Elektr signali va uning turlari. Raqamli signallarni shakllantirish. Raqamli mikrosxemalarning turlari va shartli belgilari

Raqamli signalning kamchiliklari
* Namuna olishda miqdoriy xatolarga qarab chiqish
* Raqamli aloqa uchun bir xil ma'lumotni analog uzatish bilan taqqoslaganda yuqori tarmoqli kengligi talab qilinadi.
* DSP signalni yuqori tezlikda qayta ishlaydi va eng yuqori qo'shimcha apparat resurslarini o'z ichiga oladi.
Bu analog signalni qayta ishlash bilan taqqoslaganda ko'proq quvvat sarflanishiga olib keladi, bu esa kamroq energiya sarflaydigan passiv komponentlarni o'z ichiga oladi.
* Raqamli tizimlar va ishlov berish odatda ancha murakkab.
Axborot uzatish tizimi. Xabarni manbadan xabar iste’molchiga yetkazib berish uchun foydalaniladigan texnik qurilmalar aloqa tizimi deb ataladi. Aloqa tizimi: xabar manbai (XM), xabarni elektr signalga aylantirish qurilmasi (XSA), signal uzatish qurilmasi (SUQ), aloqa liniyasi (AL), signal qabullash qurilmasi (SQQ), elektr signalni xabarga aylantirish (SXA) qurilmasi va xabar iste’molchi (XI) dan iborat.
Umumiy ko‘rinishdagi aloqa tizimining strukturaviy sxemasi.
𝑎(𝑡) – uzatilgan xabar;
𝑢(𝑡) – birlamchi elektr signali;
𝑠(𝑡) – aloqa liniyasi orqali uzatiladigan signal;
𝑛(𝑡) – xalaqit;
𝑥(𝑡) – signal va xalaqit;
𝑢(𝑡) – signal qabullash qurilmasi chiqishidagi signal;
𝑎′(𝑡) – qabul qilingan xabar.
Signallar va ularning parametrlari.
Har qanday signal 𝑢(𝑡) vaqt funksiyasi hisoblanadi. Signallarni vaqt funksiyasi sifatida quyidagi turlarga ajratish qabul qilingan:

• vaqt va sath bo‘yicha uzluksiz signal;
• vaqt bo‘yicha diskret va sath bo‘yicha uzluksiz signal;
• vaqt bo‘yicha uzluksiz va sath bo‘yicha diskret signal;
• vaqt va sath bo‘yicha diskret signal.

