Analog va raqamli signallarga ishlov berish

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O’RTA MAXSUSTA’LIM VAZIRLIGI
FARG’ONA POLITEXNIKA INSTITUTI
KOMPYUTERLASHGAN LOYIHALASH TIZIMLARI FAKULTETI
“ANALOG VA RAQAMLI SIGNALLARGA ISHLOV BERISH” MAVZUSIDA
MUSTAQIL ISH

Analog va raqamli signallarga ishlov berish

Reja

1. 
   Analog signal
   
2. 
   Raqamli signal
   

3. Analog va raqamli signallarni qayta ishlashni taqqoslash

Raqamli elektronika endi an'anaviy analogni tobora ko'proq siqib chiqarmoqda. Turli xil elektron uskunalarni ishlab chiqaradigan etakchi kompaniyalar tobora raqamli texnologiyalarga to'liq o'tish to'g'risida e'lon qilishmoqda
Elektron mikrosxemalar ishlab chiqarish texnologiyasining yutuqlari raqamli texnologiyalar va qurilmalarning jadal rivojlanishini ta'minladi. Signalni qayta ishlash va uzatishning raqamli usullaridan foydalanish aloqa liniyalari sifatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Telefoniyada signallarni qayta ishlash va almashtirishning raqamli usullari kommutatsiya moslamalarining og'irligi va o'lchamlari xususiyatlarini bir necha bor kamaytirishga, aloqa ishonchliligini oshirishga va qo'shimcha funktsiyalarni joriy qilishga imkon beradi.
Yuqori tezlikli mikroprotsessorlar, mikrosxemalarning paydo bo'lishi tasodifiy kirish xotirasi katta hajmli, qattiq hajmdagi qattiq disklarda kichik o'lchamdagi axborotni saqlash moslamalari juda arzon universal shaxsiy elektron kompyuterlarni (kompyuterlarni) yaratishga imkon berdi, ular kundalik hayotda va ishlab chiqarishda juda keng qo'llanilishini topdilar.
Raqamli texnologiyalar Avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishda, masofaviy ob'ektlarni boshqarishda, masalan, kosmik kemalarda, gaz nasos stantsiyalarida va boshqalarni boshqarishda ishlatiladigan masofadan signalizatsiya va telekommunikatsiya tizimlarida ajralmas hisoblanadi. Raqamli texnologiyalar elektr radio o'lchash tizimlarida ham muhim o'rin egalladi. Signallarni yozib olish va ko'paytirish uchun zamonaviy qurilmalar raqamli qurilmalardan foydalanmasdan ham tasavvur qilib bo'lmaydi. Raqamli qurilmalar maishiy texnikada boshqarish uchun keng qo'llaniladi.
Kelajakda raqamli qurilmalar elektronika bozorida hukmronlik qilish ehtimoli katta.
Dastlab, ba'zi bir asosiy ta'riflarni beraylik..
Signal.Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan har qanday jismoniy miqdor (masalan, harorat, havo bosimi, yorug'lik intensivligi, oqim kuchi va boshqalar). Aynan shu vaqt o'zgarishi tufayli signal qandaydir ma'lumotlarni olib yurishi mumkin.
Elektr signali.Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektr miqdori (masalan, kuchlanish, oqim, quvvat). Barcha elektronika asosan elektr signallari bilan ishlaydi, garchi yaqinda yorug'lik signallari ko'proq qo'llanilmoqda, bu vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan yorug'lik intensivligini anglatadi.
Analog signal- Bu har qanday qiymatlarni ma'lum chegaralar ichida qabul qilishi mumkin bo'lgan signal (masalan, kuchlanish noldan o'n voltgacha silliq o'zgarishi mumkin). Faqat analog signallarni qabul qiladigan qurilmalarga analog qurilmalar deyiladi.
Raqamli signal
Faqat ikkita qiymatni (ba'zan uchta qiymatni) qabul qila oladigan signaldir. Bundan tashqari, ushbu qiymatlardan ba'zi bir og'ishlarga yo'l qo'yiladi (1.1-rasm). Masalan, kuchlanish ikkita qiymatni olishi mumkin: 0 dan 0,5 V gacha (nol daraja) yoki 2,5 dan 5 V gacha (bitta daraja). Faqat raqamli signallar bilan ishlaydigan qurilmalarga raqamli qurilmalar deyiladi.
Tabiatda deyarli barcha signallar analog, ya'ni ular ma'lum chegaralar ichida doimiy ravishda o'zgarib turadi. Shuning uchun birinchi elektron qurilmalar analog edi. Ular fizik kattaliklarni ularga yoki mutanosib kuchlanishga yoki oqimga aylantirdilar, ular ustida ba'zi operatsiyalarni bajardilar, so'ngra teskari transformatsiyalarni fizik kattaliklarga o'tkazdilar. Masalan, odamning ovozi (havo tebranishlari) mikrofon yordamida elektr tebranishlariga aylantiriladi, keyin bu elektr signallari kuchaytiriladi elektron kuchaytirgich va yordami bilan karnay tizimi yana havo tebranishlariga, balandroq ovozga aylantiriladi.
