Analoglar bilan taqqoslaganda. Raqamli va analog servolarning farqlari

12 mavzu
Analoglar bilan taqqoslaganda. Raqamli va analog servolarning farqlari
0
Ilmiy maqolalar (masalan, Chakrapani va Palem) va ehtimollik mantig'ini ishlatadigan qurilmalar (masalan, Lirik) mavjud. Menimcha, bunday qurilmaning chiqishlari, ba'zi kirishlar hisobga olinsa, ehtimollik taqsimotiga yaqinlashadi. Bu qurilmalar va analog signallarning farqi nimada? Ya'ni, bu qurilmalar hali ham raqamli, analog, aralash signallar hisoblanadi?

• 
  1 javob
  

Tartiblash:
Faoliyat

• 
  
• 
  

0
Bu maqola yangi (ehtimolli) mantiqni tasvirlab bergandek tuyuladi va bu amalga oshirish haqida emas. Men faqat gazetani ko'rib chiqdim, lekin bu nazariyalardan yana biri. Aytgancha, ehtimollik mantig'ining klassik mantiq sizga bermaydigan oddiy sabablari bor, ya'ni ular haqiqatning funktsional emasligi (ya'ni A va B qiymati faqat A va A qiymatiga bog'liq emas) B) qiymati.
Chipda bunday narsani amalga oshirishga kelsak: menimcha, ikkalasi ham mumkin. Agar siz buni raqamli tarzda qilsangiz, ehtimolliklarni hisoblaysiz va protsessorda ham ba'zi kodlarni ishlatishingiz mumkin. Men analog dasturlar haqida bilmayman, lekin menimcha, har qanday elementar analog komponent (tranzistor, operatsion tizim va hokazo) har qanday asosiyni amalga oshirish deb hisoblash mumkin arifmetik operatsiya kuchlanish va toklar bo'yicha. Diagramma Kolmogorovning ehtimollik qonunlariga amal qiladigan yoki taxmin qiladigan xulosalar bo'ladimi, bu boshqa savol, lekin menimcha, bu mumkin va shunday bo'lishi mumkin.
CCTV -da raqamli texnologiyalardan foydalanish doimiy ravishda oshib bormoqda. Keling, raqamli va analog televidenie o'rtasidagi farqni ko'rib chiqaylik.
Har qanday jarayonning boshi va oxiri analog signaldir. Oraliq qiymatlarni raqamli formatga o'tkazish mumkin, bu ko'p afzalliklarga ega. Inson sezgi organlari (quloq, ko'z, burun, teri va boshqalar) faqat uzluksiz analog signalga javob beradi.
Analog tizimlar
Analog signal - bu yorug'lik, tovush yoki boshqa o'zgaruvchi kabi fizik jarayonni ifodalovchi uzluksiz elektr kuchlanish signalidir. Analog jarayonni tushunish osonroq bo'lsa -da, uning ko'p cheklovlari bor.
Shovqin va shovqin
Barcha elektron sxemalar va qurilmalar tasodifiy shovqin chiqaradi. Bundan tashqari, tashqi elektromagnit shovqin ham mavjud. Analog signal uzluksiz funktsiya bo'lgani uchun, bu shovqin va shovqin signalning bir qismiga aylanadi va uni butunlay yo'q qilib bo'lmaydi. Shovqin komponentlari elektr zanjirlarining soni ortishi bilan ortadi.
Buzilish; xato ko'rsatish
Analog signal jismoniy jarayon va unga mos keladigan elektr zo'riqishining mutanosibligiga bog'liq. Ko'pgina analog sxemalar chiziqli emas, ya'ni chiqish signali kirish signaliga to'liq mos kelmaydi. Odatda bu pozitsiyani to'liq tuzatish mumkin emas. Bundan tashqari, katta tizimda bu buzilishlar to'planadi. Har qanday analog davralarda, tashqi ta'sirlar natijasida, harorat o'zgarishi kabi, signal darajasida kichik o'zgarishlar ro'y beradi. Ularni tuzatish mumkin emas, chunki ular signallarning o'zidan ajralmaydi.
Raqamli tizimlar
Raqamli tizim ancha murakkab, ammo analog tizimga nisbatan ko'p afzalliklarga ega.
Aniq vakillik
Analog signal raqamli signalga aylantirilgandan so'ng, uning parametrlari uning hajmidan qat'i nazar, butun tizimda bir xilda saqlanishi mumkin (siqishni ishlatishdan tashqari). Bu raqamli tizimning tashqi shovqin va shovqinlarga qarshi immunitetiga bog'liq.
Ma'lumotni yo'qotmasdan signal uzatish
Barcha signal uzatish tizimlari asosan analog bo'lib, o'ziga xos shovqin va buzilish muammolariga ega. Biroq, raqamli signallarni xatolardan himoyalash mumkin, bu raqamli signallarni buzilmasdan uzatishga imkon beradi.
Jarayonning murakkabligi
Analog tizimda signalni qayta ishlashning murakkab jarayonining har bir bosqichi uchun odatda alohida sxema talab qilinadi. Raqamli tizimda bitta markaziy protsessor birligi dasturlashtirilgan bo'lishi mumkin, shunda u tegishli dasturiy ta'minot yordamida turli bosqichlarni bajaradi. Bu raqamli tizimga boshqa ko'plab jarayonlarni boshqarishga imkon beradi.
Arzon
Raqamli tizimlar uchun integral mikrosxemalar (IC) analog tizimlarga qaraganda ancha arzon.
Raqamli saqlash raqamli videodan foydalanishning birinchi usullaridan biri edi. Raqamli video signallarni tezkor qidirish yordamida xotirada saqlash mumkin. Bu xotira, shuningdek, kiruvchi signal formatidan qat'i nazar, signallarni turli formatlarda ko'rsatish imkoniyatini beradi. Har xil o'lchamdagi va formatdagi signallarni ko'rsatish mumkin (PAL, NTSC va boshqalar).
Raqamli video tizimlarning kamchiliklari

