგალითად, სინუს ტალღას შეუძლია აღწეროს დედამიწის ბრუნვა მზის გარშემო. ეს არის ანალოგური სიგნალი. წრედისა და სიგნალის თეორიაში სინუსოიდი წარმოდგენილია მბრუნავი ამპლიტუდის ვექტორით. და დენის და ძაბვის ფაზა განსხვავებულია - ეს არის ორი განსხვავებული ვექტორი, რაც იწვევს რეაქტიულ პროცესებს. რა შეიმჩნევა ინდუქტორებსა და კონდენსატორებში.

განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ ანალოგური სიგნალი ადვილად გარდაიქმნება დისკრეტულად. ნებისმიერი გადართვის ელექტრომომარაგება წყვეტს შეყვანის ძაბვას გამოსასვლელიდან პაკეტებში. შესაბამისად, ის ეწევა 50 ჰც სიხშირის ანალოგური სიგნალის დისკრეტულ ულტრაბგერით აფეთქებებად გადაქცევას. ჭრის პარამეტრების ცვლილებით, ელექტრომომარაგება არეგულირებს გამომავალი მნიშვნელობებს ელექტრული დატვირთვის მოთხოვნებს.

რადიოტალღის მიმღების შიგნით ამპლიტუდის დეტექტორით, ხდება საპირისპირო პროცესი. სიგნალის გასწორების შემდეგ დიოდებზე წარმოიქმნება სხვადასხვა ამპლიტუდის პულსები. ინფორმაცია შეიცავს ასეთი სიგნალის კონვერტში, ამანათის წვეროების დამაკავშირებელ ხაზში. ფილტრი გარდაქმნის დისკრეტულ იმპულსებს ანალოგურ მნიშვნელობებად. პრინციპი ეფუძნება ენერგიის ინტეგრაციას: ძაბვის არსებობის პერიოდში იზრდება კონდენსატორის მუხტი, შემდეგ მწვერვალებს შორის ინტერვალში დენი წარმოიქმნება ელექტრონების ადრე დაგროვილი მიწოდების გამო. შედეგად მიღებული ტალღა მიეწოდება ბასის გამაძლიერებელს, შემდეგ კი დინამიკებს, სადაც შედეგს ისმენს სხვები.

ციფრული სიგნალი სხვაგვარად არის კოდირებული. იქ პულსის ამპლიტუდა შეიცავს მანქანურ სიტყვას. იგი შედგება ერთისა და ნულისაგან, საჭიროა დეკოდირება. ოპერაცია ხორციელდება ელექტრონული მოწყობილობებით: გრაფიკული ადაპტერი, პროგრამული პროდუქტები. ყველამ ჩამოტვირთა K-Lite კოდეკები ინტერნეტიდან, ეს ასეა. დრაივერი პასუხისმგებელია ციფრული სიგნალის გაშიფვრაზე და გამოსასვლელად გარდაქმნაზე დინამიკებად და ეკრანზე.

არ არის საჭირო დაბნეულობის აჩქარება, როდესაც ადაპტერს უწოდებენ 3-D ამაჩქარებელს და პირიქით. პირველი გარდაქმნის მხოლოდ მიწოდებულ სიგნალს. მაგალითად, DVI ციფრული შეყვანის უკან ყოველთვის არის ადაპტერი. ის ეხება მხოლოდ რიცხვების კონვერტაციას ერთიდან და ნულიდან ეკრანის მატრიცაზე გამოსატანად. ამოიღებს ინფორმაციას სიკაშკაშის და RGB პიქსელის მნიშვნელობების შესახებ. რაც შეეხება 3D ამაჩქარებელს, მოწყობილობა შეიძლება (მაგრამ არ არის საჭირო) შეიცავდეს ადაპტერს, მაგრამ მთავარი ამოცანაა რთული გამოთვლები სამგანზომილებიანი სურათების შესაქმნელად. ეს ტექნიკა საშუალებას გაძლევთ გაათავისუფლოთ ცენტრალური პროცესორი და დააჩქაროთ თქვენი პერსონალური კომპიუტერის მუშაობა.

ანალოგური ციფრული სიგნალი გარდაიქმნება ADC-ად. ეს ხდება პროგრამულ უზრუნველყოფაში ან ჩიპის შიგნით. ზოგიერთი სისტემა აერთიანებს ორივე მეთოდს. პროცედურა იწყება ნიმუშების აღებით, რომლებიც შეესაბამება მოცემულ ზონას. თითოეული გარდაქმნისას ხდება მანქანური სიტყვა, რომელიც შეიცავს გამოთვლილ ციფრს. შემდეგ წაკითხვები იფუთება ამანათებში, რაც შესაძლებელს ხდის მათ გაგზავნას კომპლექსური სისტემის სხვა აბონენტებთან.

