Импульсный способ представления сигналов информации

ИМПУЛЬСНЫЙ СПОСОБ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ИНФОРМАЦИИ

В современной радиоэлектронике используют два основных
способа представления и обработки сигналов информации: аналоговый и импульсный (цифровой).

Аналоговый сигнал информации непрерывен во времени и c той или иной степенью точности соответствует реальному физическому процессу в реальном масштабе времени. Так, изменение температуры окружающей среды происходит непрерывно, измеритель температуры также непрерывно отражает этот процесс. Все сигналы информации естественного происхождения – аналоговые. Устройства обработки аналоговой информации, или аналоговые вычислительные машины (АВМ), решают специальные задачи, связанные с дифференцированием или интегрированием аналоговых величин, а также дифференциальные и алгебраические уравнения, выполняют математическое моделирование физических процессов и другие функции.

Развитие интегральной схемотехники привело к созданию технических средств высокой точности и универсальности, позволяющих обрабатывать сигналы информации, предварительно преобразованные в импульсный (цифровой) вид. Формально такой способ обработки информации намного сложнее аналогового. Так, основная микросхема для воспроизведения с помощью лазерного луча цифровой записи звука содержит 100 тыс. транзисторов, а усилитель записи, представленной в аналоговом виде на обычной грампластинке, содержит 10 – 20 транзисторов.

Известно несколько способов представления аналоговой величины

в импульсном виде. Изменение во времени некоторой аналоговой
величины U (t), например температуры среды, показано на рисунке 1, а. При анализе мгновенных значений U (t) в моменты t₁, t₂, t₃, … эту функцию можно представить в виде:

– последовательности импульсов U₁ (рисунок 1, б),амплитуда которых пропорциональна мгновенным значениям U (t);

– последовательности импульсов U₂ постоянной амплитуды (рисунок 1, в), длительность которых пропорциональна мгновенным значениям U (t);

– пакетов импульсов U₃ (рисунок 1, г), количество которых в каждом пакете пропорционально мгновенным значениям U (t);

– последовательности импульсов U₄ (рисунок 1, д),частота повторения которых пропорциональна мгновенным значениям U (t).

Рисунок 1 – Разновидности импульсного представления сигнала информации

t

t

t

t

t

U (t)

U1

U2

U3

U4

t1

t2

t3

t4

t5

а

б

в

г

д

Таким образом, информация об аналоговой величине содержится в одном из параметров импульсной последовательности. Такое представление аналоговой величины отражает ее не полностью, так как часть информации теряется. Например, неизвестно, как ведет себя аналоговая величина в интервале времени между выборками (моменты t₁, t₂ и т. д.). Однако эти потери могут быть уменьшены увеличением частоты обращений, т. е. более частым анализом аналоговой величины.

Устройства, преобразующие аналоговые величины в импульсный (цифровой) вид, называют аналого—цифровыми преобразователями (АЦП),а устройства обратного преобразования – цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП).

Основой каждой периодической импульсной последовательности (рисунок 2) является импульс прямоугольной формы, который характеризуется амплитудой U_m и длительностью t_и, а также длительностями фронта t_ф и среза t_ср, спадом вершины ∆U (рисунок 3).Дополнительными параметрами являются частота ƒ_и, период следования Т_и импульсов и их скважность Q.

U

U

τи

Um

tи

Tи

а

б

t

τи

τи

U

1/ Tи = tи

t

t

в

τи

τи

τи

Рисунок 2 – Периодическая последовательность прямоугольных импульсов (а),

спектры одиночного прямоугольного импульса (б)

и импульсной последовательности (в)

tф

tср

tи

а

t

t

T

tп

tи

U

U

б

∆U

0,1U

Um

Рисунок 3 – Электрический импульс: а – идеальный; б – реальный

Дата добавления: 2020-07-18 ; просмотров: 239 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Импульсный способ представления информации.

По особенностям структуры временного представления все сигналы делятся на аналоговые, дискретные и цифровые.

Если физический процесс, порождающий сигнал (рис. 4.2.1, а), можно представить непрерывной функцией времени u(t), то такой сигнал принято называть аналоговым. Понятие аналоговый сигнал связано с тем, что его любое мгновенное значение аналогично закону изменения соответствующей физической величины во времени.

В метрологии широко применяются импульсные измерительные приборы, устройства и системы, действие которых основано на использовании дискретных сигналов, Простейшая математическая модель дискретного сигнала u_т(t) – это последовательность точек на временной оси, в каждой из которых заданы значения соответствующего непрерывного сигнала (рис. 4.2.1, б).

Разновидностью дискретных сигналов является цифровой сигнал. В нем дискретные значения сигнала u_ц(t) заменяются числами, чаще реализованными в двоичном коде, который представляют высоким (единица) и низким (нуль) уровнями напряжения (рис. 4.2.1, в).