• 
  Dizaynni tushunish va tushunish qiyinroq
  
• 
  Kengroq tarmoqli kengligini talab qiladi (ammo, har xil siqish usullari bu kamchilikni yengib chiqadi).
  
• 
  Raqamli signalning bosqichma -bosqich degradatsiyasi yo'q - hatto kichik xato ham butun tasvirni buzishi mumkin.
  

Tarjima: Yu.M. Gedzberg
Ovoz signallarini uzatish, qayta ishlash va saqlashning raqamli tizimlarining asosiy kamchiliklari quyidagilardan iborat:
1) chastota diapazonining kengayishi. Analog signallarni uzatish uchun tarmoqli kengligi kerak, u asl signaldan katta emas. Raqamli signallarning o'tishi uchun tarmoqli kengligini kengaytirish zarurati namunalar ikkilik kodli kombinatsiyalar ko'rinishida ifodalanishi bilan belgilanadi, uni uzatish paytida kod kombinatsiyasining har bir biti alohida puls bilan ifodalanadi. Shuning uchun signallarning raqamli ifodalanishining asosiy kamchiliklaridan biri aloqa kanallarining o'tkazuvchanligi va saqlash imkoniyatlariga yuqori talablardir;
2) analog-raqamli konvertatsiya. ADC -ni amalga oshirayotganda, ular asl signalni raqamli shaklda aks ettirishning aniqligi bilan kvantlash darajasi va namuna olish chastotasi sonining ko'payishi va raqamli uzatish uchun zarur bo'lgan chastota o'tkazuvchanligining kengayish darajasi o'rtasida murosani topishga intilishadi. signal yoki uni saqlash uchun zarur bo'lgan saqlash hajmi. ADC audio signallarini etarli darajada ishlatish odatiy holdir yuqori darajali aniqlik (har bir namuna uchun taxminan 16 bit), keyinchalik har xil raqamli siqish sxemalari yordamida namunadagi bitlar soni kamayadi;
3) vaqtni sinxronlashtirish zarurati. Sinxronizatsiya qaysi signal uzatilganligini aniqlash uchun kiruvchi signalni hisoblash zarur bo'lgan vaqtlarni aniqlaydi. Optimal signalni aniqlash uchun impuls generatori chiziqdan keladigan pulslarning vaqti bilan sinxronlashtirilishi kerak. Muammo tarmoqni bir nechta kommutatsiya stantsiyalaridan tashkil topgan va ichki va tarmoq bo'ylab sinxronizatsiya muammolarini hal qilish zarur bo'lgan hollarda kuchayadi;
4) mavjud analog qurilmalarga mos kelmasligi. Raqamli uskunalar, masalan, mahalliy telefon tarmoqlari, albatta, tarmoqning qolgan qismi bilan standart analog "interfeys" ni ta'minlaydi. Shuning uchun, barcha tarmoqlar to'liq raqamli bo'lmaguncha, raqamli telefon tizimlarining signal sifati va nutqsiz afzalliklarini maksimal darajada oshirish deyarli imkonsiz bo'ladi.
Ovoz signallarini qayta ishlash, uzatish va saqlash uchun raqamli tizimlarning asosiy texnik afzalliklari quyidagilardan iborat:
1) signalni qayta tiklash imkoniyati. Raqamli tizimning asosiy afzalligi shundaki, uzatish liniyalarining oraliq nuqtalarida regeneratorlarni joriy etish orqali xabarlarni uzatish paytida chiziq yo'lining xato ehtimoli juda kichik bo'lishi mumkin. Oraliq tugunlar kanaldagi buzilishlar shu darajaga yetguncha raqamli signallarni aniqlaydi va qayta tiklaydi, bu esa qabul qilishda xatolarga olib keladi, ya'ni. bu buzilishlarning ta'siri istisno qilinadi. Aksincha, ichida analog tizimlar signal bir hududdan ikkinchisiga o'tayotganda shovqin va buzilishning to'planishi kuzatiladi. Agar mo'ljallangan raqamli aloqa tizimidagi regeneratsiya nuqtalarining soni kanaldagi xatolarni bartaraf etish uchun etarli bo'lsa, u holda aloqa tarmog'idagi uzatish sifati signalni uzatish tizimi bilan emas, balki raqamli shaklga o'tkazish jarayoni bilan belgilanadi;

