O’zbekiston Respublikasi Raqamli Texnologiyalar
Vazirligi
Muhammad Al-Xorazmiy nomidagi
Toshkent Axborot Texnologiyalari Universiteti
Mavzu: Vaqt va daraja bo’yicha signallarni ifodalash
Guruh: 043-20
Bajardi: Komilov Botir Bahodir o’g’li
Tekshirdi: Azimova U
Toshkent 2023
Mavzu: Vaqt va daraja bo’yicha signallarni ifodalash
Reja:
Kirish
1. Vaqt doirasidagi asosiy operantlar
2. Signallarning local va integral xarakteristikalari
3. Signallarni spektr orqali ifodalash
Xulosa
Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati
Kirish
Radiotexnika sohasida signallarning spektral va vaqtinchalik tasviri keng
qo'llaniladi. Garchi signallar o'z-o'zidan tasodifiy jarayonlar bo'lsa-da, individual
dasturlar tasodifiy jarayon va ba'zi bir maxsus (masalan, o'lchov) signallarini
deterministik (ya'ni ma'lum) funktsiyalar deb hisoblash mumkin.
Ikkinchisi odatda davriy va davriy bo'lmaganlarga bo'linadi, ammo qat'iy
davriy signallar mavjud emas. Agar signal shartni qondiradigan bo'lsa, davriy deb
nomlanadi vaqt oralig'ida, bu erda T - nuqta deb nomlangan doimiy va k - har
qanday butun son.
Davriy signalning eng oddiy misoli - bu garmonik tebranish (yoki qisqasi
uchun garmonik). Bu erda amplituda, \u003d chastota, burchak chastota,
harmonikaning boshlang'ich fazasi.
Radiotexnika nazariyasi va amaliyoti uchun harmonika tushunchasining
ahamiyati bir qator sabablar bilan izohlanadi: harmonik signallar statsionar chiziqli
elektr zanjirlari (masalan, filtrlar) orqali o'tayotganda o'zlarining shakli va
chastotasini saqlab qoladi, faqat amplituda va fazani o'zgartiradi; harmonik
signallarni osongina yaratish mumkin (masalan, LC avtomatik generatorlari bilan).
1. Vaqt doirasidagi asosiy operantlar
Ma'lumki, elektron qurilmalarning maqsadi ma'lumotni elektr signallari
shaklida qabul qilish, o'zgartirish, uzatish va saqlashdir. Elektron qurilmalarda
ishlaydigan signallar va shunga mos ravishda qurilmalarning o'zlari ikkita katta
guruhga bo'linadi: analog va raqamli.
Analog signal- daraja va vaqt bo'yicha uzluksiz bo'lgan signal, ya'ni bunday
signal istalgan vaqtda mavjud bo'lib, belgilangan diapazondan istalgan darajani
olishi mumkin.
Kvantlangan signal- faqat kvantlash darajalariga mos keladigan ma'lum
kvantlangan qiymatlarni qabul qila oladigan signal. Ikki qo'shni sath orasidagi
masofa kvantlash bosqichidir.
Namuna olingan signal- qiymatlari faqat vaqti-vaqti bilan o'rnatiladigan
signal, namuna olish vaqti deb ataladi. Qo'shni namuna olish nuqtalari orasidagi
masofa namuna olish bosqichidir. Doimiy uchun Kotelnikov teoremasi
qo'llaniladi:, qaerda yuqori kesish chastotasi signal spektri.