შერჩევის წესები ნორმალიზებულია კოტელნიკოვის თეორემით, რომელიც აჩვენებს შერჩევის მაქსიმალურ სიხშირეს. უფრო ხშირად აკრძალულია უკუთვლა, რადგან ინფორმაცია იკარგება. მარტივად რომ ვთქვათ, შერჩევის სიხშირის ექვსჯერ გადაჭარბება სიგნალის სპექტრის ზედა ზღვარზე ზემოთ საკმარისად ითვლება. უფრო დიდი მიწოდება განიხილება დამატებით უპირატესობად, რაც უზრუნველყოფს კარგ ხარისხს. ვინმეს უნახავს ხმის ჩანაწერების შერჩევის სიჩქარის მითითებები. როგორც წესი, პარამეტრი 44 kHz-ზე მეტია. მიზეზი ადამიანის სმენის თავისებურებებია: სპექტრის ზედა ზღვარი 10 კჰც-ია. ამიტომ, 44 kHz შერჩევის სიხშირე საკმარისია საშუალო ხმის გადაცემისთვის.

განსხვავება დისკრეტულ და ციფრულ სიგნალს შორის

და ბოლოს, ადამიანი ჩვეულებრივ აღიქვამს ანალოგურ ინფორმაციას გარე სამყაროდან. თუ თვალი ხედავს მოციმციმე შუქს, პერიფერიული ხედვა დაიჭერს მიმდებარე ლანდშაფტს. შესაბამისად, საბოლოო ეფექტი არ ჩანს დისკრეტული. რა თქმა უნდა, შესაძლებელია სხვანაირი აღქმის შექმნის მცდელობა, მაგრამ ეს რთულია და სრულიად ხელოვნური აღმოჩნდება. ეს არის მორზეს კოდის გამოყენების საფუძველი, რომელიც შედგება წერტილებისა და ტირეებისგან, რომლებიც ადვილად გამოირჩევიან ფონური ხმაურის მიმართ. ტელეგრაფის გასაღების დისკრეტული დარტყმები ძნელია აგვერიოს ბუნებრივ სიგნალებთან, თუნდაც ძლიერი ხმაურის არსებობის შემთხვევაში.

ანალოგიურად, ციფრული ხაზები დაინერგა ტექნოლოგიაში ჩარევის აღმოსაფხვრელად. ვიდეოს ნებისმიერი მოყვარული ცდილობს მიიღოს ფილმის კოდირებული ასლი მაქსიმალური გარჩევადობით. ციფრული ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია შორ მანძილზე ოდნავი დამახინჯების გარეშე. წინასწარ შეთანხმებული სიტყვების ფორმირების ორივე მხრიდან ცნობილი წესები ხდება ასისტენტები. ზოგჯერ ზედმეტი ინფორმაცია ჩართულია ციფრულ სიგნალში, რაც შეცდომების გამოსწორების ან გამოვლენის საშუალებას იძლევა. ეს გამორიცხავს არასწორ წარმოდგენას.

პულსის სიგნალები

უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, დისკრეტული სიგნალები მოცემულია დროის გარკვეულ მომენტებში წაკითხვით. ცხადია, რომ ასეთი თანმიმდევრობა რეალურად არ ყალიბდება იმის გამო, რომ აწევას და დაცემას აქვს სასრული სიგრძე. იმპულსი არ გადაეცემა მყისიერად. ამიტომ, მიმდევრობის სპექტრი არ განიხილება დისკრეტული. ეს ნიშნავს, რომ სიგნალს ასე არ შეიძლება ეწოდოს. პრაქტიკაში, არსებობს ორი კლასი:

1. ანალოგური იმპულსური სიგნალები - რომელთა სპექტრი განისაზღვრება ფურიეს ტრანსფორმაციით, შესაბამისად, უწყვეტი, ყოველ შემთხვევაში, გარკვეულ ადგილებში. წრეზე ძაბვის ან დენის მოქმედების შედეგი აღმოჩენილია კონვოლუციის მოქმედებით.
2. დისკრეტული პულსის სიგნალები ასევე აჩვენებენ დისკრეტულ სპექტრს მათთან ოპერაციები ხორციელდება დისკრეტული ფურიეს გარდაქმნების მეშვეობით. ამიტომ, ასევე გამოიყენება დისკრეტული კონვოლუცია.

ეს განმარტებები მნიშვნელოვანია წიგნიერებისთვის, რომლებმაც წაიკითხეს, რომ პულსის სიგნალები შეიძლება იყოს ანალოგური. დისკრეტებს დაარქვეს სპექტრის მახასიათებლების მიხედვით. ტერმინი ანალოგი გამოიყენება დიფერენცირების მიზნით. ეპითეტი უწყვეტი გამოიყენება, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, და სპექტრის მახასიათებლებთან დაკავშირებით.

დაზუსტება: მხოლოდ იმპულსების უსასრულო მიმდევრობის სპექტრი ითვლება მკაცრად დისკრეტულად. შეფუთვისთვის, ჰარმონიული კომპონენტები ყოველთვის ბუნდოვანია. ასეთი სპექტრი წააგავს ამპლიტუდა მოდულირებული იმპულსების თანმიმდევრობას.

ციფრული PBX ინტერფეისის კონცეფცია

CSC უნდა უზრუნველყოს ინტერფეისი (ერთობლივი) ანალოგური და ციფრული სააბონენტო ხაზებთან (SL) და გადამცემ სისტემებთან.

