3-маъруза. Ракамли ахборотларни ракамли курилмаларда ифодаланиш шакллари. Сон тизимларининг умумий хусусиятлари. Компьютерларда кулланиладиган сонли тизимлар

Raqamli signalni struktura tuzilishi. Raqamli signallar ikkilik sonlarni ifodalash uchun ishlatiladi. Shuning uchun ular faqat ikkita qiymatni qabul qila oladi – bir (1) va nol (0) qiymatlarini.
Raqamli signal potensialli va impulsli bo’lishi mumkin. Potensialli raqamli signal elementlari bo’lib, ikki sath potensiallari hisoblanadi. Har bir sath potensiali, takt intervali deb atalmish vaqt mobaynida, o’zgarmas bo’lib turadi. Agar keyingi ikkillangan sonning raqami avvalgisidan farq qiladigan bo’lsa, uning chegarasida potensialning sathi o’zgaradi. 1.1, a – rasimda potensialli raqamli signal tasvirlangan (yuqori potensial 1 – ni, quyi potensial 0 – ni aks ettiradi).
O’zgarmas yoki nolli amplituda impulslari impulsli raqamli signalning elementlari bo’lib hisoblanadilar va ular takt intervallarini chegaralovchi, takt momentlari bilan aniqlanadilar (t₀,t₁,….,t₈, 1.1b rasmda keltirilgan). Musbat impuls 1 – qiymatiga, takt momentiga impulsning yo’qligi esa 0 – qiymatiga mos keladi.

1.1-rasm. Raqamli signal:
a – potentsial shakli; b – impuls shakli

Raqamli signallarning ikkala turida ham (1.1-rasmga qarang) 10011010 ikkilangan son ketma-ket ko’rinishda keltirilgan bo’ladi (ketma-ket kod bilan), qachonki uskuna orqali ketma-ket qayta ishlansa va bir liniya orqali sonning razryadiga mos holda potensiallar (impulslar) uzatilsa, amalga oshadi.

Parallel ko’rinishdagi ikkilik sonini namoyon etayotganda (parallel kod ko’rinishida) uning barcha razryadlari bir vaqtda uzatladi. Shu bilan birga raqamli signalni qayta ishlovchi uskunaning bir hil turdagi elementlari va uzatish liniyalari miqdori sonni razryadlar miqdoriga teng bo’lishi kerak, ya’ni sezilarli darajada ortib borishi kerak. Bunday raqamli signal uskuna orqali sezilarli darajada tezroq qayta ishlanadi.
Parallel ko’rinishdagi 10011010 ikkilangan sonni namoyon etadigan potensial raqamli signal (1.2-rasmda keltirilgan).


1.2-rasm. Parallel ko’rinishdagi potensial raqamli signal

Shuni ta’kidlash kerakki, katta qiymatga ega bo’lgan raqamli signal elementlarga – 1 soni o’zlashtiriladi, kichikroq qiymatga ega bo’lgan elementga esa – 0 soni o’zlashtiriladi. Ba’zida teskari holatlar ham qo’llaniladi, bu yerda katta qiymatga ega bo’lgan raqamli signal elementlarga – 0 soni o’zlashtiriladi, kichik qiymatga ega bo’lgan elementga esa – 0 soni o’zlashtiriladi. Birinchi holat to’gri mantiq sinfi deb nomlanadi, ikkinchisi esa teskari mantiq sinfi deb nomlanadi.

Raqamli signal analog raqamli o’zgartirgich (ARO’) qurilmasi yordamida uzluksiz signaldan shakllantirilishi mumkin, bu qurilmani analog-kod yoki analog-raqam deb ham nomlashadi. Bu o’zgartirgichning ish principi quyidagi jarayonga asoslangan bo’ladi: uzluksiz signaldan periodik davrda qiymatlarni tanlanmasi amalga oshiriladi, har bir tanlanma eng yaqin joylashgan sath qiymatiga tenglashtiriladi va bu sath kodi (ikkillangan soni) raqamli signalning elementi ko’rinishida aks ettiriladi. Raqamli signal elemenlari ko’rinishida aks ettirilgan ikkilangan sonlarning yigindisi, aylantirilayotgan uzluksiz signaliga mos bo’lgan raqamli signalni tashkil etadi.
Diskret signaldan raqamli signalga o’tish jarayonini ko’rib chiqamiz. Uzluksiz signalning o’zgarishi mumkin bo’lgan hamma diapazoni bir-biridan bir xil masofada joylashgan sathlarning natijaviy soniga (bu sathlar kvantlash sathlari deb nomlanadilar) bo’lib tashlanadi va ular diskret signallarni qabul qila oladilar. Uzluksiz signalning har bir tanlanmasi yaqinroq joylashgan, ruxsat etilgan sath bo’yicha yaxlitlanadi (1.3,a-rasm). Bu amal sath bo’yicha signalni kvantlash yoki oddiy qilib aytganda kvantlash deb ataladi.


1.3-rasm. Signalni kvantlash:
a – kvantlash sathlari; b – kvantlangan diskret signalga
mos keluvchi raqamli signal

Kvantlangan diskret signal natijaviy (hisob bo’yicha) son qiymatiga ega bo’lib, ularning har biriga ma’lum bir kod o’zlashtirilishi mumkin. Bu amal kodlash deb nomlanadi.

Agar kvantlangan sathlar ikkilik sanoq sistemasi sonlari bilan kodlansa, ularning ketma-ketligi signalning ikkilik kodini tashkil etadi: 0010, 0100, 0101,….,1001, 1000, 0110. Kodlashdan so’ng, uzluksiz signal ustida amalga oshirilgan amalni mos keladigan unung sathlarini kodlashtirish jaroyoni bilan almashtirish mumkin. Shunday qilib, signal uzatishda yozib olingan sonlar haqidagi ma’lumotlarni oniy vaqtlar t₁,t₂,…. t_n, mobaynida ketma-ket uzatilish kerak. Bu jarayon raqamli signal orqali amalga oshiriladi, bu yerda uning bir elementi - 1ni ifodalasa, boshqasi – 0 ni ifodalaydi.
1.3, b-rasmda tasvirlangan raqamli signal 1.3, a-rasmda tasvirlangan kvantlangan diskret signalga mos tushadi.
Uzatilayotgan ma’lumotga nisbatan olinganda, raqamli signal uzluksiz signalga ekvivalentdir va u undan tashkil topgan bo’lganligi sababli, uzluksiz signal ustida amalga oshiriladigan jarayonlarni o’rniga (uzatish, o’zgartirish, saqlash), unga mos keladigan raqamli signal ustida amallar bajarishimiz mumkin. Ko’p hollarda bu samaraliroq bo’lib chiqadi.
Teskari aylantirish raqamli signalni uzluksiz signalga aylantirishda raqam-analogli aylantirgich (RAO’) orqali amalga oshiriladi. Bunday o’zgartirgich kirishida bir vaqtda har bitta tanlanmaning razryad kodiga mos keladigan potensiallar qabul qilinadi. Bir miqdorlariga mos keluvchi potentsiallar kalitlarni ochadi, va ular orqali chiqishga razryadlarning birliklari o’girliklariga proporsional bo’lgan kuchlanishlar uzatiladi. Shu ta’riqa qurilma chiqishida har bir tanlanma kodi salmog’iga proporsional, ya’ni uning amplitudasiga proporsional bo’lgan kuchlanishlar shakllanadi. Raqamli signallar qayta ishlanadigan qurulmalar raqamli qurilmalar deb ataladi.