2) signal-to-shovqin nisbatining past qiymatlarida ishlash qobiliyati (shovqin). Ovoz signallarini analog tarmoqlarda uzatishda shovqin va shovqin signal amplitudasi kichik bo'lgan pauzalarda aniqlanadi. Analog tarmoqlarni loyihalash va ishlatishda, masalan, telefonda, asosiy muammolardan yana biri - nutq uzatiladigan davralar orasidagi o'zaro to'qnashuvni bartaraf etish zarurati. Muammo bir kanalda suhbatda pauza bo'lgan davrda, ikkinchisida esa, signal maksimal quvvat darajasida uzatilganda, yanada keskinlashadi. Raqamli tizimlarda pauza vaqtida ma'lum kod kombinatsiyalari uzatiladi va pauza vaqtida uzatiladigan signallarning quvvat darajasi foydali ma'lumotlarni uzatish bilan bir xil bo'ladi. Raqamli uzatish paytida signalni qayta tiklash, uzatish muhitida paydo bo'ladigan deyarli barcha shovqinlarni yo'q qilgani uchun, bo'sh kanalning shovqini (pauza paytida) uzatish liniyasi bilan emas, faqat kodlash jarayoni bilan belgilanadi. Shunday qilib, pauzalar aniqlanmaydi maksimal darajalar analog tizimlarda bo'lgani kabi, shovqin va raqamli regeneratorlarda yoki qabul qiluvchilarda regeneratsiya jarayonida past darajadagi o'zaro bog'liqlik yo'q qilinadi.

