Для компьютерных технологий предпочтительным является тип сигнала

Обновлено: 03.07.2024

<р>1. Журнал IEEE по обработке сигналов
2. Цифровая библиотека обработки сигналов*
3. Информационный бюллетень Inside Signal Processing
4. Ресурсный центр СФС
5. Карьерный рост и признание
6. Скидки на конференции и публикации
7. Профессиональное общение
8. Сообщества для студентов, молодых специалистов и женщин
9. Волонтерские возможности
10. Вскоре! Кредиты PDH/CEU
Нажмите здесь, чтобы узнать больше.

Что такое обработка сигналов?

Чтобы узнать больше об обработке сигналов и посмотреть демонстрационные видеоролики, посетите страницу Мультимедиа и наш канал YouTube.

Технологии, которые мы используем и на которые полагаемся в повседневной жизни, в том числе компьютеры, радиоприемники, видеоустройства, сотовые телефоны, интеллектуальные подключенные устройства и многое другое, обеспечиваются обработкой сигналов — отраслью электротехники, которая моделирует и анализирует данные. представления физических событий, а также данных, созданных по нескольким дисциплинам. Следовательно, обработка сигналов лежит в основе нашего современного мира. Он находится на пересечении биотехнологий, развлечений и социальных взаимодействий. Это повышает нашу способность общаться и обмениваться информацией. Обработка сигналов — это наука, которая лежит в основе нашей цифровой жизни.

Вы делились своими мыслями с друзьями на Facebook или искали информацию в Интернете сегодня? Это всего лишь два из множества способов, которыми мы ежедневно пользуемся машинным обучением. Машинное обучение объединяет обработку сигналов, информатику и статистику для использования предсказательную силу и предоставляет технологии для многих приложений, включая обнаружение мошенничества с кредитными картами, медицинскую диагностику, анализ фондового рынка и распознавание речи среди многих других.

В последнее время методы машинного обучения стали применяться к аспектам обработки сигналов, стирая границы между науками и создавая множество общих приложений между ними.

Для получения дополнительной информации о машинном обучении и его приложениях посетите:

(YouTube) (EETimes) (Популярная наука) (LinkedIn Pulse) (Еженедельник электроники)

Обработка речи и звука

Каждый телефон, интеллектуальный или нет, в значительной степени зависит от методов обработки речи, чтобы сделать возможным голосовое общение между двумя (или более) людьми. От аналого-цифрового преобразования до улучшения речи (фильтрация, эхо-, шумоизоляция и автоматическая регулировка усиления) до кодирования речи на стороне записи, декодирования речи, улучшения речи (обычно фильтрация и регулировка усиления) до цифро-аналогового преобразования. на стороне воспроизведения. Обработка сигналов является предпочтительным инструментом на каждом этапе пути. Без обработки сигналов современные цифровые помощники, такие как Siri, Google Now и Cortana, не смогли бы распознавать голос пользователя.

Методы сжатия аудио, такие как MP3 и AAC, произвели революцию в том, как мы слушаем музыку. Теперь мы можем держать музыкальный музыкальный каталог мира на ладони и наслаждаться прослушиванием музыки на ходу, даже полностью отсоединяясь через Bluetooth. Опять же, это произошло из-за обработки сигнала.

Для получения дополнительной информации об обработке речи и звука и их приложениях посетите:

Распознавание речи

Распознавание речи является важным приложением обработки сигналов. это также, вероятно, легче всего понять. Обработка сигналов манипулирует информационным содержимым сигналов для облегчения автоматического распознавания речи (ASR). Он помогает извлекать информацию из речевых сигналов, а затем переводит ее в распознаваемые слова. Технология распознавания речи применяется в истребителях, приложениях для обмена текстовыми сообщениями на смартфонах, терапевтических приложениях, программах языкового перевода и обучения, а также программах распознавания для людей с ограниченными возможностями.

Для получения дополнительной информации о распознавании речи и его приложениях посетите:

Слуховые аппараты

Теперь вы нас слышите? Ядром технологии слуховых аппаратов являются четыре синхронизированные части: микрофон, процессор, приемник и источник питания. Обработка сигналов связана с улавливанием звуков окружающей среды и их обработкой для улучшения и усиления того, что слышит пользователь. Без задержки звук преобразуется из аналогового в цифровой и обратно в аналоговый, прежде чем звук проецируется в ухо.

