Есть конспект?
Пришлите нам!

1.2 Виды сигналов и их форма.

Как уже говорилось выше, сигнал – физический процесс передачи информации, характеризующийся изменением физических величин во времени. Сигналы различают по среде передачи. Средой передачи может быть любая материя- носитель энергии. Поэтому сигналы можно подразделить на следующие типы: механические, электрические, пневматические, гидравлические, световые и т.д.

 

Сигналы различаются по форме изменения во времени.

Дискретный сигнал- сигнал, имеющий два определенных уровня: верхний и нижний. Верхнему уровню сигнала соответствует логическая единица, а нижнему- логический ноль.

На практике каждому уровню сигнала для конкретного физического устройства соответствует свой диапазон физической величины. Например, для программируемых контроллеров со стандартом 24V DC входа логической единице соответствует напряжение от 15V до 30V, а логическому нулю-  от -3V до +5V. Диапазон от 5 до 15V не определен.Это означает, что сигнал в этом диапазоне может быть прочитан как 0, так и как 1. Все зависит от случайных факторов, например, от температуры или от номиналов реальных элементов, из которых собрано устройство. Дискретный сигнал не может иметь других промежуточных уровней!

Кривая изменения сигнала от низкого уровня к верхнему называется передним (позитивным) фронтом, а  от верхнего уровня к низкому- задним (негативным). Для дискретного сигнала существуют строгие требования к крутизне фронта. Если кривая фронта достаточно пологая, то уровень сигнала в определенный момент времени может быть прочитан неправильно.

 

Рис. 1.15  Дискретный сигнал.

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Примером дискретного сигнала может быть ток в электрической цепи, которую коммутируют выключателем. При разомкнутом контакте ток в электрической цепи отсутствует, что соответствует логическому 0, а при замкнутом контакте ток в электрической цепи номинальный- логическая 1. Однако, реальное включение (выключение) контакта более сложное по форме, и связанно с переходными процессами при пробое межискрового промежутка электрическим током.

 

Естественным сигналом в природе является  аналоговый сигнал. Например звук, свет, тепло. Часто встречаемыми являются гармонические или близние по форме к ним сигналы, имеющие несколько гармоник (т.е. состоящие из нескольких синусоидальных колебаний разных частот). Например, музакальный звук. Аналоговый сигналнеразрывно изменяется во времени. Не смотря на то, что аналоговый сигнал может резко изменяться во времени, тем не менее, всегда можно найти уровень, который незначительно отличается от предыдущего уровня. Это будет зависеть от выбранного приращения времени ∆t. Некоторые уровни аналогового сигнала описываются бесконечными числами, т.е. такими числами, которых невозможно выразить на бумаге из-за бесконечно большого количества цифр. Такие уровни невозможно измерить, т.к. каждый измерительный прибор имеет погрешность. По этой причине аналоговый сигнал не может быть обработан при помощи электронно вычеслительной техники.

 

Рис. 1.16 Аналоговый сигнал.

 


 
 

 


  

Дигитальный (цифровой) сигнал является отображением аналогового сигнала с помощью дискретных величин. Любой уровень дигитального сигнала может быть выражен с помощью конечного числа.

Дигитальный сигнал предназначен для цифровой обработки. Вычислительная техника не может напрямую обрабатывать аналоговый сигнал, т.к. обрабатываемые числа должны иметь конечную длину.

Дигитальный сигнал практически всегда имеет отличие от исходного аналогового сигнала. Эта погрешность определяется длиной числа (числом разрядов), выделенного для описания уровня. Последняя цифра этого числа получена путем округления. Абсолютной погрешностью является разница между реальным и округленным числом.

Рис. 1.17 Подпись:  2, 843
-2,8
 0,043
Пример погрешности между аналоговой и дигитальной величиной.

 

Наименьшим шагом дигитальной величины есть единица наименьшего разряда числа. Для выше приведенного примера это 0,1. Таким образом, в основе дигитальной величины лежит дискретная величина.

Точность отображения аналогового сигнала также зависит от максимальной длины приращения времени ∆t. Время, в течении которого, величина сигнала остается неизменной, называется квантом времени. Чем меньше квант времени, тем точнее дигитальный сигнал.

Рис. 1.18  Аналоговый и дигитальный сигналы.

 

На данном рисунке шагом дигитального сигнала является величина в 1 Вольт, а квант времени 1 секунда.

Рис. 1.19  Дигитальный сигнал с разным шагом и квантом времени.

 
 

 

 

 

 

 



Dr.BoT© Konspektiruem.ru