Понятие цифрового сигнала

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИФРОВЫХ СИГНАЛАХ (КОДАХ)

ЦИФРОВЫМ СИГНАЛОМ называется цифровое сообщение, преобразованное в стандартную электромагнитную форму.

ИНФОРМАЦИЯ, представленная сочетанием символов (букв, цифр) или фонемой устной речи, называется СООБЩЕНИЕ. В свое очередь, сообщение, составленное только из цифровых символов, является ЦИФРОВЫМ СООБЩЕНИЕМ. Следовательно, цифровое сообщение представляется сочетанием только цифр, а комбинации цифр, в свою очередь, представляют собой любые иные символы или понятия – буквы, слове и фразы, действия над данными (сложение, деление, возведете числа в какую-либо степень и т.д.) из которых составляется сообщение.

С помощью цифровых символов и сообщений возможна передача любой информации – книг, рисунков графиков, музыки и изображения и т.д.

Ясно, что все это должно быть произведено с использованием каких-либо стандартов кодирования сообщения и символов, передающих информацию.

Для работы с цифровым сообщением в электронных цифровых устройствах эти сообщения необходимо сначала преобразовать в бинарную форму, используя только два символа «0» и «1», а затем в цифровой сигнал (в дальнейшем будем подразумевать «1» = I – логическое состояние, а не число).

Преобразование цифрового сообщения в цифровой сигнал называется КОДИРОВАНИЕМ СООБЩЕНИЙ. Поэтому цифровые сигналы называются иначе цифровыми кодами чисел.

Для получения сигнала из цифрового сообщения используются соглашения положительной, отрицательной или импульсной логики.

Рис. 1.1. Соглашение положительной логики

Соглашение положительной логики применяется на практике в большинстве интегральных микросхем (ИМС) транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ - типа).

Напряжения более 2,4 В отображают логическую " 1 ", а напряжения менее 0,4 В отображают логический " 0 ". На рис. 1.2. показан цифровой сигнал, отображающий число 26₁₆ = 0100110.

Рис. 1.2. Цифровой сигнал числа 26₁₆

Цифровые сигналы можно условно разделить на две группы:

1) стандартные (типовые) сигналы: они отображают стандартные символы (буквы, цифры, арифметические или логические операции, знаки препинания и т.д.) и образуется с помощью стандартных цифровых кодов;

2) цифровые сигналы, отображающие количественную характеристику какого-либо процеcca: расстояние от самолета до аэропорта, высоту полета ЛА и т.д. Другими словами цифровые сигналы – текущие данные о каком-либо процессе в определенный момент времени.

Как правило, такие данные получают от различных датчиков, параметрами которых могут быть: время, длина, частота, фаза и т.д.

Для учета и дальнейшей обработки таких сигналов их необходимо преобразовать в цифровой код при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

На вход АЦП подаётся аналоговый электрический сигнал, например, от бортового радиовысотомера (РВ). При поступлении на синхровход АЦП тактового импульса, на выходе АЦП формируется цифровой код, соответствующий напряжению сигнала (в данном случае – высота полета самолета в каждый момент времени).

Позиционные числа

Позиционным называется число, у которого весовой коэффициент любого разряда определяется его позицией (номером разряда).

Вес для целых чисел определяется:

H_i = q^i-1,

где q – основная система счисления;

i – номер разряда числа (имеется ввиду наименьший значащий разряд (МЗР); i =1, а старший (СЗР) – номер i =n).

Для десятичных чисел q = 10; вес первого разряда H₁ = 10⁰, H₂ = 10¹, H_n = 10^n-1.

Для двоичных чисел q = 2; вес первого разряда H₁ = 2⁰, H₂ = 2¹, H_n = 2^n-1 и т.д.

Общая формула позиционного числа:

А = ,

где n – число разрядов целой части; i = 1, 2,…n;

a_i – цифры разрядов целой части;

m – число разрядов дробной части; j = 1, 2,…m;

a_j - цифры разрядов дробной части.

Сокращенная запись числа А:

A = a_n ·a_n-1·a_n-2… a₂·a₁,·a_m·a_m-1·a_m-2…a₂·a₁.

Арифметические операции над двоичным числом