Несмотря на то, что основные компоненты технологии останутся прежними, слуховые аппараты становятся все более совершенными: они уменьшают шум и обратную связь с окружающей средой, чтобы помочь людям слышать четкие и чистые звуки. Обработка сигналов также помогает уменьшить внезапные громкие звуки, например гудки, и даже позволяет слуховым аппаратам подключаться по беспроводной сети к мобильному телефону или телевизору.

Для получения дополнительной информации о слуховых аппаратах и ​​их применении посетите:

Автономное вождение

Когда-то беспилотные автомобили были предметом научной фантастики, а теперь это реальность.Для правильной работы эти беспилотные транспортные средства полагаются на ввод данных от многомодульной системы датчиков, включая ультразвук, радар и камеры, а для предотвращения столкновений они должны преобразовывать полученную информацию и фильтровать ее в данные, необходимые для управления действиями. Обработка сигналов является неотъемлемой частью технологии. Он помогает решить, нужно ли автомобилю остановиться или поехать, и является частью радара, используемого для определения погодных условий, таких как дождь или туман.

Для получения дополнительной информации об автономном вождении и его приложениях посетите:

Обработка и анализ изображений

Увидеть — значит поверить. Вездесущность цифровых камер и экранов в нашей повседневной жизни, например, в наших смартфонах, автомобилях, дронах, системах наблюдения, самолетах, больницах и наших гостиных, воплощает нашу постоянно растущую потребность видеть, делиться и взаимодействовать с нашей визуальной средой. с увеличением уровня детализации. В современной медицине почти все диагнозы связаны с визуализацией. Однако эта быстро растущая часть айсберга скрывает большое количество менее известных, но очень важных приложений, особенно в культурной, военной, медицинской и научных областях. Обработка сигналов является ключом к широкому спектру приложений, от сбора данных до отображения:

• Цифровое восстановление изображений и видео
• Получение сжатых данных (например, однопиксельные камеры)
• Улучшение изображения во время съемки (внутри чипов камеры)
• Реконструкция изображения с датчиков, не использующих изображение.
• Оценка качества изображения
• Сжатие и передача по сетям и устройствам
• Технологии отображения изображений (сопоставление цветов, преобразование 3D в 2D)
• Обнаружение, подсчет и отслеживание особенностей изображений и видео.
• Компьютерная диагностика в медицинской визуализации (например, помощь в чтении маммограммы)
• Автоматический анализ биологических изображений (например, отслеживание клеток)

Вот ряд указателей на приложения и курсы, демонстрирующие обработку изображений в различных областях:

Одежда

Рынок носимых устройств зарождается и уже процветает. Технологии и датчики, встроенные в одежду и аксессуары, отслеживают уровень физической подготовки, частоту сердечных сокращений, физическое местоположение (GPS), режим сна и многое другое. Обработка сигналов помогает собирать эту информацию и преобразовывать ее в полезные данные, которые можно использовать множеством способов, например сообщать врачу о частоте сердечных сокращений или повышать интенсивность тренировок для похудения.

Для получения дополнительной информации о носимых устройствах и их применении посетите:

Наука о данных

Каждый раз, когда вы выполняете поиск в Интернете или публикуете сообщения в Твиттере, вы добавляете данные в так называемые наборы «больших данных». Компании используют эти данные для извлечения информации, изучения поведения и создания решений, которые сделают нашу жизнь более эффективной. Неврология и медицина полагаются на инструменты машинного обучения, которые объединяют данные изображений с медицинскими записями и геномными данными, чтобы лучше понимать и фенотипировать дегенеративные процессы и заболевания, прогнозировать реакцию на лечение и, например, объединять пациентов в подгруппы.

"Большие данные" – это быстро развивающаяся область, но мы столкнулись с проблемой изучения больших наборов технически сложных данных. Что является ключевым компонентом для анализа данных и решения сложных задач? Обработка сигналов.

Как и обработка сигналов, наука о данных затрагивает нашу повседневную жизнь в большей степени, чем мы думаем. Будь то использование новых источников данных, таких как новые платформы социальных сетей, прогнозирование изменений на фондовом рынке или изучение данных для решения медицинских проблем, от диабета до проблем с сердцем, обработка сигналов позволяет анализировать данные, которые каждый день обогащают нашу жизнь.

Для получения дополнительной информации о науке о данных и ее приложениях посетите:

Коммуникационные системы и сети

Вы когда-нибудь задумывались об общении с внеземными существами? Обработка сигналов является неотъемлемой частью поиска жизни за пределами Земли. Важный аспект эффективной связи через спутниковые, видео, радио и беспроводные системы. Обработка сигналов повышает эффективность обработки и передачи данных.