Raqamli signal- daraja va vaqt bo'yicha kvantlangan signal. Raqamli
signalning kvantlangan qiymatlari odatda ma'lum bir kod bilan kodlanadi, namuna
olish jarayonida tanlangan har bir namuna tegishli kod so'zi bilan almashtiriladi,
ularning belgilari ikkita qiymatga ega - 0 va 1 (2.1-rasm).
Analog elektronika qurilmalarining tipik vakillari aloqa qurilmalari,
radioeshittirishlar,
televizorlardir. Umumiy
talablar analog
qurilmalarga
qo'llaniladi - minimal buzilish. Ushbu talablarni qondirish istagi murakkablikka
olib keladi elektr zanjirlari va qurilma dizaynlari. Analog elektronikaning yana bir
muammosi - zarur shovqin immunitetiga erishishdir, chunki analog aloqa kanalida
shovqin printsipial jihatdan muqarrar.
Raqamli signallar ishlab chiqariladi elektron sxemalar, tranzistorlar yopiq
(oqim nolga yaqin) yoki butunlay ochiq (kuchlanish nolga yaqin), shuning uchun
ular ahamiyatsiz quvvatni yo'qotadi va raqamli qurilmalarning ishonchliligi
analoglardan yuqori.
Raqamli qurilmalar analoglardan ko'ra shovqinlarga nisbatan ko'proq
immunitetga ega, chunki kichik tashqi buzilishlar qurilmalarning noto'g'ri
ishlashiga olib kelmaydi. Xatolar faqat signalning past darajasi yuqori deb qabul
qilinadigan yoki aksincha, bunday buzilishlar holatida paydo bo'ladi. Raqamli
qurilmalar xatolarni tuzatish uchun maxsus kodlardan ham foydalanishi mumkin.
Analog qurilmalarda bunday imkoniyat yo'q.
Raqamli qurilmalar tranzistorlar va boshqa elektron elementlarning
parametrlari va xususiyatlarining tarqalishiga (qabul qilinadigan chegaralar ichida)
befarq.
Xatosiz
raqamli
qurilmalarni
sozlash
shart
emas
va
ularning
xarakteristikalari butunlay takrorlanadi. Bularning barchasi integratsiyalashgan
texnologiyadan foydalangan holda qurilmalarni ommaviy ishlab chiqarishda juda
muhimdir. Raqamli integral mikrosxemalar ishlab chiqarish va ulardan
foydalanishning iqtisodiy samaradorligi zamonaviy radioelektron qurilmalarda
nafaqat raqamli, balki analog signallarni ham raqamli qayta ishlanishiga olib keldi.
Tarqalgan raqamli filtrlar, regulyatorlar, multiplikatorlar va boshqalar. Raqamli
ishlov berishdan oldin analog signallar analog-raqamli konvertorlar (ADC)
yordamida raqamli shaklga o'tkaziladi. Teskari transformatsiya- analog signallarni
raqamliga tiklash - raqamli-analogli konvertorlar (DAC) yordamida amalga
oshiriladi.
Raqamli elektronika qurilmalari tomonidan hal qilinadigan turli xil vazifalar
bilan ularning ishlashi faqat ikkita raqam bilan ishlaydigan sanoq tizimlarida
amalga oshiriladi: nol (0) va bitta (1).
Raqamli qurilmalarning ishlashi odatda soatli etarlicha yuqori chastotali soat
