Ответы на тест 1 по информатике 7 класс (босова л.л.)

Непрерывный сигнал

Непрерывный сигнал, имеющий ту же частоту, что и поднесущая сигнала цветности, и фиксированную фазу по отношению к цветовой вспышке.

Непрерывный сигнал — сигнал, который, плавно изменяясь, принимает большое число различных значений.

Непрерывный сигнал преобразуется в цифровую форму ( число) при помощи кодирующего преобразователя, который содержит квантователь сигнала по уровню и импульсный элемент — по времени.

Непрерывные сигналы в виде постоянных напряжения или тока, изменяющихся пропорционально изменениям информационных параметров синусоидальных электрических величин, универсальны, стандартизованы и соответствуют техническим параметрам интегральных микросхем.

Непрерывный сигнал и ( 5е — г квантуется по времени.

Решетчатая единична. функция.

Непрерывные сигналы, поступающие на вход импульсных устройств, удобно описывать выборочными значениями, которые они принимают в определенные моменты времени, называемыми дискретами. С этой целью пользуются функциями, отличными от нуля лишь при целочисленных значениях аргумента п, называемыми решетчатыми.

Непрерывный сигнал может быть квантован по времени или по уровню. Возможно квантование одновременно по времени и по уровню.

График временного разложения функции f ( t.

Непрерывный сигнал f ( t) требует передачи бесконечного числа мгновенных своих значений или непрерывной шкалы его уровней.

Непрерывные сигналы в виде постоянных и переменных токов и напряжений, параметры которых ( мгновенные, средние, действующие значения, частота, период, угол фазового сдвига между двумя переменными токами или напряжениями) являются информативными параметрами. Диапазоны изменения параметров некоторых непрерывных унифицированных сигналов нормированы государственными стандартами. Эти сигналы называют нормированными. Приведение ( нормирование) параметров сигналов к определенному уровню осуществляется так называемыми нормирующими измерительными преобразователями.

Упрощенная структурная схема цифровой обработки сигналов.

Непрерывный сигнал ивх ( 0 мвх ( далее в описании схемы для упрощения аргумент t опущен) поступает на вход АЦП, на выходе которого создается цифровой код в виде двоичного числа м ( & Д /) ит ит с фиксированным количеством разрядов, соответствующий дискретным отсчетам входного сигнала.

Непрерывным сигналам соответствует давление, изменяющееся в диапазоне 2 — 10 — 1 10s Па.

Простейшими непрерывными сигналами являются сигналы интенсивности, когда параметром сигнала яв ляется ток или напряжение в линии связи. Очевидно, что такие сигналы могут использоваться только на коротких проводных линиях связи с относительно стабильными характеристиками.

2.Элементарные сигналы:

Единичная функция. Функция Хевисайа.

Дискретное представление

дельта – функция (импульс)

Дискетная S – функция:

Связь между единичной и δ– функцией:

Стробируянепрерывный сигнал, мы
получаем дискретный. Процесс стробирования
записывается:

Согласно уравнению: если непрерывную
функцию умножить на S(tt)и проинтегрировать по времени, то
результат будет равен мгновенному
значению непрерывной функции в точкеt, где
сосредоточен импульс.

Структурная модель выглядит следующим
образом:

Идеальный дискретный сигнал:

где у(kT)
значение непрерывного сигнала вk-ом шаге
дискретизации.

Гармонический сигнал. Моногармоническими
сигналами считаются сигналы, изменяющиеся
во времени, согласно функциямsin
исоs. Все
остальные сигналы – полигармонические,
так как состоят из множества гармоническими
составляющими с разными частотами.

у(t)=ymsin(ωt+
φ), где

ym
пиковое значение;

Т – период времени;

φ
начальная фаза.

Сложные сигналы:

Прямоугольный импульс.

у(t)=ym∙[1-(tt)-
1-(
tt-τ)],
где

τ – длительность импульса.

q –скважность
импульса (q=Tτ).
Еслиq=2, то
последовательность импульсов называетсямеандром

τсобычно больше, чемτн.

Измерительные сигналы с линейными
участками нарастания – пилообразные
сигналы.

а) однополярные

а) знакопеременные

К сложным измерительным сигналам
относится любой модулированный сигнал.

Говоря о детерминированных сигналах,
их подразделяют на периодические и
непериодические.

Периодические сигналы– сигналы,
значения которых повторяется через
определенные интервалы времени.
Периодический сигнал может содержать
одну гармонику. А может много –
полигармонический сигнал. Поэтому для
описания периодических сигналов часто
используют спектральное (частотное)
представление, используя преобразование
Фурье. Периодический сигнал часто
характеризуется спектром. Используя
преобразование Фурье.