Elektron qurilmalar tomonidan signallarda bajariladigan barcha operatsiyalarni taxminan uchta katta guruhga bo'lish mumkin:
Qayta ishlash (yoki o'zgartirish);
Translyatsiya;
Saqlash.
Ushbu holatlarning barchasida foydali signallar parazit signallari bilan buziladi - shovqin, shovqin, shovqin. Bundan tashqari, signallarni qayta ishlashda (masalan, kuchaytirganda, filtrlashda) ularning shakli ham nomukammallik, nomukammallik tufayli buziladi elektron qurilmalar... Va uzoq masofalarga uzatilganda va saqlash vaqtida signallar ham zaiflashadi.
Analog signallarda bularning barchasi foydali signalni sezilarli darajada yomonlashtiradi, chunki uning barcha qiymatlariga ruxsat beriladi (1.2-rasm). Shuning uchun har bir transformatsiya, har bir oraliq saqlash, har bir kabel orqali yoki havo orqali uzatish analog signalni pasaytiradi, ba'zan uning to'liq yo'q qilinishiga qadar. Shuni ham hisobga olishimiz kerakki, barcha shovqinlarni, shovqinlarni va pikaplarni aniq hisoblash mumkin emas, shuning uchun har qanday analog qurilmalarning xatti-harakatlarini aniq ta'riflash mumkin emas. Bundan tashqari, vaqt o'tishi bilan barcha analog qurilmalarning parametrlari elementlarning qarishi tufayli o'zgaradi, shuning uchun ushbu qurilmalarning xarakteristikalari doimiy bo'lib qolmaydi.
Analog signallardan farqli o'laroq, faqat ikkita ruxsat etilgan qiymatga ega bo'lgan raqamli signallar shovqin, shovqin va shovqinlardan ancha yaxshi himoyalangan. Ruxsat etilgan qiymatlardan kichik og'ishlar raqamli signalni hech qanday buzmaydi, chunki har doim ham ruxsat etilgan og'ish zonalari mavjud (1.2-rasm). Shuning uchun raqamli signallar analoglarga qaraganda ancha murakkab va ko'p bosqichli ishlov berishga, uzoqroq yo'qotishsiz saqlashga va juda yaxshi uzatishga imkon beradi. Bundan tashqari, raqamli qurilmalarning xatti-harakatlarini har doim aniq hisoblash va bashorat qilish mumkin. Raqamli qurilmalar qarishga juda kam ta'sir qiladi, chunki ularning parametrlarining ozgina o'zgarishi ularning ishlashiga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. Bundan tashqari, raqamli qurilmalarni loyihalash va disk raskadrovka qilish osonroq. Ushbu afzalliklarning barchasi raqamli elektronikaning jadal rivojlanishini ta'minlayotgani aniq.
Biroq, raqamli signallarning ham katta kamchiliklari bor. Haqiqat shundaki, raqamli signal har bir minimal darajadagi minimal vaqt oralig'ida har bir ruxsat etilgan darajasida qolishi kerak, aks holda uni tanib bo'lmaydi. Va analog signal har qanday qadriyatlarni cheksiz vaqt ichida qabul qilishi mumkin. Buni boshqa yo'l bilan aytish mumkin: analog signal uzluksiz vaqt ichida (ya'ni har qanday vaqtda), raqamli - diskret vaqt bilan (ya'ni faqat vaqtning tanlangan daqiqalarida) aniqlanadi. Shuning uchun analog qurilmalarning erishiladigan maksimal tezligi har doim raqamli qurilmalarga qaraganda ancha yuqori. Analog qurilmalar raqamli signallarga qaraganda tezroq o'zgaruvchan signallarni boshqarishi mumkin. Axborotni analog qurilmasi tomonidan qayta ishlash va uzatish tezligi har doim uni raqamli qurilma tomonidan qayta ishlash va uzatish tezligidan yuqori bo'lishi mumkin.
Bundan tashqari, raqamli signal ma'lumotni faqat ikki daraja va uning darajalaridan birini boshqasiga almashtirish orqali uzatadi va analog signal ham o'z darajasining har bir joriy qiymati bilan ma'lumotlarni uzatadi, ya'ni axborot uzatish nuqtai nazaridan u ko'proq imkoniyatga ega. Shuning uchun bitta analog signal tarkibidagi foydali ma'lumotlarning hajmini uzatish uchun ko'pincha bir nechta raqamli signallardan foydalanish kerak (odatda 4 dan 16 gacha).
Bundan tashqari, allaqachon ta'kidlab o'tilganidek, tabiatda barcha signallar analog-analog, ya'ni ularni raqamli signallarga aylantirish va teskari konvertatsiya qilish uchun maxsus uskunalardan (analog-raqamli va raqamli-analogli konvertorlar) foydalanish talab etiladi. Shunday qilib, hech narsa bepul berilmaydi va raqamli qurilmalarning afzalliklari uchun to'lovlar ba'zan qabul qilinishi mumkin bo'lmagan darajada yuqori bo'lishi mumkin.

Raqamli signal