Аналоговый способ обработки сигнала

Аналоговая обработка сигналов

Аналоговая обработка сигналов — любая обработка, производящаяся над аналоговыми сигналами аналоговыми средствами. В более узком смысле — математический алгоритм, обрабатывающий сигнал, представленный аналоговой электроникой, в котором математические значения представлены непрерывными физическими величинами, например, напряжением, электрическим током или электрическим зарядом. Небольшая ошибка или шум в сигнале будет представлен в результирующей ошибке обработанного сигнала.

Первыми электронными приборами для обработки аналоговых сигналов были электронные лампы, затем их сменили транзисторы. Сегодня одним из основных элементов для аналоговой обработки сигнала является операционный усилитель (ОУ).

Способы аналоговой обработки сигналов

Аналоговая обработка сигнала включает в себя все базовые математические операции:

Также аналоговая обработка позволяет выполнять и более сложные операции, такие как:

Как осуществляется аналоговая обработка сигналов

Аналоговая обработка сигнала любой сложности может осуществляться комбинацией трех основных электро-радио элементов (ЭРИ):

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Аналоговая обработка сигналов» в других словарях:

Обработка сигналов — У этого термина существуют и другие значения, см. Сигнал (значения). Обработка сигналов область радиотехники, в которой осуществляется восстановление, разделение информационных потоков, подавление шумов, сжатие данных, фильтрация, усиление… … Википедия

Цифровая обработка сигналов — (ЦОС, DSP англ. digital signal processing) преобразование сигналов, представленных в цифровой форме. Любой непрерывный (аналоговый) сигнал может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то… … Википедия

Обработка аналоговых сигналов — Аналоговая обработка сигналов любая обработка, производящаяся над аналоговыми сигналами аналоговыми средствами. В более узком смысле математический алгоритм, обрабатывающий сигнал, представленный аналоговой электроникой, в котором… … Википедия

аналоговая — 27 аналоговая [цифровая] активная ВОЛЗ: Активная волоконно оптическая линия задержки, предназначенная для задержки аналогового [цифрового] электрического сигнала. Источник: ГОСТ Р 54417 2011: Компоненты волоконно оптических систем передачи.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

АНАЛОГОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА — интегральная схема, в к рой приём, преобразование (обработка) и выдача информации, представленной в аналоговой форме, осуществляются посредством непрерывных сигналов; в А. и. с. выходной сигнал является непрерывной функцией входного. А. и. с.… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ЦОС — Цифровая обработка сигналов (англ. digital signal processing, DSP), ЦОС преобразование сигналов, представленных в цифровой форме. Любой непрерывный (аналоговый) сигнал s(t) может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню… … Википедия

Цифровая фильтрация — Цифровая обработка сигналов (англ. digital signal processing, DSP), ЦОС преобразование сигналов, представленных в цифровой форме. Любой непрерывный (аналоговый) сигнал s(t) может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню… … Википедия

Кодирование звуковой информации — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрическог … Википедия

Усилитель звуковых частот — Эту страницу предлагается переименовать в Усилитель звуковой частоты. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К переименованию/3 ноября 2012. Возможно, её текущее название не соответствует нормам современного русского языка … Википедия

Сигма-дельта-модуляция — Технологии модуляции п·Аналоговая модуляция AM · SSB · ЧМ(FM) · ЛЧМ · ФМ(PM) · СКМ Цифровая модуляция АМн&#1 … Википедия

Источник

Обработка аналогового сигнала — Analog signal processing

Обработка аналогового сигнала представляет собой тип обработки сигналов проводились на непрерывных аналоговых сигналов с помощью некоторых аналоговых средств (в отличие от дискретной цифровой обработки сигналов , где обработка сигнала осуществляется с помощью цифрового процесса). «Аналог» указывает на то, что математически представлено как набор непрерывных значений. Это отличается от «цифрового», который использует ряд дискретных величин для представления сигнала. Аналоговые значения обычно представлены как напряжение , электрический ток или электрический заряд вокруг компонентов в электронных устройствах. Ошибка или шум, влияющий на такие физические величины, приведет к соответствующей ошибке в сигналах, представленных такими физическими величинами.

Примеры обработки аналогового сигнала включают кроссоверные фильтры в громкоговорителях, регуляторы «низкие частоты», «высокие частоты» и «громкость» на стереосистемах, а также элементы управления «оттенком» на телевизорах. Общие элементы аналоговой обработки включают конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности (как пассивные элементы) и транзисторы или операционные усилители (как активные элементы).

Содержание

Инструменты, используемые при обработке аналоговых сигналов

Поведение системы может быть смоделировано математически и представлено во временной области как h (t) и в частотной области как H (s), где s — комплексное число в форме s = a + ib или s = a. + jb в терминах электротехники (инженеры-электрики используют «j» вместо «i», потому что ток представлен переменной i). Входные сигналы обычно называются x (t) или X (s), а выходные сигналы обычно называются y (t) или Y (s).

Свертка

Свертка — это базовая концепция обработки сигналов, которая гласит, что входной сигнал может быть объединен с функцией системы для поиска выходного сигнала. Это интеграл произведения двух сигналов после того, как один из них перевернулся и сдвинулся; символ свертки — *.

y ( т ) знак равно ( Икс * час ) ( т ) знак равно ∫ а б Икс ( τ ) час ( т — τ ) d τ <\ Displaystyle у (т) = (х * ч) (т) = \ int _ <а>^ х (\ тау) ч (т- \ тау) \, д \ тау>

Это интеграл свертки, который используется для нахождения свертки сигнала и системы; обычно a = -∞ и b = + ∞.

Рассмотрим две формы волны f и g. Вычисляя свертку, мы определяем, на сколько обратная функция g должна быть сдвинута по оси x, чтобы стать идентичной функции f. Функция свертки по существу переворачивает и перемещает функцию g вдоль оси и вычисляет интеграл их (f и перевернутого и смещенного g) произведения для каждой возможной величины скольжения. Когда функции совпадают, значение (f * g) максимизируется. Это происходит потому, что когда положительные области (пики) или отрицательные области (впадины) умножаются, они вносят вклад в интеграл.

преобразование Фурье

Преобразование Фурье — это функция, которая преобразует сигнал или систему во временной области в частотную, но она работает только для определенных функций. Ограничение на то, какие системы или сигналы могут быть преобразованы с помощью преобразования Фурье, заключается в следующем:

∫ — ∞ ∞ | Икс ( т ) | d т ∞ <\ Displaystyle \ int _ <- \ infty>^ <\ infty>| х (т) | \, dt

Это интеграл преобразования Фурье:

Икс ( j ω ) знак равно ∫ — ∞ ∞ Икс ( т ) е — j ω т d т <\ displaystyle X (j \ omega) = \ int _ <- \ infty>^ <\ infty>x (t) e ^ <- j \ omega t>\, dt>

Обычно интеграл преобразования Фурье не используется для определения преобразования; вместо этого для поиска преобразования Фурье сигнала или системы используется таблица пар преобразований. Обратное преобразование Фурье используется для перехода из частотной области во временную:

Читайте также:  Оценка фугасности вв по измеренным параметрам ударных волн проводится двумя способами

Икс ( т ) знак равно 1 2 π ∫ — ∞ ∞ Икс ( j ω ) е j ω т d ω <\ displaystyle x (t) = <\ frac <1><2 \ pi>> \ int _ <- \ infty>^ <\ infty>X (j \ omega) e ^ \, d \ omega>

Каждый сигнал или система, которые можно преобразовать, имеют уникальное преобразование Фурье. Для любого частотного сигнала существует только один сигнал времени, и наоборот.

Преобразование Лапласа

Преобразование Лапласа — это обобщенное преобразование Фурье . Он позволяет преобразовывать любую систему или сигнал, потому что это преобразование в комплексную плоскость, а не просто линию jω, как преобразование Фурье. Основное отличие состоит в том, что преобразование Лапласа имеет область сходимости, для которой преобразование допустимо. Это означает, что сигнал по частоте может иметь более одного сигнала во времени; правильный временной сигнал для преобразования определяется областью сходимости . Если область сходимости включает ось jω, jω можно подставить в преобразование Лапласа для s, и это то же самое, что преобразование Фурье. Преобразование Лапласа:

Икс ( s ) знак равно ∫ 0 — ∞ Икс ( т ) е — s т d т <\ Displaystyle X (s) = \ int _ <0 ^ <->> ^ <\ infty>x (t) e ^ <- st>\, dt>

и обратное преобразование Лапласа, если все особенности X (s) находятся в левой половине комплексной плоскости, будет:

Икс ( т ) знак равно 1 2 π ∫ — ∞ ∞ Икс ( s ) е s т d s <\ displaystyle x (t) = <\ frac <1><2 \ pi>> \ int _ <- \ infty>^ <\ infty>X (s) e ^ \, ds>

Графики Боде

Графики Боде — это графики зависимости амплитуды от частоты и фазы от частоты для системы. Ось величины находится в [Децибелах] (дБ). Фазовая ось указывается в градусах или радианах. Частотные оси указаны в [логарифмической шкале]. Они полезны, потому что для синусоидальных входов выход — это вход, умноженный на значение графика амплитуды на частоте и сдвинутый на значение графика фазы на частоте.

Домены

Область времени

Это область, с которой знакомо большинство людей. График во временной области показывает амплитуду сигнала относительно времени.

Частотный диапазон

График в частотной области показывает либо фазовый сдвиг, либо величину сигнала на каждой частоте, на которой он существует. Их можно найти с помощью преобразования Фурье временного сигнала и построить их аналогично графику Боде.

Сигналы

Хотя для обработки аналоговых сигналов можно использовать любой сигнал, существует множество типов сигналов, которые используются очень часто.