где

Апиφп
амплитуда и фазап-ой­гармоники
соответственно. Множество Ап– амплитудный спектр. Множествоφпсоставляет фазовый спектр.А— постоянная составляющая.

Линейчатый амплитудный спектр выглядит
следующим образом:

Интегральные параметры:

Среднее значение постоянной составляющей:

Средневыпрямленное значение:

Среднеквадратичное (действительное)
значение:

Непериодические сигналы:

Спектральная функция:

— спектральная плотность.

  1. По размерности подразделяются:

  • Одномерный сигнал х(t);

  • Многомерный сигнал V1(t),
    х
    2(t),…).

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Что такое дискретный

Дискретность применяется в вычислительной технике для пакетной передачи данных

Дискретный сигнал — тот, который в некотором интервале может принимать определённое число значений. К таким сигналам относятся показания цифровых часов или приборов, а также тексты в книгах.

Благодаря достижениям в цифровой технике большинство электронных устройств в настоящее время являются цифровыми и работают с ДС. В то же время физические сигналы в природе имеют аналоговый вид. Преобразование НС в дискретный вид производится путём дискретизации его с помощью специальных устройств (АЦП). Обратное преобразование сигнала производится с помощью ЦАП.

Достоинствами цифровых систем, работающих на ДС, являются:

  • высокая помехозащищённость и возможность работы каналов связи при больших шумах;
  • простота передачи команд управления каналами;
  • возможность цифровой обработки сигналов;
  • лёгкость засекречивания.

Дискретно-непрерывный сигнал

Дискретно-непрерывный сигнал с гармонической несущей величиной, представляемый амплитудой ( а), частотой ( б) и фазой ( в) синусоидальной величины.

Дискретно-непрерывный сигнал с импульсной несущей величиной, представляемый высотой ( а), шириной ( б) и частотой ( в) импульсов.

Примером дискретно-непрерывных сигналов является последовательность прямоугольных импульсов тока или напряжения.

Другим характерным преобразованием аналоговых дискретно-непрерывных сигналов являются замена гармонического процесса импульсным посредством времяимпульсной модуляции. При этом сигнал остается дискретно-непрерывным, но преобразуется информационный параметр.

Схема измерительного преобразователя активной мощности, функционирующего по способу перемножения на основе неявного времяимпульсного квадратирования.

Он функционирует аналогично интегратору измерительных преобразователей фазы и частоты в дискретно-непрерывный сигнал ( см. рис. 3.32), отличается лишь отсутствием ключа в цепи обратной связи. Поэтому интегратор AJ на рис. 3.41 не приводится в исходное ( нулевое) состояние в начале каждого цикла интегрирования, равного длительности половины периода Гп ( периоду изменения переменной составляющей тока / срвх удвоенной промышленной частоты), а запоминает по цепи обратной связи йос напряжение UBblx ( nTn) на конденсаторе С в конце цикла интегрирования.

Схема измерительного преобразователя активной мощности, функционирующего по способу перемножения на основе неявного времяимпульсного квадратирования.

Он функционирует аналогично интегратору измерительных преобразователей фазы и частоты в дискретно-непрерывный сигнал ( см. рис. 3.32), отличается лишь отсутствием ключа в цепи обратной связи. Поэтому интегратор AJ на рис. 3 41 не приводится в исходное ( нулевое) состояние в начале каждого цикла интегрирования, равного длительности половины периода Тп ( периоду изменения переменной составляющей тока icpBX удвоенной промышленной частоты), а запоминает по цепи обратной связи йос напряжение ияыж ( пТп) Ha конденсаторе С в конце цикла интегрирования.

К аналоговым относятся элементы с непрерывными ( см. рис. 1.2, а) и дискретно-непрерывными ( дискретизованными только по времени) с гармоническим несущим процессом ( см. рис. 1.3, а, б, в) входным и выходным сигналами и элементы с дискретно-непрерывными сигналами с импульсным ( в виде прямоугольных импульсов с информационными параметрами Д / или 9, см. рис. 1.3, д, е) несущим процессом. Они называются непрерывными и времяимпульсными аналоговыми элементами.

Преобразование аналоговых сигналов, прежде всего, состоит в амплитудной, фазовой и частотной демодуляции. При этом дискретно-непрерывные сигналы превращаются в непрерывные.

При параллельном коде импульсы или дискретные потенциальные сигналы появляются одновременно на соответствующих выходах функционального элемента. Рассмотренные сигналы целесообразно объединить в две основные группы — аналоговую и дискретную. К аналоговым относятся непрерывные и дискретно-непрерывные сигналы, к дискретным — собственно дискретные, в частности цифровые, и непрерывно — дискретные. Таким образом, две основные группы сигналов определяются непрерывностью или дискретностью информационных параметров несущих процессов вне зависимости от непрерывности или дискретности времени.