კონდახიარის საზღვარი ორ ფუნქციურ ბლოკს შორის, რომელიც განისაზღვრება ფუნქციური მახასიათებლებით, ზოგადი ფიზიკური კავშირის მახასიათებლებით, სიგნალის მახასიათებლებით და სპეციფიკიდან გამომდინარე სხვა მახასიათებლებით.

ინტერფეისი უზრუნველყოფს ორ მოწყობილობას შორის კავშირის პარამეტრების ერთჯერად განსაზღვრას. ეს პარამეტრები ეხება ურთიერთდამაკავშირებელი სქემების ტიპს, რაოდენობას და ფუნქციას, ასევე ამ სქემების გასწვრივ გადაცემული სიგნალების ტიპს, ფორმას და თანმიმდევრობას.

მითითებულია კავშირების ტიპების, რაოდენობის, ფორმისა და თანმიმდევრობის ზუსტი განმარტება და მათ შორის ინტერფეისზე ორ ფუნქციურ ბლოკს შორის ურთიერთობა. ერთობლივი სპეციფიკაცია.

ციფრული PBX-ის ინტერფეისები შეიძლება დაიყოს შემდეგებად:

ანალოგური აბონენტის ინტერფეისი;

ციფრული აბონენტის ინტერფეისი;

ISDN სააბონენტო ინტერფეისი;

ქსელური (ციფრული და ანალოგური) კავშირები.

რგოლის კონექტორები

რგოლის სტრუქტურები გამოიყენება კომუნიკაციის ფართო სპექტრში. უპირველეს ყოვლისა, ეს არის რგოლის გადამცემი სისტემები დროებითი კლასტერირებით, რომლებსაც არსებითად აქვთ სერიით დაკავშირებული ცალმხრივი ხაზების კონფიგურაცია, რომლებიც ქმნიან დახურულ წრეს ან რგოლს. ამ შემთხვევაში, ქსელის თითოეულ კვანძში ორი ძირითადი ფუნქცია ხორციელდება:

1) თითოეული კვანძი მუშაობს როგორც რეგენერატორი შემომავალი ციფრული სიგნალის აღსადგენად და ხელახლა გადასაცემად;

ქსელის კვანძებში აღიარებულია ჯგუფის დროებითი ფორმირების ციკლის სტრუქტურა და კომუნიკაცია ხორციელდება რგოლის გასწვრივ.

2) ციფრული სიგნალის ამოღება და შეყვანა თითოეულ კვანძზე მინიჭებული გარკვეული არხის ინტერვალებით.

არხის სლოტების გადანაწილების შესაძლებლობა რგოლების სისტემაში კვანძების თვითნებურ წყვილებს შორის დროის დაჯგუფებით ნიშნავს, რომ რგოლი არის განაწილებული გადაცემის და გადართვის სისტემა. რგოლების სტრუქტურებში ერთდროული გადაცემის და გადართვის იდეა გავრცელდა ციფრული გადართვის ველებზე.

ასეთ სქემაში დუპლექსის კავშირი შეიძლება დამყარდეს ნებისმიერ ორ კვანძს შორის ერთი არხის გამოყენებით. ამ თვალსაზრისით, რგოლის წრე ახორციელებს სიგნალის კოორდინატების სივრცობრივ-დროებით ტრანსფორმაციას და შეიძლება ჩაითვალოს S/T ეტაპის აგების ერთ-ერთ ვარიანტად.

ანალოგური, დისკრეტული, ციფრული სიგნალები

სატელეკომუნიკაციო სისტემებში ინფორმაციის გადაცემა ხდება სიგნალების გამოყენებით. საერთაშორისო სატელეკომუნიკაციო კავშირი მას შემდეგნაირად განსაზღვრავს: სიგნალი:

სატელეკომუნიკაციო სიგნალი არის ელექტრომაგნიტური ტალღების ერთობლიობა, რომელიც ვრცელდება ცალმხრივი გადამცემი არხის გასწვრივ და მიზნად ისახავს ზემოქმედებას მიმღებ მოწყობილობაზე.

1) ანალოგური სიგნალი- სიგნალი, რომელშიც თითოეული გამომსახველი პარამეტრი მითითებულია უწყვეტი დროის ფუნქციით შესაძლო მნიშვნელობების უწყვეტი ნაკრებით

2) სიგნალი დისკრეტული დონეზე -სიგნალი, რომლის პარამეტრების გამოსახვის მნიშვნელობები მითითებულია უწყვეტი დროის ფუნქციით შესაძლო მნიშვნელობების სასრული ნაკრებით. სიგნალის დონის მიხედვით შერჩევის პროცესს ე.წ კვანტიზაცია;

3) დისკრეტული დროის სიგნალი -სიგნალი, რომელშიც თითოეული გამომსახველი პარამეტრი მითითებულია დისკრეტული დროის ფუნქციით შესაძლო მნიშვნელობების უწყვეტი ნაკრებით

4) ციფრული სიგნალი -სიგნალი, რომლის პარამეტრების გამოსახვის მნიშვნელობები მითითებულია დისკრეტული დროის ფუნქციით შესაძლო მნიშვნელობების სასრული ნაკრებით

მოდულაციაარის ერთი სიგნალის მეორეზე გადაყვანა გადამზიდი სიგნალის პარამეტრების შეცვლით გარდაქმნილი სიგნალის შესაბამისად. მატარებელ სიგნალად გამოიყენება ჰარმონიული სიგნალები, იმპულსების პერიოდული თანმიმდევრობა და ა.შ.