Vaqt va sath bo‘yicha uzluksiz signallar vaqt bo‘yicha chegaralangan yoki chegaralanmagan bo‘lib, sathi ma’lum bir oraliqdagi qiymatlarni qabul qiladi (1.2a-rasm). Bunday signallarga mikrofon, temperatura o‘lchagich, bosim o‘lchagich va boshqa shunga o‘xshash asboblar chiqishidagi signal misol bo‘ladi. Bu signallar fizik kattaliklarning elektrik modellari bo‘lganligi, unga mos ravishda o‘zgargani uchun bunday signallar “analog” (o‘xshash, mos) signallar deb ataladi. 1.2b-rasmda keltirilgan signallar vaqt bo‘yicha diskret 𝑡 = 𝑘∆𝑡 (∆𝑡 – diskret vaqt oralig‘i bir xil qiymatli va turlicha bo‘lishi mumkin) va sath bo‘yicha ma’lum bir oraliqdagi har qanday qiymatlarga teng bo‘lishi mumkin. Bunday signallarni uzluksiz signallarning har bir ∆𝑡 vaqt oralig‘ida qiymatlarini belgilash orqali olish mumkin. Bu jarayon vaqt bo‘yicha diskretlash deb ataladi. Odatda diskretlash oralig‘i ∆𝑡 bir xil qilib, uzluksiz signalni uning vaqt bo‘yicha diskret oniy qiymatlari orqali qayta tiklash aniqligiga bo‘lgan talabga asosan tanlanadi.
1.2-rasm. Signallarning turlari: a) – uzluksiz signal; b) – diskret signal;
1.2-d-rasmda keltirilgan uchinchi tur signallar sath bo‘yicha diskretlangan – kvantlangan bo‘lib, u 𝑘∆𝑡 yoki ma’lum bir uzluksiz vaqt 𝑡 da ma’lum bir diskret qiymatga ega bo‘ladi. Kvantlash natijasida signal sathining oniy qiymati unga eng yaqin bo‘lgan, ruxsat etilgan sath qiymati bilan almashtiriladi. Natijada, zinasimon signal hosil bo‘ladi.
Kvantlash oralig‘i (qadami) bir xil yoki turlicha bo‘lishi mumkin. Ikki eng yaqin ruxsat etilgan oraliq kvantlash oralig‘i (qadami) deb ataladi va odatda ∆𝑈 bilan belgilanadi. Kvantlash oralig‘i bir xil yoki turlicha qilib tanlanishi mumkin. Kvantlash oralig‘i bir xil bo‘lgan signalni qayta tiklashda yuzaga keladigan absolyut xatolik ∆𝑈/2 ga teng bo‘ladi. Ma’lum bir davomiylikka ega bo‘lgan uzluksiz signalni kvantlash natijasida hosil bo‘ladigan xatolikning o‘rtacha kvadratik qiymati ∆𝑈/12 ga teng bo‘ladi. Odatda ∆𝑈 – uzluksiz signalni uning kvantlangan qiymatlari asosida qayta tiklash aniqligiga bo‘lgan talabga asosan tanlanadi.
d) – kvantlangan signal
To‘rtinchi tur signallar (1.2e-rasm) ma’lum diskret vaqt 𝑘∆𝑡 larda (𝑘 = 0, 1, 2, … , 𝑛) ma’lum bir diskret qiymatni qabul qiladi. Bunday signallar uzluksiz signallarni vaqt bo‘yicha diskretlash va sath bo‘yicha kvantlash natijasida olinadi.
Vaqt va sath bo‘yicha diskret signalning qiymati kvantlash oralig‘i ∆𝑈 ga bog‘liq bo‘lib, kvantlash natijasida umumiy holda ruxsat etilgan 𝑁 ta oniy qiymatlardan birini qabul qiladi. Kvantlangan signal sathini ketma-ket butun sonlar bilan belgilab, bu sonlarni odatda ikkilik signal 1 va 0 lardan iborat signal bilan almashtirib, aloqa kanali orqali modulyatsiyalangan radiosignal orqali uzatiladi. Kvantlangan signalning oniy qiymatlarini diskret elementar signallar (odatda 1 va 0) bilan almashtirish natijasida hosil bo‘lgan signal raqamli signal deb ataladi.
e) – vaqt va sath bo‘yicha diskret signal (raqamli signal).
Vaqt funksiyasi bo‘lgan signal 𝑢(𝑡) haqiqiy yoki kompleks qiymatga ega bo‘lishi mumkin. Shuning uchun signallarning haqiqiy va kompleks matematik modellari mavjud.
Signallar determinant (o‘zgarish qonuniyati avvaldan ma’lum) va tasodifiy (o‘zgarish qonuniyati avvaldan ma’lum emas) bo‘lgan turlarga bo‘linadi.
Har qanday 𝑡 yoki 𝑘∆𝑡 vaqtda qiymatlari avvaldan birga teng ehtimollik bilan ma’lum bo‘lgan signallar determinant signallar deb ataladi.
Har qanday 𝑡 yoki 𝑘∆𝑡 vaqtda qiymatlarini avvaldan birga teng ehtimollik bilan aniqlab bo‘lmaydigan signallar tasodifiy signallar deb ataladi.
Foydali
signal
Tasodifiy xalaqit
(shovqin)
Davrli
Davrsiz
Tasodifiy
Determi-
nirlangan
Signallar
Signallarning tasnifi.
Har qanday signal ma’lum bir 𝑇𝑠 vaqt davomiyligida uzatiladi (1.3-rasm). Signal 𝑇𝑠 vaqt oralig‘ida o‘zining eng kichik oniy qiymati 𝑈𝑚𝑖𝑛 bilan eng katta oniy qiymati 𝑈𝑚𝑎𝑥 oralig‘ida o‘zgaradi. Signal eng katta qiymati Umax ning uning eng kichik qiymati 𝑈𝑚𝑖𝑛 ga nisbati, ya’ni 𝑈𝑚𝑎𝑥/𝑈𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑠 signal dinamik diapazoni deb ataladi.
Signal 𝑇𝑠 vaqt davomida o‘zining 𝑈𝑚𝑎𝑥 qiymatidan 𝑈𝑚𝑖𝑛 qiymati oralig‘ida tez va sekin o‘zgaradi. Signalning o‘zgarish tezligi uning spektri kengligi 𝐹𝑠 ga bog‘liq, ya’ni keng spektrli signal tor spektrli signalga nisbatan tez o‘zgaradi va aksincha.
Shunday qilib signal asosan uchta ko‘rsatkichi bilan baholanadi:
𝑇𝑠 – signal davomiyligi;
𝐷𝑠 – signal dinamik diapazoni;
𝐹𝑠 – signal spektri kengligi.
Signal asosiy uch ko‘rsatkichlarining ko‘paytmasi
𝑇𝑠 ∙ 𝐷𝑠 ∙ 𝐹𝑠 = 𝑉𝑠 (1.1)