Сигнал, являющийся дискретным только по времени, или только по уровню, принято называть дискретно-непрерывным. В связи с этим в дальнейшем под дискретно-непрерывным сигналом мы будем подразумевать сигналы, дискретные по времени и непрерывные по уровню.

Сигналы, непрерывные по уровню и времени, называют непрерывными. Сигналы, дискретные по уровню и времени, называют дискретными. Сигнал, являющийся дискретным только по времени или только по уровню, принято называть дискретно-непрерывным. На практике из этой группы сигналов преимущественное применение нашли сигналы, дискретные только по времени. В связи с этим в дальнейшем под дискретно-непрерывными сигналами будем подразумевать сигналы, дискретные по времени и непрерывные по уровню.

Что такое сигнал

Сигнал – это некоторый физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением. Пример – электрический сигнал, радиосигнал, как частный случай электромагнитного сигнала, акустический сигнал, оптический и т.д. В зависимости от того, в какой среде идет распространение сигнала. Сигнал – это материальный носитель информации.

Обычно сигнал, независимо от его физической природы, представляют, как некоторую функцию времени x(t). Такое представление есть общепринятая математическая абстракция физического сигнала. 

Типы сигналов

Детерминированный, или регулярный – это сигнал, закон изменения которого известен и известны все его параметры. 

Такой сигнал передает информацию? Информация уменьшает неопределенность. В детерминированном сигнале мы знаем все, мы знаем какой он будет через минуту, через год. Детерминированный сигнал информацию в себе никакую не несет. Например, сигнал с гетеродина, мы сами его сформировали, задали частоту, амплитуду, фазу. 

Квазидетерминированный — это сигнал, закон изменения которого известен, но один или несколько параметров является случайной величиной. 

Пример: x(t)=Asin(wt+j), где амплитуда А и j — случайная величина.

Например, мы знаем его частоту, но не знаем амплитуду и фазу — это квазидетерминированный сигнал, “квази”-почти, почти определенный сигнал. Информация вносит некоторую случайность. Если мы знаем амплитуду, частоту и фазу, значит информации там нет. Квазидетерминированный сигнал передает информацию, передача информации идет в тех параметрах, которые случайны, в нашем примере амплитуда и фаза случайные величины. Именно в этих величинах передается информация. Информация всегда несет в себе хаос, случайность. Все модулированные сигналы, ЧМ, ФМ это квазидетерминированные сигналы.       

Случайным называют сигнал, мгновенные значения которого не известны, а могут быть лишь предсказаны с некоторой вероятностью.

Кроме этого все сигналы могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными (цифровыми или импульсными).

О случайном сигнале мы можем судить о его вероятностных характеристиках. Мы можем знать его плотность вероятности, но какое значение примет сигнал через секунду, минуту мы не знаем. Когда мы работаем со случайным сигналом, мы всегда работаем с вероятностью. 

Параметры сигналов

Какие параметры мы будем использовать? Это энергия за некоторый интервал времени T. X(t) это сам сигнал, чтобы определить энергию мы должны взять по модулю, возвести в квадрат, проинтегрировать на некотором промежутке времени и получим энергию. 

Средняя мощность за некоторое время t. Это энергия деленная на время.

Мгновенная мощность, если средняя мощность измеряется на некотором участке времени, то мгновенная измеряется в один, конкретный момент времени. 

Средняя мощность измеряется на промежутке времени, а мгновенная в точке. 

Спектральная плотность энергии и мощности

Спектральная плотность сигнала характеризует распределение энергии или мощности сигнала по диапазону частот. Спектральная плотность энергии, это как у нас энергия распределяется по частотному диапазону. Вычисляется через преобразование Фурье. 

И соответственно, СПМ это, как у нас распределяется мощность по частотному диапазону. 

В формуле, модуль в квадрате это спектральная плотность энергии, поделили ее на время T и по определению, время T должно стремиться к бесконечности. Но на практике, никто не ждет бесконечности, все оценивают СПМ на некотором интервале времени. 

СПМ это некоторая функция зависящая от частоты. По шкале СПМ возьмем 10 Вт/Гц, и окрестности в 1 Гц по частоте. То в полосе 1 Гц будет заключено 10 Вт мощности. 

Есть два сигнала и представлены их спектральные плотности мощности. ВОПРОС. Мощность какого сигнала больше? 