მაგალითად, ციფრული სიგნალის ორობითი კოდის ხაზის მეშვეობით გადაცემისას, სიგნალის მუდმივი კომპონენტი შეიძლება გამოჩნდეს ყველა კოდურ სიტყვაში ერთის უპირატესობის გამო.

ხაზში მუდმივი კომპონენტის არარსებობა შესატყვისების გამოყენების საშუალებას იძლევა ტრანსფორმატორებიხაზოვან მოწყობილობებში, ასევე უზრუნველყოს რეგენერატორების დისტანციური ელექტრომომარაგება პირდაპირი დენით. ციფრული სიგნალის არასასურველი DC კომპონენტის მოსაშორებლად, ორობითი სიგნალები გარდაიქმნება სპეციალური კოდების გამოყენებით, სანამ გადაიგზავნება ხაზზე. პირველადი ციფრული გადაცემის სისტემისთვის (DTS) მიღებულია HDB3 კოდი.

ორობითი სიგნალის დაშიფვრა მოდიფიცირებულ კვაზი-სამეულ სიგნალად HDB3 კოდის გამოყენებით ხდება შემდეგი წესების მიხედვით (ნახ. 1.5).

ბრინჯი. 1.5.ორობითი და შესაბამისი HDB3 კოდები

პულსის კოდის მოდულაცია

უწყვეტი პირველადი ანალოგური სიგნალის ციფრულ კოდად გადაქცევა ეწოდება პულსის კოდის მოდულაცია(ICM). PCM-ში ძირითადი ოპერაციებია დროის შერჩევის, კვანტიზაციის (დროის დისკრეტული სიგნალის დონის მიხედვით შერჩევა) და კოდირების ოპერაციები.

ანალოგური სიგნალის დროის შერჩევაარის ტრანსფორმაცია, რომელშიც ანალოგური სიგნალის გამომსახველი პარამეტრი მითითებულია მისი მნიშვნელობების სიმრავლით დროის ცალკეულ მომენტებში, ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, უწყვეტი ანალოგური სიგნალიდან c(t)(ნახ. 1.6, ა) მიიღეთ ნიმუშის მნიშვნელობები თან"(ნახ. 1.6, ბ). დროის შერჩევის ოპერაციის შედეგად მიღებული სიგნალის წარმომადგენლობითი პარამეტრის მნიშვნელობებს უწოდებენ ნიმუშებს.

ყველაზე გავრცელებულია ციფრული გადაცემის სისტემები, რომლებიც იყენებენ ანალოგური სიგნალის ერთგვაროვან სინჯს (ამ სიგნალის სინჯები კეთდება თანაბარი დროის ინტერვალებით). ერთიანი შერჩევისას გამოიყენება შემდეგი ცნებები: შერჩევის ინტერვალი At(დროის ინტერვალი დისკრეტული სიგნალის ორ მიმდებარე ნიმუშს შორის) და შერჩევის სიხშირე Fd(ნიმუშების აღების ინტერვალის საპასუხო). შერჩევის ინტერვალის ზომა შეირჩევა კოტელნიკოვის თეორემის შესაბამისად.

კოტელნიკოვის თეორემის თანახმად, ანალოგური სიგნალი შეზღუდული სპექტრით და უსასრულო დაკვირვების ინტერვალით შეიძლება შეცდომის გარეშე აღდგეს თავდაპირველი ანალოგური სიგნალის შერჩევით მიღებული დისკრეტული სიგნალისგან, თუ შერჩევის სიხშირე ორჯერ აღემატება ანალოგური სიგნალის სპექტრის მაქსიმალურ სიხშირეს:

კოტელნიკოვის თეორემა

კოტელნიკოვის თეორემა (ინგლისურ ლიტერატურაში - Nyquist-Shannon თეორემა) ამბობს, რომ თუ ანალოგურ სიგნალს x(t) აქვს შეზღუდული სპექტრი, მაშინ ის შეიძლება აღდგეს ცალსახად და დაკარგვის გარეშე მისი დისკრეტული ნიმუშებიდან აღებული მაქსიმუმზე ორჯერ მეტი სიხშირით. სპექტრის Fmax სიხშირე.

საინფორმაციო სიგნალი -ფიზიკური პროცესი, რომელსაც აქვს ადამიანი ან ტექნიკური მოწყობილობა საინფორმაციომნიშვნელობა. ის შეიძლება იყოს უწყვეტი (ანალოგური) ან დისკრეტული

ტერმინი "სიგნალი" ძალიან ხშირად იდენტიფიცირებულია "მონაცემების" და "ინფორმაციის" ცნებებთან. მართლაც, ეს ცნებები ურთიერთდაკავშირებულია და არ არსებობს ერთი მეორის გარეშე, არამედ მიეკუთვნება სხვადასხვა კატეგორიას.