Импульсное и цифровое представление сигналов широко применяют в цифровой измерительной технике. Устройства, с помощью которых формируются и обрабатываются импульсные сигналы, работают, как правило, в ключевом (импульсном) режиме. Ключевой режим работы усилительных приборов имеет ряд существенных преимуществ перед активным режимом, применяемом в аналоговых схемах. Основное преимущество – высокий, близкий к 90…95%, КПД импульсных устройств. В ключевом режиме достигается достаточно большая мощность во время действия импульсов при малом значении средней мощности, расходуемой в схеме. Поэтому импульсные и цифровые устройства обладают меньшими массой и габаритами, Транзисторы в импульсных и цифровых схемах либо закрыты, либо полностью открыты, поэтому на них рассеивается незначительная мощность и надежность устройств очень высока.

При этом аналоговый сигнал, отражающий реальный физический процесс, преобразуется в последовательность импульсных сигналов, пригодных для обработки цифровыми устройствами.

Устройства, преобразующие аналоговые величины в импульсный (цифровой) вид, называются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), а устройства обратного преобразования – цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП).

Читайте также: A) способ познания окружающего мира с помощью сигналов и символов, воспринимаемых органами чувств A) способность организмов успешно противостоять действию внешних факторов A. определяет способ Cent; Понятие множества. Способы задания множества IV. Порядок и сроки представления бюджетной и иной отчетности Quot;Талант — это способность человека оригинально решать банальные задачи; способность, которая проявляется, когда человек находится в диапазоне нормы». V2: Процессы приспособления и компенсации XIX. Способы управления многоквартирным домом А) оценка кредитоспособности заёмщика Абсолютная пропускная способность

u u_T u_ц 1 1 1 0 0 1

Источник

Представление информации физическими сигналами

Страницы работы

Содержание работы

Представление информации физическими сигналами.

Сигналы в ЦВМ принято подразделять на два вида: потенциальные и импульсные.

При потенциальном способе представления информации (рис.3.3) двум значениям двоичной переменной соответствуют разные уровни напряжения (потенциала), которое сохраняет-ся в течение всего периода представления информации (такта).

Рис.3.3. Потенциальный способ представления информации в системе высоких потенциалов (СВП)

Иначе говоря, потенциальный сигнал сохраняется неизмен-ным до тех пор, пока значение двоичной переменной не изме-нится.

Сигналы 0 и 1 могут быть заданы двояко.

В системе низких потенциалов (СНП) 1 задается более низким уровнем потенциала, чем 0, а в системе высоких потенциалов (СВП) 1 задается более высоким, более поло-жительным уровнем потенциала, чем 0.

Потенциальный сигнал характеризуется разностью верх-него и нижнего уровней напряжения, временем на-растания импульса (фронтом) и временем спада импульса (спадом).

Обычно низкое напряжение соответствует двоичному «нулю», а высокое напряжение — двоичной «единице».

При импульсном способе представления информации (рис.3.4) единичное и нулевое значения двоичной переменной изображаются наличием и отсутствием электрического импульса в период представления информации.

Рис.3.4. Импульсный метод представления информации в СВП

Применяется также импульсный способ, когда 1 задается импульсом положительной полярности, а 0 — импульсом отри-цательной полярности (в СНП — наоборот).

Импульсный сигнал характеризуется амплитудой , про-должительностью импульса по основанию , а также фрон-том и спадом .

Используется, кроме того, метод задания численной инфор-мации смешанным потенциально-импульсным способом, когда в одной схеме обрабатываются два типа сигналов одновре-менно.

Динамический способ задания информации — когда 1 пе-редается электрическими сигналами синусоидальной или пи-лообразной формы, а 0 — их отсутствием.

В ЦВМ двоичное слово может быть представлено последо-вательным или параллельным способом (последовательным или параллельным кодом).

При последовательном способе представления информа-ции в каждый временной такт отображается один разряд двоичного слова (рис.3.5).

Рис.3.5. Последовательное представление двоичного слова

В этом случае все разряды слова поступают по очереди на один и тот же элемент ЦВМ и все проходят через один канал передачи информации.

Обработка чисел производится последовательно разряд за разрядом, причем в каждый такт времени обрабатывается только один разряд.

При параллельном способе представления информации (рис.3.6) все разряды двоичного слова появляются и обраба-тываются одновременно в течение одного временного такта.

В этом случае каждый разряд двоичного слова поступает на свой обрабатывающий элемент. Количество этих элемен-тов равно количеству разрядов слова, поступивших каждый по своему каналу передачи информации.

Если при последовательной передаче информации код сло-ва развертывается во времени, то при параллельной — в про-странстве.

Устройства ЦВМ, в зависимости от применяемого кода, называются последовательными или параллельными.

Рис.3.6. Параллельное представление двоичного слова

При использовании последовательного кода все операции производятся поочередно для каждого разряда слова, поэтому последовательные устройства требуют на обработку слова больше времени, чем параллельные.

В современных ЦВМ основные устройства, участвующие в обработке информации, для достижения высокого быстро-действия строятся как параллельные, хотя они и требуют большего объема аппаратуры. Для экономии оборудования в некоторых устройствах применяют последовательно-парал-лельный код, при котором слова разбиваются на части (слоги) и обработка производится последовательно слог за слогом, причем каждый слог обрабатывается параллельно.

Источник