Мы должны определить площадь под кривой, проинтегрировать. S1=2*10=20 Вт, S2=1*30=30 Вт. В первом случае S1 имеет мощность 20 Вт, а во втором 30 Вт. 

СПМ реального сигнала, отображаемая на спектральном анализаторе.

Современные анализаторы спектра могут считать автоматически площадь, вы включаете определение мощности, задаете частотный интервал в котором он должен измерить эту мощность и он сам вычисляет канальную мощность сигнала. 

Сущность принципа открытой архитектуры компьютера

Современные ПК используются для
автоматизации отдельных рабочих мест,
обработки деловой информации, обучения
и т.д. Все ЭВМ, за небольшим исключением,
имеют общую принципиальную схему или,
как говорят, архитектуру.

Открытаяархитектура
архитектура компьютера или периферийного

устройства, на которую опубликованы
спецификации, что позволяет другим

производителям разрабатывать
дополнительные устройства к системам
с такой архитектурой.

Принцип открытой архитектуры — это
возможность постоянного усовершенствования
компьютера IBM PC в целом и его отдельных
частей с использованием новых устройств,
которые полностью совместимы друг с
другом независимо от фирмы-изготовителя.

4.2. Сигналы с непрерывной амплитудной модуляцией

Рассмотрение модулированных сигналов начнем с сигналов, у которых в качестве изменяемого параметра выступает амплитуда несущего колебания. Модулированный сигнал в этом случае является амплитудно-модулированным или сигналом с амплитудной модуляцией (АМ-сигналом).

Как уже было отмечено выше, основное внимание будет уделено сигналам, несущее колебание которых представляет собой гармоническое колебание вида

,

где – амплитуда несущего колебания,

– частота несущего колебания.

Здесь и далее полагается, что начальные фазы гармонических колебаний равны нулю.

В качестве модулирующих сигналов сначала рассмотрим непрерывные сигналы . Тогда модулированные сигналы будут являться сигналами с непрерывной амплитудной модуляцией. Такой сигнал описывается выражением

, (4.2)

где – огибающая АМ-сигнала,

– коэффициент амплитудной модуляции.

Из выражения (4.2) следует, что АМ-сигнал представляет собой произведение огибающей на гармоническую функцию . Коэффициент амплитудной модуляции характеризует глубину модуляции и в общем случае описывается выражением

. (4.3)

Очевидно, при сигнал представляет собой просто несущее колебание.

Для более детального анализа характеристик АМ-сигналов рассмотрим простейший АМ-сигнал, в котором в качестве модулирующего сигнала выступает гармоническое колебание

, (4.4)

где , – соответственно амплитуда и частота модулирующего (управляющего) сигнала, причем . В этом случае сигнал описывается выражением

, (4.5)

и называется сигналом однотональной амплитудной модуляции.

На рис. 4.2 изображены модулирующий сигнал , колебание несущей частоты и сигнал .

Для такого сигнала коэффициент глубины амплитудной модуляции равен

.

Воспользовавшись известным тригонометрическим соотношением

после несложных преобразований получим

(4.6)

Выражение (4.6) устанавливает спектральный состав однотонального АМ-сигнала. Первое слагаемое представляет собой немодулированное колебание (несущее колебание). Второе и третье слагаемые соответствуют новым гармоническим составляющим, появившимся в результате модуляции амплитуды несущего колебания; частоты этих колебаний и называются нижней и верхней боковыми частотами, а сами составляющие – нижней и верхней боковыми составляющими.

Амплитуды этих двух колебаний одинаковы и составляют величину

, ( 4.7)

На рис. 4.3 изображен амплитудный спектр однотонального АМ-сигнала. Из этого рисунка следует, что амплитуды боковых составляющих располагаются симметрично относительно амплитуды и начальной фазы несущего колебания. Очевидно, ширина спектра однотонального АМ-сигнала равна удвоенной частоте управляющего сигнала

.

В общем случае, когда управляющий сигнал характеризуется произвольным спектром, сосредоточенным в полосе частот от до , спектральный характер АМ-сигнала принципиально не отличается от однотонального.

На рис. 4.4 изображены спектры управляющего сигнала и сигнала с амплитудной модуляцией. В отличие от однотонального АМ-сигнала в спектре произвольного АМ-сигнала фигурируют нижняя и верхняя боковые полосы. При этом верхняя боковая полоса является копией спектра управляющего сигнала, сдвинутой по оси частот на

величину , а нижняя боковая полоса представляет собой зекальное отображение верхней. Очевидно, ширина спектра произвольного АМ-сигнала

, (4.8)

т.е. равна удвоенной верхней граничной частоте управляющего сигнала.