სიგნალიარის საინფორმაციო ფუნქცია, რომელიც ატარებს შეტყობინებას ნებისმიერი ფიზიკური სისტემის, ობიექტის ან გარემოს ფიზიკური თვისებების, მდგომარეობის ან ქცევის შესახებ და სიგნალის დამუშავების მიზანი შეიძლება ჩაითვალოს გარკვეული ინფორმაციის ამოღება, რომელიც ნაჩვენებია ამ სიგნალებში ( მოკლე - სასარგებლო ან სამიზნე ინფორმაცია) და ამ ინფორმაციის ტრანსფორმაცია აღქმისა და შემდგომი გამოყენებისათვის მოსახერხებელ ფორმაში.

ინფორმაცია გადაეცემა სიგნალების სახით. სიგნალი არის ფიზიკური პროცესი, რომელიც ატარებს ინფორმაციას. სიგნალი შეიძლება იყოს ხმოვანი, მსუბუქი, ფოსტის სახით და ა.შ.

სიგნალი არის ინფორმაციის მატერიალური მატარებელი, რომელიც გადაეცემა წყაროდან მომხმარებელს. ის შეიძლება იყოს დისკრეტული და უწყვეტი (ანალოგური)

ანალოგური სიგნალი- მონაცემთა სიგნალი, რომელშიც თითოეული გამომსახველი პარამეტრი აღწერილია დროის ფუნქციით და შესაძლო მნიშვნელობების უწყვეტი სიმრავლით.

ანალოგური სიგნალები აღწერილია დროის უწყვეტი ფუნქციებით, რის გამოც ანალოგურ სიგნალს ზოგჯერ უწყვეტ სიგნალს უწოდებენ. ანალოგური სიგნალები განსხვავდება დისკრეტული (კვანტიზებული, ციფრული).

უწყვეტი სივრცეებისა და შესაბამისი ფიზიკური სიდიდეების მაგალითები: (სწორი ხაზი: ელექტრული ძაბვა; წრე: როტორის, ბორბლის, მექანიზმის, საათის ანალოგური მაჩვენებლის ან გადამზიდავი სიგნალის ფაზის პოზიცია; სეგმენტი: დგუშის პოზიცია, მართვის ბერკეტი, თხევადი თერმომეტრი , ან ელექტრული სიგნალი შეზღუდული ამპლიტუდით სხვადასხვა მრავალგანზომილებიანი სივრცეებით: ფერი, კვადრატული მოდულირებული სიგნალი.)

ანალოგური სიგნალების თვისებები დიდწილად კვანტური ან ციფრული საპირისპირო თვისებებისიგნალები.

აშკარად გამორჩეული დისკრეტული სიგნალის დონეების არარსებობა შეუძლებელს ხდის ინფორმაციის კონცეფციის გამოყენებას იმ ფორმით, როგორც ეს ციფრულ ტექნოლოგიებშია გაგებული მის აღწერისთვის. „ინფორმაციის რაოდენობა“, რომელიც შეიცავს ერთ კითხვას, შემოიფარგლება მხოლოდ საზომი ინსტრუმენტის დინამიური დიაპაზონით.

არავითარი ჭარბი რაოდენობა. მნიშვნელობის სივრცის უწყვეტობიდან გამომდინარეობს, რომ სიგნალში შეყვანილი ნებისმიერი ხმაური არ განსხვავდება თავად სიგნალისგან და, შესაბამისად, თავდაპირველი ამპლიტუდის აღდგენა შეუძლებელია. სინამდვილეში, გაფილტვრა შესაძლებელია, მაგალითად, სიხშირის მეთოდებით, თუ ცნობილია რაიმე დამატებითი ინფორმაცია ამ სიგნალის (კერძოდ, სიხშირის დიაპაზონის) თვისებების შესახებ.

განაცხადი:

ანალოგური სიგნალები ხშირად გამოიყენება მუდმივად ცვალებადი ფიზიკური რაოდენობების წარმოსაჩენად. მაგალითად, თერმოწყვილიდან აღებული ანალოგური ელექტრული სიგნალი ატარებს ინფორმაციას ტემპერატურის ცვლილებების შესახებ, მიკროფონის სიგნალი ატარებს ინფორმაციას ბგერის ტალღაში წნევის სწრაფი ცვლილების შესახებ და ა.შ.