Синусоиды

Синусоиды являются строительным блоком обработки аналоговых сигналов. Все сигналы реального мира могут быть представлены как бесконечная сумма синусоидальных функций через ряд Фурье . Синусоидальная функция может быть представлена ​​в виде экспоненты с применением формулы Эйлера .

Импульс

Импульс ( дельта-функция Дирака ) определяется как сигнал, который имеет бесконечную амплитуду и бесконечно узкую ширину с площадью под ним, равной единице, с центром в нуле. Импульс можно представить как бесконечную сумму синусоид, включающую в себя все возможные частоты. В действительности невозможно сгенерировать такой сигнал, но его можно достаточно аппроксимировать с помощью большой амплитуды и узкого импульса, чтобы получить теоретический импульсный отклик в сети с высокой степенью точности. Обозначение импульса — δ (t). Если импульс используется в качестве входа в систему, выход известен как импульсная характеристика. Импульсная характеристика определяет систему, потому что все возможные частоты представлены на входе.

Функция единичного шага, также называемая ступенчатой ​​функцией Хевисайда , представляет собой сигнал, который имеет величину от нуля до нуля и величину от единицы после нуля. Обозначение единичного шага — u (t). Если шаг используется в качестве входа в систему, выход называется переходной характеристикой. Переходная характеристика показывает, как система реагирует на внезапный ввод, аналогично включению переключателя. Период до стабилизации выхода называется переходной частью сигнала. Переходную характеристику можно умножить на другие сигналы, чтобы показать, как система реагирует на внезапное включение входа.

Читайте также:  Какими способами может быть увеличен уставный капитал общества с ограниченной ответственностью

Функция единичного шага связана с дельта-функцией Дирака соотношением;

ты ( т ) знак равно ∫ — ∞ т δ ( s ) d s <\ displaystyle \ mathrm (t) = \ int _ <- \ infty>^ \ delta (s) ds>

Системы

Линейный инвариантный во времени (LTI)

Линейность означает, что если у вас есть два входа и два соответствующих выхода, если вы возьмете линейную комбинацию этих двух входов, вы получите линейную комбинацию выходов. Примером линейной системы является фильтр нижних или верхних частот первого порядка. Линейные системы состоят из аналоговых устройств, демонстрирующих линейные свойства. Эти устройства не обязательно должны быть полностью линейными, но должны иметь линейную рабочую область. Операционный усилитель — это нелинейное устройство, но его рабочая область является линейной, поэтому его можно моделировать как линейное в этой области. Неизменность во времени означает, что не имеет значения, когда вы запускаете систему, результат будет тот же. Например, если у вас есть система и вы ввели в нее вход сегодня, вы получите тот же результат, если запустите систему завтра. Нет никаких реальных систем, которые были бы LTI, но многие системы можно смоделировать как LTI для простоты определения их результатов. Все системы имеют некоторую зависимость от таких вещей, как температура, уровень сигнала или другие факторы, которые делают их нелинейными или неинвариантными во времени, но большинство из них достаточно стабильны, чтобы моделировать их как LTI. Линейность и неизменность во времени важны, потому что это единственные типы систем, которые можно легко решить с помощью обычных методов обработки аналоговых сигналов. Как только система становится нелинейной или неинвариантной во времени, она становится проблемой нелинейных дифференциальных уравнений, и лишь немногие из них могут быть действительно решены. (Хайкин и Ван Вин, 2003)

Источник

Аналоговая обработка сигналов

• Аналоговая обработка сигналов — любая обработка, производящаяся над аналоговыми сигналами аналоговыми средствами. В более узком смысле — математический алгоритм, обрабатывающий сигнал, представленный аналоговой электроникой, в котором математические значения представлены непрерывными физическими величинами, например, напряжением, электрическим током или электрическим зарядом. Небольшая ошибка или шум в сигнале будет представлен в результирующей ошибке обработанного сигнала.

Первыми электронными приборами для обработки аналоговых сигналов были электронные лампы, затем их сменили транзисторы. Сегодня одним из основных элементов для аналоговой обработки сигнала является операционный усилитель.

Связанные понятия

В области телекоммуникаций и информатике параллельным соединением называют метод передачи нескольких сигналов с данными одновременно по нескольким параллельным каналам. Это принципиально отличается от последовательного соединения; это различие относится к одной из основных характеристик коммуникационного соединения.

Видеофоногрáмма («Форма́т Ц», англ. Type C videotape, «дюймовый формат») — несегментированный формат наклонно-строчной видеозаписи, разработанный SMPTE для записи композитного телевизионного видеосигнала вещательного качества и использующий магнитную ленту шириной в один дюйм. «Видеофонограмма» — официальное название по советскому ГОСТу. Формат «Ц» («C» латиницей) был первым форматом видеозаписи, пригодным для электронного видеомонтажа, и первым, в котором применялась компенсация выпадений сигнала.

Небольшая печатная плата, на которой размещены микросхемы запоминающего устройства, обычно ОЗУ.

Источник