generatori. Bir soat sikli davomida eng oddiy mikrooperatsiya amalga oshiriladi o'qish, siljish, mantiqiy buyruq va boshqalar. Axborot raqamli so'z shaklida taqdim
etiladi. So'zlarni uzatish uchun ikkita usul qo'llaniladi - parallel va ketma-ket.
Raqamli qurilmalar o'rtasida ma'lumot almashishda ketma-ket kodlash qo'llaniladi
(masalan, in kompyuter tarmoqlari, modem ulanishi). Raqamli qurilmalarda
axborotni qayta ishlash parallel axborot kodlash yordamida amalga oshiriladi, bu
esa maksimal ishlashni ta'minlaydi.
Raqamli
qurilmalarni
qurish
uchun
element
bazasi
integral
mikrosxemalardan (IC) tashkil topgan bo'lib, ularning har biri ma'lum miqdordagi
mantiqiy elementlar - elementar mantiqiy operatsiyalarni bajaradigan eng oddiy
raqamli qurilmalar yordamida amalga oshiriladi.
Hikoyaning maqsadi "signal" tushunchasining mohiyati nimada ekanligini,
qanday umumiy signallar mavjudligini va ular qanday umumiy xususiyatlarga ega
ekanligini ko'rsatishdir.
Signal nima? Bu savolga hatto kichkina bola ham bu "sizning yordami bilan
biror narsa bilan bog'lanishingiz mumkin bo'lgan narsa" deb aytadi. Misol uchun,
oyna va quyosh yordamida signallar ko'rish chizig'i bo'ylab uzatilishi mumkin.
Kemalarda signallar bir vaqtlar semafor bayroqlari yordamida uzatilgan. Bu bilan
maxsus tayyorlangan signalchilar shug'ullangan. Shunday qilib, bunday bayroqlar
yordamida ma'lumotlar uzatildi. "Signal" so'zini qanday etkazish mumkin:
Tabiatda ko'plab signallar mavjud. Darhaqiqat, har qanday narsa signal
bo'lishi mumkin: stolda qoldirilgan eslatma, qandaydir tovush - ma'lum bir
harakatni boshlash uchun signal bo'lib xizmat qilishi mumkin.
Xo'sh, bunday signallar bilan hamma narsa aniq, shuning uchun men
tabiatda boshqalardan kam bo'lmagan elektr signallariga murojaat qilaman. Ammo
hech bo'lmaganda ularni qandaydir tarzda shartli ravishda guruhlarga bo'lish
mumkin: uchburchak, sinusoidal, to'rtburchaklar, arra tishlari, bitta impuls va
boshqalar. Bu signallarning barchasi diagrammada tasvirlanganda ko'rinishi uchun
nomlanadi.
Signallar zarbalarni hisoblash uchun metronom sifatida (vaqt signali
sifatida), vaqtni belgilash uchun, nazorat impulslari sifatida, motorlarni boshqarish
yoki uskunalarni sinash va ma'lumot uzatish uchun ishlatilishi mumkin.
Qaysidir ma'noda, elektr signali vaqt o'tishi bilan kuchlanish yoki oqim
o'zgarishini aks ettiruvchi grafikdir. Rus tilida bu nimani anglatadi: agar siz qalam
olib, vaqtni X o'qida, kuchlanish yoki oqimni Y o'qida belgilasangiz va ma'lum
vaqtlarda tegishli kuchlanish qiymatlarini nuqta bilan belgilasangiz, yakuniy tasvir
to'lqin shaklini ko'rsatadi:
Elektr signallari juda ko'p, ammo ularni ikkita katta guruhga bo'lish
mumkin:

Bir tomonlama

Ikki tomonlama
Bular. bir yo'nalishli oqimda bir yo'nalishda oqadi (yoki umuman oqmaydi),
ikki tomonlama oqimda esa o'zgaruvchan va "u erda", keyin "bu erda" oqadi.
Barcha signallar, turidan qat'i nazar, quyidagi xususiyatlarga ega:

Davr - signal o'zini takrorlay boshlagan vaqt oralig'i. Ko'pincha T
bilan belgilanadi

Chastotasi - signal 1 soniyada necha marta takrorlanishini bildiradi.
Gerts bilan o'lchanadi. Masalan, 1Hz = soniyada 1 marta takrorlash. Chastota davrning teskarisi (ƒ = 1 / T)

Amplituda - volt yoki amperda o'lchanadi (qaysi signalga qarab: oqim
yoki kuchlanish). Amplituda signalning "kuchliligi" ni anglatadi. Signal
grafigi X o'qidan qanchalik uzoqda.
Signal turlari
Sinusoid
O'ylaymanki, yuqoridagi rasmda grafigi mantiqiy bo'lmagan funksiyani
taqdim etish sizga yaxshi ma'lum. gunoh (x). Uning davri 360 o yoki 2pi radian
(2pi radian = 360 o).
Va agar siz 1 soniyani T davriga bo'lish uchun ajratsangiz, unda siz 1
soniyada qancha davr ko'rsatilganligini yoki boshqacha qilib aytganda, davr
qanchalik tez-tez takrorlanishini bilib olasiz. Ya'ni, siz signalning chastotasini
aniqlaysiz! Aytgancha, u gertsda ko'rsatilgan. 1 Hz = 1 sek / sekundiga 1 takror
Chastota va davr bir-biriga teskari. Davr qancha uzoq bo'lsa, chastota
shunchalik past bo'ladi va aksincha. Chastota va davr o'rtasidagi bog'liqlik oddiy
nisbatlar bilan ifodalanadi:
Shakli
bo'yicha
to'rtburchaklarga
o'xshash
signallar
"to'rtburchaklar
signallari" deb ataladi. Ularni shartli ravishda oddiy to'rtburchaklar signallarga va
meanderlarga bo'lish mumkin. Kvadrat to'lqin - puls va pauza davomiyligi teng
bo'lgan kvadrat to'lqin. Va agar pauza va pulsning davomiyligini qo'shsak, biz
meander davrini olamiz.
Muntazam kvadrat to'lqin signali kvadrat to'lqindan farq qiladi, chunki u
turli puls va pauza davomiylariga ega (puls yo'q). Quyidagi rasmga qarang - u
ming so'zdan yaxshiroq gapiradi.
Aytgancha, siz bilishingiz kerak bo'lgan kvadrat to'lqinli signallar uchun
yana ikkita atama mavjud. Ular bir-biriga teskari (davr va chastota kabi).
bu afsonaviylik va to'ldirish
omili. Yuk
koeffitsienti
(S)
davrning
impuls
davomiyligiga nisbati va koeffitsient uchun aksincha. to'ldirish.
Shunday qilib, kvadrat to'lqin 2 ish aylanishi bilan to'rtburchaklar signal
hisoblanadi. Uning davri impuls davomiyligi ikki barobar bo'lgani uchun.
S - ish aylanishi, D - ish aylanishi, T - puls davri, - zarba davomiyligi.
Aytgancha, yuqoridagi grafiklar ideal kvadrat to'lqin signallarini ko'rsatadi.
Haqiqiy hayotda ular biroz boshqacha ko'rinadi, chunki hech qanday qurilmada
signal bir zumda 0 dan ba'zi bir qiymatga o'zgarmaydi va nolga qaytadi.
Agar siz tog'ga chiqsangiz va darhol pastga tushsangiz va bizning
pozitsiyamiz balandligidagi o'zgarishlarni grafikaga yozsangiz, biz uchburchak
signalini olamiz. Qo'pol taqqoslash, lekin haqiqat. Uchburchak signallarida
kuchlanish (oqim) birinchi navbatda ortadi va keyin darhol pasayishni boshlaydi.
Va klassik uchburchak signali uchun ko'tarilish vaqti parchalanish vaqtiga teng (va
davrning yarmiga teng).
Agar bunday signalning ko'tarilish vaqti parchalanish vaqtidan kamroq yoki
ko'p bo'lsa, unda bunday signallar allaqachon arra tishi deb ataladi. Va ular haqida
quyida.
Signalning (jismoniy tabiatning turi bo'yicha signallarning turlari yuqorida
sanab o'tilgan) xavf tug'ilganda tizimning ishini qanday faollashtirishiga yana bir
misol - bu inson tanasining termoregulyatsiyasi. Shunday qilib, agar turli omillar
tufayli tana harorati ko'tarilsa, hujayralar bu haqda miyaga "xabar beradi" va u
"tanani sovutish tizimini" ishga tushiradi, bu hamma uchun terlash deb nomlanadi.
Funktsiya turi bo'yicha
Ushbu parametr uchun turli toifalar ajratilgan.

Analog (uzluksiz).

Kvant.

Diskret (impuls).