დისკრეტული სიგნალიშედგება თვლადი სიმრავლისგან (ანუ კომპლექტი, რომლის ელემენტების დათვლა შესაძლებელია) ელემენტების (ამბობენ - ინფორმაციის ელემენტები). მაგალითად, "აგურის" სიგნალი დისკრეტულია. იგი შედგება შემდეგი ორი ელემენტისგან (ეს არის ამ სიგნალის სინტაქსური მახასიათებელი): წითელი წრე და თეთრი მართკუთხედი წრის შიგნით, რომელიც მდებარეობს ჰორიზონტალურად ცენტრში. სწორედ დისკრეტული სიგნალის სახით არის წარმოდგენილი ინფორმაცია, რომელსაც მკითხველი ამჟამად ფლობს. თქვენ შეგიძლიათ განასხვავოთ შემდეგი ელემენტები: სექციები (მაგალითად, „ინფორმაცია“), ქვეგანყოფილებები (მაგალითად, „თვისებები“), აბზაცები, წინადადებები, ცალკეული ფრაზები, სიტყვები და ცალკეული სიმბოლოები (ასოები, რიცხვები, პუნქტუაციის ნიშნები და ა.შ.). ეს მაგალითი გვიჩვენებს, რომ სიგნალის პრაგმატიკიდან გამომდინარე, შეიძლება გამოიყოს სხვადასხვა ინფორმაციის ელემენტები. ფაქტობრივად, ადამიანისთვის, რომელიც სწავლობს კომპიუტერულ მეცნიერებას მოცემული ტექსტიდან, მნიშვნელოვანია უფრო დიდი ინფორმაციის ელემენტები, როგორიცაა სექციები, ქვეგანყოფილებები და ცალკეული აბზაცები. ისინი მას საშუალებას აძლევენ უფრო ადვილად გადაიტანოს მასალის სტრუქტურა, უკეთ აითვისოს იგი და მოემზადოს გამოცდისთვის. მათთვის, ვინც მოამზადა ეს მეთოდოლოგიური მასალა, გარდა მითითებული საინფორმაციო ელემენტებისა, მნიშვნელოვანია აგრეთვე უფრო მცირე წინადადებები, მაგალითად, ინდივიდუალური წინადადებები, რომელთა დახმარებითაც წარმოდგენილია ესა თუ ის იდეა და რომლებიც ახორციელებენ ხელმისაწვდომობის ამა თუ იმ მეთოდს. მასალა. დისკრეტული სიგნალის უმცირესი ელემენტების ერთობლიობას ანბანი ეწოდება, ხოლო თავად დისკრეტულ სიგნალს ასევე ე.წ. შეტყობინება.

ნიმუშის აღება არის უწყვეტი სიგნალის გადაქცევა დისკრეტულ (ციფრულ) სიგნალად.

განსხვავება ინფორმაციის დისკრეტულ და უწყვეტ წარმოდგენას შორის ნათლად ჩანს საათის მაგალითში. ელექტრონულ საათში ციფრული ციფრულით, ინფორმაცია წარმოდგენილია დისკრეტულად - ციფრებით, რომელთაგან თითოეული აშკარად განსხვავდება ერთმანეთისგან. მაჩვენებლის ციფერბლატით მექანიკურ საათში ინფორმაცია მუდმივად არის წარმოდგენილი - ორი ხელის პოზიციები და ხელის ორი განსხვავებული პოზიცია ყოველთვის მკაფიოდ არ გამოირჩევა (განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ ციფერბლატზე არ არის წუთის მარკერები).

უწყვეტი სიგნალი- აისახება გარკვეული ფიზიკური სიდიდით, რომელიც იცვლება მოცემულ დროის ინტერვალში, მაგალითად, ტემბრით ან ხმის ინტენსივობით. ეს ინფორმაცია წარმოდგენილია უწყვეტი სიგნალის სახით იმ სტუდენტებისთვის - მომხმარებლებისთვის, რომლებიც ესწრებიან კომპიუტერული მეცნიერების ლექციებს და აღიქვამენ მასალას ხმის ტალღების (სხვა სიტყვებით, ლექტორის ხმის) მეშვეობით, რომლებიც უწყვეტი ხასიათისაა.

როგორც მოგვიანებით დავინახავთ, დისკრეტული სიგნალი უფრო ემორჩილება ტრანსფორმაციას და, შესაბამისად, აქვს უპირატესობა უწყვეტთან შედარებით. ამავდროულად, ტექნიკურ სისტემებში და რეალურ პროცესებში უწყვეტი სიგნალი ჭარბობს. ეს გვაიძულებს შევიმუშაოთ უწყვეტი სიგნალის დისკრეტულ სიგნალად გადაქცევის გზები.\

უწყვეტი სიგნალის დისკრეტად გადაქცევისთვის, პროცედურა ე.წ კვანტიზაცია.

ციფრული სიგნალი არის მონაცემთა სიგნალი, რომელშიც თითოეული გამომსახველი პარამეტრი აღწერილია დისკრეტული დროის ფუნქციით და შესაძლო მნიშვნელობების სასრული ნაკრებით.

დისკრეტული ციფრული სიგნალის გადაცემა უფრო რთულია დიდ დისტანციებზე, ვიდრე ანალოგური სიგნალი, ამიტომ ის წინასწარ მოდულირებულია გადამცემის მხარეს და დემოდულირებულია ინფორმაციის მიმღების მხარეს. ციფრული ინფორმაციის შემოწმებისა და აღდგენის ალგორითმების გამოყენება ციფრულ სისტემებში შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს ინფორმაციის გადაცემის საიმედოობა.

კომენტარი. უნდა გვახსოვდეს, რომ რეალური ციფრული სიგნალი თავისი ფიზიკური ბუნებით ანალოგურია. ხმაურის და გადამცემი ხაზის პარამეტრების ცვლილების გამო, მას აქვს რყევები ამპლიტუდაში, ფაზაში/სიხშირეში (ჯიტერი) და პოლარიზაციაში. მაგრამ ეს ანალოგური სიგნალი (პულსი და დისკრეტული) დაჯილდოებულია რიცხვის თვისებებით. შედეგად შესაძლებელი ხდება მის დასამუშავებლად რიცხვითი მეთოდების გამოყენება (კომპიუტერული დამუშავება).

