Электрический сигнал это. Электрический сигнал: виды, свойства и применение в современных технологиях — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое электрический сигнал. Какие бывают виды электрических сигналов. Каковы основные свойства и характеристики электрических сигналов. Как применяются электрические сигналы в современных технологиях.

Содержание

Электрический сигнал: определение и основные понятия

Электрический сигнал — это изменение электрического тока или напряжения во времени, несущее некую информацию. Это основное средство передачи информации в электронике и радиотехнике. Электрические сигналы обладают рядом важных преимуществ:

Легко генерируются и обрабатываются электронными устройствами
Эффективно передаются на большие расстояния
Могут нести большой объем информации
Поддаются математическому описанию и анализу

Понимание природы и свойств электрических сигналов критически важно для работы с современной электроникой и системами связи. Рассмотрим основные виды и характеристики электрических сигналов подробнее.

Виды электрических сигналов

Электрические сигналы можно классифицировать по нескольким признакам. Наиболее важное разделение — на аналоговые и цифровые сигналы.

Аналоговые сигналы

Аналоговый сигнал непрерывно изменяется во времени и может принимать любые значения в заданном диапазоне. Примеры аналоговых сигналов:

Синусоидальный сигнал
Речевой сигнал
Видеосигнал

Аналоговые сигналы хорошо описывают многие природные процессы, но чувствительны к помехам при передаче и обработке.

Цифровые сигналы

Цифровой сигнал принимает только дискретные значения (обычно два — 0 и 1) в дискретные моменты времени. Преимущества цифровых сигналов:

Высокая помехозащищенность
Легкость обработки на компьютерах
Возможность сжатия информации

Большинство современных систем обработки информации используют цифровые сигналы.

Основные характеристики электрических сигналов

Для описания свойств электрических сигналов используется ряд важных характеристик:

Амплитуда сигнала

Амплитуда — это максимальное отклонение сигнала от среднего значения. Измеряется в вольтах или амперах. Амплитуда определяет мощность сигнала и его устойчивость к помехам.

Частота сигнала

Частота показывает, сколько колебаний совершает сигнал за 1 секунду. Измеряется в герцах (Гц). От частоты зависит объем передаваемой информации и дальность передачи сигнала.

Фаза сигнала

Фаза характеризует смещение сигнала во времени относительно некой опорной точки. Измеряется в градусах или радианах. Фаза важна при сложении сигналов и модуляции.

Спектр сигнала

Спектр показывает, какие частотные составляющие входят в сигнал и с какой амплитудой. Анализ спектра позволяет оценить информационную емкость сигнала.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые

Для обработки аналоговых сигналов на компьютерах их необходимо преобразовать в цифровую форму. Этот процесс включает два этапа:

Дискретизация сигнала

При дискретизации непрерывный сигнал заменяется последовательностью его значений, взятых через равные промежутки времени. Частота дискретизации должна минимум вдвое превышать максимальную частоту в спектре сигнала.

Квантование сигнала

При квантовании каждому дискретному отсчету присваивается ближайшее значение из конечного набора уровней. Число уровней определяет точность представления сигнала.

После дискретизации и квантования аналоговый сигнал преобразуется в последовательность двоичных чисел — цифровой сигнал.

Модуляция электрических сигналов

Модуляция — это изменение одного или нескольких параметров несущего сигнала в соответствии с передаваемой информацией. Основные виды модуляции:

Амплитудная модуляция (AM) — изменяется амплитуда несущего сигнала
Частотная модуляция (FM) — изменяется частота несущего сигнала

Фазовая модуляция (PM) — изменяется фаза несущего сигнала

Модуляция позволяет эффективно передавать сигналы на большие расстояния и уплотнять каналы связи.

Применение электрических сигналов в современных технологиях

Электрические сигналы лежат в основе работы множества современных технологий:

Системы связи

В телефонии, радио, телевидении, интернете информация передается в виде электрических сигналов. Развитие систем связи во многом определяется совершенствованием методов обработки сигналов.

Измерительная техника

Электрические сигналы используются для измерения различных физических величин — температуры, давления, ускорения и т.д. Это позволяет создавать высокоточные цифровые измерительные приборы.

Системы управления

В автоматизированных системах управления электрические сигналы передают команды от контроллера к исполнительным устройствам и обратную связь от датчиков.

Медицинская техника

Электрические сигналы, генерируемые организмом (ЭКГ, ЭЭГ), позволяют диагностировать различные заболевания. Разрабатываются системы для точного измерения биоэлектрических сигналов.

Перспективы развития технологий обработки электрических сигналов

Основные направления совершенствования систем обработки электрических сигналов:

Повышение скорости и точности аналого-цифрового преобразования
Разработка эффективных алгоритмов цифровой обработки сигналов
Создание помехоустойчивых методов передачи сигналов
Миниатюризация и снижение энергопотребления электронных устройств

Развитие этих технологий открывает новые возможности в области связи, измерений, медицины и других сферах.

Электрический сигнал | это… Что такое Электрический сигнал?

ТолкованиеПеревод

Электрический сигнал

Сигнал — это физический процесс, содержащий в себе некоторую информацию. На практике чаще всего используются электрические сигналы. При этом носителем информации является изменяющиеся во времени ток или напряжение в электрической цепи. Электрические сигналы легче обрабатывать, чем другие, они хорошо передаются на большие расстояния. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несет полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путем сложения) с сигналом и искажающая его.

Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учетом шума.

Выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.

Содержание

1 Аналоговый сигнал (АС)
2 Дискретный сигнал
3 Квантованный сигнал
4 Цифровой сигнал
5 См. также

Аналоговый сигнал (АС)

Аналоговый сигнал

Основная статья: Аналоговый сигнал

Большинство сигналов имеют аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.

Пример АС — гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.

Дискретный сигнал

Основная статья: Частота дискретизации

Дискретизация аналогового сигнала состоит в том, что сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчетами. Δt называется интервалом дискретизации.

Квантованный сигнал

Основная статья: Квантование (обработка сигналов)

При квантовании вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N-1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчеты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования.

Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичный чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log₂(N).

Цифровой сигнал

Основная статья: Цифровой сигнал

Для того чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.

См. также

АЦП
Отношение сигнал/шум

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Электрический счетчик
Электрический счётчик

Полезное