Raqamli signal.
Ushbu turdagi signallarning barchasi elektrdir. Buning sababi shundaki, ular
nafaqat qayta ishlashni osonlashtiradi, balki ular uzoq masofalarga ham osonlik
bilan uzatiladi.
Analog signal nima va uning turlari
Bu vaqt o'tishi bilan uzluksiz (doimiy) o'zgarib turadigan va ma'lum vaqt
oralig'ida turli qiymatlarni qabul qilishi mumkin bo'lgan tabiiy kelib chiqadigan
signallarga berilgan nom.
Xususiyatlari tufayli ular telefon aloqasi, radioeshittirish va televidenieda
ma'lumotlarni uzatish uchun juda mos keladi.
Aslida, boshqa barcha turdagi signallar (raqamli, kvant va diskret) tabiatan
aylantirilgan analoglardir.
Uzluksiz bo'shliqlar va mos keladigan jismoniy miqdorlarga qarab, analog
signallarning har xil turlari farqlanadi.

Streyt.

Bo'lim.

Doira.

Ko'p o'lchovlilik bilan tavsiflangan bo'shliqlar.
Kvantlangan signal
Oxirgi xatboshida aytib o'tilganidek, bu hali ham bir xil analog shakl, ammo
uning farqi shundaki, u kvantlangan. Shu bilan birga, uning barcha qiymatlari
darajalarga bo'lingan. Ularning soni berilgan bit kengligidagi raqamlarda
ifodalanadi.
Odatda, bu jarayon audio yoki optik signallarni siqishda amalda qo'llaniladi.
Kvantlash darajasi qanchalik ko'p bo'lsa, analog shaklning kvantga aylanishi
shunchalik aniq bo'ladi.
Ko'rib chiqilayotgan xilma-xillik ham sun'iy ravishda paydo bo'lganlarga
tegishli.
Signal turlarining ko'plab tasniflarida bu signal ajratilmaydi. Biroq, u
mavjud.
Diskret ko'rinish
Bu
signal
ham sun'iy
bo'lib,
cheklangan
miqdordagi
(qiymatlarga) ega. Qoida tariqasida, ularning ikkitasi yoki uchtasi bor.
darajalarga
Amalda, diskret va analog signal uzatish usullari o'rtasidagi farqni vinil
plastinada va CDda ovoz yozishni solishtirish orqali ko'rsatish mumkin.
Birinchisida ma'lumotlar uzluksiz audio trek shaklida taqdim etiladi. Ammo
ikkinchisida - turli xil aks ettiruvchi lazer bilan yondirilgan nuqtalar shaklida.
Ushbu turdagi ma'lumotlarni uzatish uzluksiz konvertatsiya qilish orqali
sodir bo'ladi analog signal ikkilik kodlar ko'rinishidagi diskret qiymatlar
to'plamiga.
Bu jarayon namuna olish deb ataladi. Kod birikmalaridagi belgilar soniga
qarab (bir xil / notekis) ikki turga bo'linadi.
Raqamli signallar
Bugungi kunda ma'lumot uzatishning ushbu usuli doimiy ravishda analogni
almashtirmoqda. Oldingi ikkitasi singari, u ham sun'iydir. Amalda u raqamli
qiymatlar ketma-ketligi sifatida ifodalanadi.
Analogdan farqli o'laroq, ko'rib chiqilayotgan ma'lumotlarni tezroq va
yaxshiroq uzatadi va bir vaqtning o'zida ularni shovqin shovqinlaridan tozalaydi.
Shu bilan birga, bu raqamli signalning zaifligi (boshqa turdagi signallar oldingi
uchta paragrafda). Gap shundaki, bu tarzda filtrlangan ma'lumotlar "shovqinli"
ma'lumotlar zarralarini yo'qotadi.
Amalda, bu butun qismlar uzatilgan tasvirdan yo'qolishini anglatadi. Va agar
biz tovush haqida gapiradigan bo'lsak - so'zlar yoki hatto butun jumlalar.
Aslida, har qanday analog signalni raqamli modulyatsiya qilish mumkin.