Возвратимся к сигналу однотональной амплитудной модуляции и найдем его энергетические характеристики. Средняя мощность АМ-сигнала за период управляющего сигнала определяется по формуле:

. (4.9)

Так как , а , положим , где . Подставляя выражение (4.6) в (4.9), после несложных, но достаточно громоздких преобразований с учетом того, что и с использованием тригонометрических соотношений

и ,

получим

. (4.10)

Здесь первое слагаемое характеризует среднюю мощность несущего колебания, а второе – суммарную среднюю мощность боковых составляющих, т.е.

.

Так как суммарная средняя мощность боковых составляющих делится поровну между нижней и верхней, что вытекает из (4.7), то отсюда следует

. (4.11)

Таким образом, на передачу несущего колебания в АМ-сигнале тратится более половины мощности (с учетом того, что ), чем на передачу боковых составляющих. Так как информация заложена именно в боковых составляющих, передача составляющей несущего колебания нецелесообразна с энергетической точки зрения. Поиск более эффективных методов использования принципа амплитудной модуляции приводит к сигналам балансной и однополосной амплитудной модуляции.

Сущность задач на кодирование и декодирование информации

Кодирование информации — это
преобразование формы представления
информации с целью ее передачи или
хранения. Кодирование — это представление
символов одного алфавита символами
другого. Если при кодировании получают
комбинации одинаковой длины, то такой
код называют равномерным, а длину
кодовых комбинаций в этом слове называют
значимостью кода. Если кодовые комбинации
различной длины, то код называется
неравномерным.

Кодирование
— это выражение данных одного типа через
данные другого типа. В вычислительной
технике используется двоичное
кодирование, основанное на представлении
данных последовательностью всего двух
знаков: 0 и 1. Эти знаки называют двоичными
цифрами. Одним битом могу быть выражены
два понятия: 0 или 1 (да, нет, черное или
белое, истина или ложь). Если количество
битов увеличить до двух, то уже можно
выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами можно
закодировать восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Увеличивая на единицу
количество разрядов в системе двоичного
кодирования, мы увеличиваем в два раза
количество значений, которое может
быть выражено в данной системе, то есть
общая формула имеет вид:

,
где:

N
— количество независимых кодируемых
значений;

m
— разрядность двоичного кодирования,
принятая в данной системе.

Процесс, обратный кодированию
декодированием и заключается в
восстановлении из кодовой комбинации.
Если процесс кодирования осуществляется
с использованием правила G, то процесс
декодирования основан на применении
правила G-1, где G-1 есть отображение,
обратное отображению G.

Операции кодирования
и декодирования называют обратимыми,
если их последовательное применение
обеспечивает возврат к исходной форме
сообщения без потери информации.

Прерывистые или дискретные системы

Главным отличием их от непрерывных будет то, что в дискретном устройстве сигнал изменяется во времени (работает как реле – контакты замыкаются и размыкаются с определенной периодичность ). Их в свою очередь можно поделить на релейные и импульсные.

Импульсные

В таких системах прерывание сигнала происходит принудительно – специальным прерывающим устройством. Процессы в этих САР протекают также как и в непрерывных САР, но только при появлении импульса. Импульсные системы содержат импульсные элементы и, соответственно, выполняют квантование сигналов по времени.

Релейные

В данном типе устройств размыкание и замыкание производится специальным элементом системы при непрерывном действии сигнала на входе. Замыкание и размыкание производит реле, или же элемент имеющий релейную характеристику. Срабатывание реле происходит при проявлении воздействия на его управляющий орган. Такие системы квантуют сигнал по уровню.

Как правило, для преобразования аналогового сигнала в цифровой применяют устройство, именуемое аналого-цифровыми преобразователями АЦП.

Примером релейного типа САР может послужить:

В такой САР при опускании поплавка ниже определенного уровня – контакт замкнется и двигатель откроет заслонку, выше какого-то уровня –  контакт реле перекинется и двигатель закроет заслонку. Если уровень воды в бассейне находится в норме, то поплавок будет в нейтральном положении, контакт тоже в нейтральном и заслонка окажется в зафиксированном положении. Тип сигнала – релейный контакт.

Также релейные системы тоже делятся на кодово-импульсные и релейно-импульсные, которые могут квантовать сигнал и по времени, и по уровню.

Кодово-импульсные – содержат в управляющем контуре вычислительные цифровые машины (ЦВМ). Их еще называют цифровыми.

В зависимости от конструкции САР их делят на – гидравлические, электрогидравлические,  электронные, электрические, а также электромеханические.

Ниже показаны два сигнала – аналоговый и дискретный:

Красным показан аналоговый сигнал, а синим дискретный.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий