Процесс преобразования сигнала

Проще говоря, аналоговым является тот сигнал, в котором каждая точка волны имеет значение (непрерывная волна). Графически аналоговые сигналы представляют­ся в виде синусоиды (рис. 3.2). Такой же форме волны соответствуют, к примеру, ко­лебания гитарной струны. Колебания распространяются вдоль струны (по оси X от­кладывается время) и проходят расстояние, которое во всех гитарах приблизительно одинаковое.

Внутри одного цикла положительная амплитуда часто изображается равной отри­цательной амплитуде. Понятие цикла проще определить графически, чем с технической точки зрения. Таким образом, цикл — это отрезок между двумя равно­значными точками соседних волн, которые движутся в одном направлении вдоль го­ризонтальной оси. Можно сказать, что цикл состоит из одного колебания с положи­тельной амплитудой и одного колебания с отрицательной амплитудой. На рис. 3.2 представлена волна с двумя циклами.

В отличие от аналогового, цифровой сигнал состоит из отдельных импульсов. В нем имеет значение только наличие или отсутствие импульсов и, в некоторых слу­чаях, — форма переднего и заднего фронтов импульсов. В таком случае важна только амплитуда импульсов, а не фактиче­ские уровни напряжения, полученные ими в момент формирования. Цифровые сиг­налы графически изображаются в виде прямоугольных волн (рис. 3.3). К цифровым волнам также применимо понятие цикла, хотя физически цифровые сигналы отлича­ются от аналоговых.

Физическое различие между цифровыми и аналоговыми волнами заключается в том, что при передаче цифровых сигналов необходимо использовать одну из схем би­полярного линейного кодирования. Схемы кодирования задают положительные и отрицательные представления нулей и единиц в форме, соответствующей физической среде передачи. Если не определена схема кодирования, то при передаче длительной последовательности единиц невозможно определить, какие импульсы соответствуют положительной амплитуде аналогового сигнала, а какие — отрицательной. После цифрового преобразования аналоговый сигнал может быть представлен в виде последовательности битов, когда на различных отрез­ках битового потока встречаются несколько импульсов, соответствующих двоичным единицам. Двоичным нулям часто соответствует отсутствие импульса (т.е. отсутствие пика в случае с аналоговым сигналом). Тем не менее цикл цифровой волны можно установить даже на основании двух последовательных нулей, так как периодам отсут­ствия электрической активности соответствуют четкие промежутки времени.

На рис. 3.3 представлен поток цифровых сигналов, соответствующий одной из форм технологии бинарного представление сигнала с возвратом к нулю. В этом случае показана передача единичных импульсов. Промежуток без сигнала длиной в половину ширины импульса помогает с точностью установить момент нулевого на­пряжения, особенно в случае передачи длинной последовательности единиц. После­довательности единиц могут передаваться в дополнительные периоды времени при тестировании или некоторых неисправностях оборудования, чтобы поддерживать ли­нию в рабочем состоянии. Если в таком случае не будет возврата в нулевое состояние, произойдет сдвиг сигнала. Это приведет к тому, что в зависимости от характера сдвига положительные или отрицательные импульсы начнут распознаваться как двоичные нули.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые, которые соответствующим об­разом отображают форму исходной волны, осуществляется при помощи четырех по­следовательных этапов:

• фильтрации сигнала;

• выборки сигнала;

• квантования сигнала;

• кодирования сигнала.

Теперь рассмотрим каждый из перечисленных процессов более подробно.

Дата добавления: 2014-10-15