უბრალო მომხმარებელს სულაც არ სჭირდება იცოდეს რა არის სიგნალების ბუნება. მაგრამ ზოგჯერ საჭიროა ვიცოდეთ განსხვავება ანალოგურ და ციფრულ ფორმატებს შორის, რათა ამა თუ იმ ვარიანტის არჩევანს ღია თვალებით მივუდგეთ, რადგან დღეს ისმის, რომ ანალოგური ტექნოლოგიების დრო გავიდა, ისინი ცვლის ციფრულს. . ჩვენ უნდა გავიგოთ განსხვავება, რათა ვიცოდეთ რას ვტოვებთ და რას უნდა ველოდოთ.

სიგნალის ანალოგი- ეს არის უწყვეტი სიგნალი, რომელსაც აქვს უსასრულო რაოდენობის მონაცემები, რომლებიც ახლოსაა მაქსიმუმში, რომლის ყველა პარამეტრი აღწერილია დროზე დამოკიდებული ცვლადით.

ციფრული სიგნალი- ეს არის ცალკეული სიგნალი, რომელიც აღწერილია დროის ცალკეული ფუნქციით, შესაბამისად, დროის თითოეულ მომენტში სიგნალის ამპლიტუდას აქვს მკაცრად განსაზღვრული მნიშვნელობა.

პრაქტიკამ აჩვენა, რომ ანალოგური სიგნალებით შესაძლებელია ჩარევა, რომელიც შეიძლება აღმოიფხვრას ციფრული სიგნალით. გარდა ამისა, ციფრულს შეუძლია ორიგინალური მონაცემების აღდგენა. უწყვეტი ანალოგური სიგნალით, ბევრი ინფორმაცია გადის, ხშირად არასაჭირო. ერთი ანალოგურის ნაცვლად, შესაძლებელია რამდენიმე ციფრულის გადაცემა.

დღეს მომხმარებლები დაინტერესებულნი არიან ტელევიზიის საკითხით, ვინაიდან სწორედ ამ კონტექსტში ხშირად წარმოიქმნება ფრაზა „ციფრულ სიგნალზე გადართვა“. ამ შემთხვევაში, ანალოგი შეიძლება ჩაითვალოს წარსულის რელიქვიად, მაგრამ ამას იღებს არსებული ტექნოლოგია და ციფრული მისაღებად საჭიროა სპეციალური. რა თქმა უნდა, "ციფრული" გამოყენების გაჩენისა და გაფართოების გამო, ისინი კარგავენ ყოფილ პოპულარობას.

სიგნალის ტიპების უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

უსაფრთხოება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კონკრეტული სიგნალის პარამეტრების შეფასებაში. სხვადასხვა სახის გავლენა, გარე შეჭრა ანალოგურ სიგნალს დაუცველს ხდის. ციფრულით, ეს გამორიცხულია, რადგან ის კოდირებულია რადიო პულსებიდან. დიდ დისტანციებზე ციფრული სიგნალების გადაცემა რთულია და საჭიროა მოდულაცია-დემოდულაციის სქემების გამოყენება.

რომ შევაჯამოთ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ განსხვავება ანალოგურ და ციფრულ სიგნალებს შორისშედგება:

• ციფრულის ანალოგური და დისკრეტულობის უწყვეტობაში;
• ანალოგური გადაცემის დროს ჩარევის უფრო დიდი ალბათობაა;
• ანალოგური სიგნალის სიჭარბეში;
• ციფრულის უნარი გაფილტროს ხმაური და აღადგინოს ორიგინალური ინფორმაცია;
• ციფრული სიგნალის დაშიფრული ფორმით გადაცემისას. ერთი ანალოგური სიგნალი შეიცვალა რამდენიმე ციფრულით.

ციფრული მიკროსქემის დიზაინი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი დისციპლინა, რომელიც შეისწავლება ყველა უმაღლეს და საშუალო საგანმანათლებლო დაწესებულებაში, რომლებიც ამზადებენ სპეციალისტებს ელექტრონიკაში. ნამდვილი რადიომოყვარულიც კარგად უნდა ერკვეოდეს ამ საკითხში. მაგრამ წიგნებისა და სახელმძღვანელოების უმეტესობა დაწერილია ძალიან ძნელად გასაგებ ენაზე და დამწყებ ელექტრონიკის ინჟინერს (შესაძლოა სკოლის მოსწავლეს) გაუჭირდება ახალი ინფორმაციის შესწავლა. Master Keith-ის ახალი საგანმანათლებლო მასალების სერია შექმნილია ამ ხარვეზის შესავსებად: ჩვენი სტატიები ხსნის რთულ ცნებებს უმარტივესი სიტყვებით.

8.1. ანალოგური და ციფრული სიგნალები

ჯერ უნდა გესმოდეთ, თუ როგორ განსხვავდება ანალოგური მიკროსქემები ციფრული სქემებისგან. და მთავარი განსხვავება არის სიგნალებში, რომლებთანაც მუშაობს ეს სქემები.
ყველა სიგნალი შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ტიპად: ანალოგური და ციფრული.