Raqamli uzatish liniyalari kodlash usuliga (signalning qabul qilingan qiymatiga) qarab 15-25 dB darajali signal-to-shovqin nisbati bo'lgan aloqa kanallari orqali xabarlarni amalda xatosiz uzatish imkoniyatini beradi. -analog terminalda bitta terminal qurilmadan boshqasiga uzatishda shovqin-shovqin nisbati mahalliy va xalqaro aloqa liniyalari uchun mos ravishda 46 va 40 dB ni tashkil qiladi), bu past sharoitda ishlatilganda raqamli tizimlarning analogga nisbatan raqobatbardoshligini ta'minlaydi. qabul qilingan signal darajasi va o'zaro bog'liqlik mavjudligi;
3) nazorat ma'lumotlarini uzatish qulayligi. Boshqaruv ma'lumoti asosan raqamli xarakterga ega va shuning uchun uni raqamli uzatish tizimiga osongina kiritish mumkin. Boshqaruv ma'lumotlarini uzatish tizimiga nisbatan raqamli yo'lga kiritish usulidan qat'i nazar (vaqt bo'linishi bilan guruhlash, maxsus boshqaruv kod kombinatsiyalarini joriy etish), boshqaruv ma'lumotlari axborot xabarlaridan farq qilmaydi. Bundan farqli o'laroq, analog uzatish tizimlarining boshqaruv ma'lumotlarini uzatish imkoniyatlari kamroq, ko'pincha juda cheklangan, bu esa har xil turdagi boshqaruv signallari formatlarining paydo bo'lishiga va ushbu formatlarni tanib olish va konvertatsiya qilish uchun qurilmalarni loyihalash zarurligiga olib keldi;
4) boshqa xizmat turlariga moslashish. Ovozli ma'lumotlarni uzatish uchun mo'ljallanmagan boshqa aloqa turlarini tashkil qilish uchun analog tarmog'idan, masalan, telefon tarmog'idan foydalanish, ovozli signalni uzatish shartlariga moslashish uchun maxsus choralarni talab qilishi mumkin (xususan, 4 kHz gacha chastota diapazoniga). Aksincha, raqamli tizimda har qanday xabar uzatish tizimida qabul qilinadigan standart formatga ega. Shunday qilib, uzatish tizimi uzatilayotgan axborot turini tahlil qilmasligi kerak va umuman u xizmat qiladigan yukning xususiyatiga befarq bo'lishi mumkin;
5) raqamli signallarni qayta ishlash. Signalni qayta ishlash, odatda, ularning xarakteristikalari yaxshilangan yoki o'zgartirilgan signallar bilan bog'liq operatsiyalar deb ataladi. Raqamli signalni qayta ishlashning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
Dasturlash qobiliyati. Har xil turdagi signallarni qayta ishlash uchun raqamli xotirada o'zgaruvchan algoritmik yoki parametrli tavsifga ega bo'lgan bitta asosiy tuzilmadan foydalanish mumkin;
Ulashish. Har bir jarayonning oraliq natijalarini tasodifiy kirish imkoniyatiga ega bo'lgan xotira qurilmasida (xotirada) saqlash va signallar ketma -ketligini vaqtni bo'linish rejimida qayta ishlash orqali ko'p signallarni qayta ishlash uchun bitta raqamli signalni qayta ishlash qurilmasidan foydalanish mumkin;
Avtomatik boshqaruv. Raqamli ma'lumotlar raqamli signalni qayta ishlash moslamasining kirish va chiqishlarida ishlatilganligi sababli, qurilmaning to'g'ri ishlashini tekshirish uning chiqishidagi javobni ma'lum bir test ketma -ketligi bilan taqqoslab, standart usulda amalga oshirilishi mumkin. xotira;
Ko'p qirrali. Raqamli signalni qayta ishlash raqamli mantiqiy sxemalar yordamida amalga oshirilganligi sababli, ishlov berish jarayoni turli xil funktsiyalarni o'z ichiga olishi mumkin, ularni analog shaklda bajarish mumkin emas yoki amaliy bo'lishi mumkin.
Raqamli ishlov berishda signallarni qayta ishlash bilan bog'liq va samaraliroq amalga oshiriladigan operatsiyalarga misollar: ma'lum chastotalarni aniqlash (ishlab chiqarish), kuchaytirish (susaytirish), tuzatish, filtrlash, to'ldirish, har xil xabar formatlarini konvertatsiya qilish;
6) Guruh tuzilishining osonligi. Ko'p kanalli signalizatsiya usullarining mohiyati shundaki, har xil ma'lumot manbalaridan kelgan xabarlar birlashib, aloqa signallari orqali uzatiladigan guruh signalini hosil qiladi. Analog aloqa tizimlaridan foydalanganda, odatda, chastotalar bo'linishining multipleksatsiyasi (FDM) printsipi qo'llaniladi, bunda tizimning har bir kanali chastota diapazonining ma'lum bir qismi bilan ta'minlanadi, uning kengligi chastota diapazoniga teng yoki undan katta. obuna kanalining. Odatda vaqt bo'linishi multipleksatsiyasi (TDM) printsipiga asoslangan raqamli ko'p kanalli aloqa tizimlarida signallar har bir manbadan signallarni uzatish vaqtida chiziq yo'lining to'liq o'tkazuvchanligi yordamida har xil xabar manbalaridan aloqa liniyasi orqali navbatma -navbat uzatiladi.