Buning uchun u bir vaqtning o'zida ikkita jarayondan o'tadi: namuna olish va
kvantlash. Axborotni uzatishning alohida usuli sifatida raqamli signal turlarga
bo'linmaydi.
Uning mashhurligi so'nggi yillarda yangi avlod televizorlarining analog,
tasvir va ovozni uzatish uchun emas, balki raqamli uchun maxsus yaratilganiga
yordam beradi. Biroq, ular adapterlar yordamida oddiy televizor kabellariga
ulanishi mumkin.
Signal modulyatsiyasi
Yuqoridagi barcha ma'lumotlarni uzatish usullari modulyatsiya (raqamli
signallar uchun - manipulyatsiya) kabi hodisa bilan bog'liq. Nima uchun kerak?
Ma'lumki, elektromagnit to'lqinlar (ularning yordami bilan har xil turdagi
signallar uzatiladi) zaiflashishga moyil bo'lib, bu ularning uzatish diapazonini
sezilarli darajada kamaytiradi. Buning oldini olish uchun past chastotali
tebranishlar uzoq yuqori chastotali to'lqinlar hududiga o'tkaziladi. Bu hodisa
modulyatsiya (manipulyatsiya) deb ataladi.
Ma'lumot uzatish masofasini oshirishdan tashqari, uning yordamida
signallarning shovqinga chidamliligi ortadi. Shuningdek, bir vaqtning o'zida bir
vaqtning o'zida bir nechta mustaqil axborot uzatish kanallarini tashkil qilish
mumkin bo'ladi.
Xulosa
Bugungi texnik signalni qayta ishlash muammosini hal qilish uchun analog
va raqamli usullarning to'g'ri kombinatsiyasini tanlash bilan duch keladi. Jismoniy
analog signallarni faqat raqamli usullar yordamida qayta ishlash mumkin emas,
chunki barcha datchiklar (mikrofonlar, termojuftlar, deformatsiyalar, piezoelektrik
kristallar, magnit disklarning boshlari va boshqalar) analog qurilmalardir. Shuning
uchun signallarning ba'zi turlari analog yoki raqamli usullar bilan keyingi qayta
ishlash uchun normalizatsiya sxemalarini talab qiladi. Haqiqatda, signalni
konditsioner qilish sxemalari quyidagi ishlarni bajaradigan analog protsessorlardir:
· o'lchash va dastlabki (bufer) kuchaytirgichlarda signallarni kuchaytirish);
· yuqori aniqlikdagi umumiy rejim kuchaytirgichlari bilan shovqin fonida
signalni aniqlash;
· dinamik diapazonni siqish (logarifmik kuchaytirgichlar, logarifmik DAC
va dasturlashtiriladigan daromad kuchaytirgichlari);
· filtrlash (passiv va faol).
Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati:
1.Volinskiy V.A. va boshqa elektrotexnika / BA. Volinskiy, E.N. Zane, V.E.
Shaternikov: Darslik. universitetlar uchun qo'llanma. - M .: Energoatomizdat, 2011
.-- 528 b., Ill.
2.Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotexnika: darslik. universitetlar uchun
qo'llanma. - 4-nashr, Rev. - M .: Energoatomizdat, 2003 .-- 440 b., Ill.
3. Sanoat elektronikasi asoslari: Noelektrik muhandislik uchun darslik.
mutaxassis. universitetlar / V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A. E.
Krasnopolskiy, V.V. Suxorukov; ed. V.G. Gerasimov. - 3-nashr, Rev. va qo'shing.
- M .: Yuqori. shk., 2006. - 336 b., kasal.
4. kitobda elektrotexnika va elektronika. Ed. V.G. Gerasimova 1 kitob.
Elektr va magnit zanjirlar. - M .: Oliy maktab. - 2006 yil