ანალოგური სიგნალები

ანალოგური სიგნალები ჩვენთვის ყველაზე ნაცნობია. შეიძლება ითქვას, რომ მთელი ბუნებრივი სამყარო ჩვენს გარშემო არის ანალოგი. ჩვენი ხედვა და სმენა, ისევე როგორც ყველა სხვა გრძნობა, აღიქვამს შემოსულ ინფორმაციას ანალოგური ფორმით, ანუ განუწყვეტლივ დროთა განმავლობაში. ხმოვანი ინფორმაციის გადაცემა - ადამიანის მეტყველება, მუსიკალური ინსტრუმენტების ხმები, ცხოველების ღრიალი, ბუნების ხმები და ა.შ. - ასევე ხორციელდება ანალოგური ფორმით.
ამ საკითხის კიდევ უფრო უკეთ გასაგებად, მოდით დავხატოთ ანალოგური სიგნალი (ნახ. 1):

ნახ.1. ანალოგური სიგნალი

ჩვენ ვხედავთ, რომ ანალოგური სიგნალი უწყვეტია დროში და ამპლიტუდაში. დროის ნებისმიერ მომენტში შეგიძლიათ განსაზღვროთ ანალოგური სიგნალის ამპლიტუდის ზუსტი მნიშვნელობა.

ციფრული სიგნალები

მოდით გავაანალიზოთ სიგნალის ამპლიტუდა არა მუდმივად, არამედ დისკრეტულად, ფიქსირებული ინტერვალებით. მაგალითად, წამში ერთხელ, ან უფრო ხშირად: წამში ათჯერ. რამდენჯერ ვაკეთებთ ამას, ეწოდება შერჩევის სიხშირე: წამში ერთხელ - 1 ჰც, ათასჯერ წამში - 1000 ჰც ან 1 კჰც.

სიცხადისთვის, დავხატოთ ანალოგური (ზემოთ) და ციფრული (ქვემოთ) სიგნალების გრაფიკები (ნახ. 2.):

ნახ.2. ანალოგური სიგნალი (ზედა) და მისი ციფრული ასლი (ქვედა)

ჩვენ ვხედავთ, რომ ყოველი მყისიერი დროის ინტერვალში შეგვიძლია გავარკვიოთ სიგნალის ამპლიტუდის მყისიერი ციფრული მნიშვნელობა. ჩვენ არ ვიცით, რა ემართება სიგნალს (რა კანონის მიხედვით იცვლება, რა არის მისი ამპლიტუდა) ეს ინფორმაცია ჩვენთვის დაკარგულია. რაც უფრო იშვიათად ვამოწმებთ სიგნალის დონეს (რაც უფრო დაბალია სინჯის აღების სიხშირე), მით ნაკლები ინფორმაცია გვაქვს სიგნალის შესახებ. რა თქმა უნდა, პირიქითაც არის: რაც უფრო მაღალია შერჩევის მაჩვენებელი, მით უკეთესია სიგნალის პრეზენტაციის ხარისხი. ლიმიტში, შერჩევის სიხშირის უსასრულობამდე გაზრდით, ვიღებთ თითქმის იგივე ანალოგურ სიგნალს.
ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ანალოგური სიგნალი ნებისმიერ შემთხვევაში უკეთესია ვიდრე ციფრული? თეორიულად, ალბათ, დიახ. მაგრამ პრაქტიკაში, თანამედროვე ანალოგური ციფრული გადამყვანები (ADCs) მუშაობენ შერჩევის ისეთი მაღალი სიჩქარით (წამში რამდენიმე მილიონამდე ნიმუში) და აღწერენ ანალოგურ სიგნალს ციფრულ ფორმაში ისე ხარისხობრივად, რომ ადამიანის გრძნობებს (თვალები, ყურები) შეუძლიათ. აღარ გრძნობს განსხვავებას ორიგინალურ სიგნალსა და მის ციფრულ მოდელს შორის. ციფრულ სიგნალს აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა: უფრო ადვილია გადაცემა სადენებით ან რადიოტალღებით, ჩარევას არ აქვს მნიშვნელოვანი გავლენა ასეთ სიგნალზე. ამიტომ, ყველა თანამედროვე მობილური კომუნიკაცია, ტელევიზია და რადიო მაუწყებლობა ციფრულია.

ქვედა გრაფიკი ნახ. 2 ადვილი წარმოსადგენია სხვა ფორმით - როგორც რიცხვთა წყვილის გრძელი მიმდევრობა: დრო/ამპლიტუდა. და რიცხვები არის ზუსტად ის, რაც ციფრულ სქემებს სჭირდებათ. მართალია, ციფრულ სქემებს ურჩევნიათ იმუშაონ ციფრებთან სპეციალურ წარმომადგენლობაში, მაგრამ ამაზე მომდევნო გაკვეთილზე ვისაუბრებთ.

ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვიტანოთ მნიშვნელოვანი დასკვნები:

ციფრული სიგნალი დისკრეტულია, მისი დადგენა შესაძლებელია მხოლოდ დროის ცალკეულ მომენტებში;
- რაც უფრო მაღალია შერჩევის სიხშირე, მით უკეთესია ციფრული სიგნალის წარმოდგენის სიზუსტე.