VDK uskunasi odatda VRK uskunasiga qaraganda qimmatroq, hatto A / D konvertatsiya qilish xarajatlari hisobga olinsa ham. Shuni ta'kidlash kerakki, VRK bilan analog analog signallarni yaratish juda oddiy, ammo VRK bilan analog tizimlarning kamchiliklari tor analog impulslarning aralashuvga, buzilishlarga va o'zaro to'qnashuvlarga sezgirligi tufayli past shovqin immunitetidir. va ramzlararo interferentsiya;
7) tasniflash qulayligi. Analog xabarlardan farqli o'laroq, ularni shifrlash juda mashaqqatli vazifadir va shifrlashning ishonchliligi ko'pincha etarli emas, raqamli oqimni shifrlash va ochishni amalga oshirish ancha sodda va samarali.
Raqamli uzatishning ko'pgina afzalliklari (analogdan ko'ra) raqamli yozish bilan bog'liq. Bu afzalliklardan birinchisi - yozib olish paytida takror ishlab chiqarish sifatini aniqlash va raqamli qayd etilgan ma'lumotni vaqti -vaqti bilan nusxalash (qayta tiklash) orqali bu sifatni cheksiz saqlash qobiliyati, bu analog yozuv bilan imkonsizdir.
Raqamli saqlash tizimlarining yana bir afzalligi-analog-muhitga qaraganda signal-to-shovqin nisbati past bo'lgan past sifatli (chiziqli bo'lmagan) yozish vositalarini ishlatish qobiliyati. Natijada, elektron mahsulotlar va yozib olish vositalarining narxining pasayishi hisobiga raqamli ijro qurilmalari iste'molchilar uchun iqtisodiy jozibador bo'ladi.
8) audio signallarni tahlil qilish va sintez qilish, ayniqsa nutq, nutqni raqamli shaklga o'tkazish bilan chambarchas bog'liq bo'lgan keng qamrovli tadqiqot sohasidir. Bit tezligi past bo'lgan nutq kodekatorlari va dekoderlari raqamli nutq signallarini tahlil qilish va sintez qilishdan foydalanadilar.
9) yuqori ishonchlilik va boshqa qurilmalar bilan integratsiya darajasi (birinchi navbatda raqamli qurilmalar), kompyuterlar bilan aloqa qilish qulayligi.
DSP -ning joriy etilishi, ayniqsa, har xil turdagi aloqa vositalarida, xususan, simsiz tarmoqlarda juda tez. Bu vositalarga avtomatik telefon stantsiyalari uchun raqamli kalitlar, ovozni boshqarish tizimlaridagi nutqni aniqlash vositalari, telefon va uyali radiotelefon aloqasi tizimlarida nutqni kodlash va kanallarni siqish vositalari, video telefoniyada tasvirlarni siqish vositalari, axborotni ruxsatsiz kirishdan himoya qilish vositalari kiradi. 3G avlod aloqa tizimlariga yangi texnik talablar yuqori darajadan foydalanish hisoblanadi chastota diapazonlari(2-3 gigagertsli), kanallar va paketlarning o'tkazish qobiliyatini kengaytirish, ma'lumotlarni uzatishning yuqori tezligi (2 Mbit / s gacha). Yangi avlodning mobil terminallari audio / video ma'lumot almashish imkoniyatiga ega bo'lgan Internetda to'liq ishlashni ta'minlashi kerak.
Raqamli signal protsessorlari (DSP) ga asoslangan tezlatgichlar kompyuterning ish faoliyatini kattaligiga yoki undan ko'pga oshiradi va analog kirish -chiqish interfeyslari bilan birgalikda kompyuterni akustika, radar, radioeshittirish, tibbiyot muammolarini hal qilish uchun ish stantsiyasiga aylantiradi. va hokazo DSP -ga asoslangan apparat sxemalaridagi nutq, audio va video ma'lumotlari kompyuter texnologiyalaridan foydalanishda sifatli sakrashga imkon berdi.
Kirish
Bu ishning maqsadi - raqamli texnologiyalarning afzalliklari va ularning sabablarini ko'rib chiqish.
Raqamli texnologiya signallarni uzluksiz spektr sifatida emas, balki analog darajadagi diskret diapazonlarda tasvirlashga asoslangan. Tarmoq ichidagi barcha darajalar bir xil signal holatini bildiradi.
O'tgan asrning 90 -yillari oxiridan boshlab, kelajak raqamli texnologiyalar orqasida ekanligi qabul qilingan. Bu ishda men bu nuqtai nazarning asosiy sabablari va tezislarini ajratib ko'rsatishga harakat qilaman.