Когда вы находитесь в пути и вам нужен доступ в Интернет или использование GPS, чтобы найти дорогу, обработка сигналов – это закулисная технология, которая преобразует и анализирует сигналы, помогая нам общаться и учиться на основе технологий, которые мы используем в повседневной жизни. основе, включая сотовые телефоны, Wi-Fi, телевизоры, устройства GPS, радары, гидролокаторы, радио, а также облачные и мобильные вычисления.

двоичные сигналы, цифровая связь, информационные технологии

Автомобиль выезжает из туннеля Сион-Маунт-Кармель в Национальном парке Сион, штат Юта. Предоставлено: Викисклад.

Наконец-то лето! Вы и ваша семья находитесь в путешествии по пересеченной местности. У вас включено радио, и вы все подпеваете своей любимой песне. Вы проезжаете тоннель, и музыка останавливается. Если вы слушаете местную радиостанцию, музыка станет статической, но если вы слушаете спутниковое радио, музыка полностью замолкнет. Радио, будь то спутник или эфир, передается в виде сигнала, который интерпретируется вашим устройством. Если вы слушаете спутниковое радио, сигнал будет цифровым, но если вы слушаете вещание или «эфирное» радио, сигнал будет аналоговым. В следующих упражнениях мы больше узнаем об особенностях цифровых и аналоговых сигналов, моделируя, как эти два типа сигналов передаются и используются для хранения информации.

Аналоговый или обычный Цифровые сигналы

Цифровые и аналоговые сигналы передаются посредством электромагнитных волн. Изменения частоты и амплитуды создают музыку, которую вы слушаете, или изображения, которые вы видите на экране. Аналоговые сигналы состоят из непрерывных волн, которые могут иметь любые значения частоты и амплитуды. Эти волны бывают гладкими и изогнутыми. С другой стороны, цифровые сигналы состоят из точных значений единиц и нулей. Цифровые волны имеют ступенчатый вид.

Аналоговые сигналы подвержены искажениям, поскольку даже небольшие ошибки в амплитуде или частоте волны изменят исходный сигнал. Цифровые сигналы являются более надежной формой передачи информации, поскольку ошибка в значении амплитуды или частоты должна быть очень большой, чтобы вызвать переход к другому значению.

Аналоговый	цифровой
Сигналы состоят из бесконечного числа возможных значений.	Сигналы состоят только из двух возможных значений: 0 или 1.
Звуковые сигналы могут плавно изменяться по громкости и высоте.	Сигнал переходит от одного значения к другому.

Эти два типа сигналов используются для связи и отправки информации в различных формах, таких как радиопередача, текстовые сообщения, телефонные звонки, потоковое видео и видеоигры. Они также могут использоваться для хранения информации и данных. Хранилище данных используется крупными компаниями, такими как банки, для хранения записей. Частные лица также используют хранилище данных в личных целях, например для хранения файлов, фотографий, результатов игр и многого другого.

Узнайте больше о возможностях хранения данных в серии статей Science Friday, File Not Found .

Призраки в барабанах

Интерьер ленточной библиотеки StorageTek в NERSC. Предоставлено: Викисклад.

Упражнение 1: Моделирование сигнала связи

В этом упражнении учащиеся будут моделировать отправку аналоговых и цифровых сигналов, как в детской игре «телефон», но в форме копирования серии рисунков. Это упражнение моделирует ключевые различия между цифровыми и аналоговыми сигналами в их разрешении и точности сигнала. Учащиеся выполнят две симуляции: одну, имитирующую многократную передачу аналогового сигнала, и одну, имитирующую многократную передачу цифрового сигнала.

Аналоговые изображения состоят из закругленных линий, чтобы показать, что аналоговые волны могут иметь бесконечные значения.

Цифровые изображения состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных значений.

Материалы

— Черная ручка или маркер с тонким наконечником (учащимся не разрешается несколько попыток воссоздать изображение)

— Одна копия каждого из 5 цифровых и 5 аналоговых пришельцев на таблицу (по одному типу пришельцев на человека) со страниц чертежей моделирования сигналов связи

Настройка учителя

1. Разбейтесь на группы по пять человек вокруг стола. (Пять – это количество инопланетян, представленное в наборе, а также предоставляет учащимся оптимальные возможности для рисования заданных инопланетян.)

Моделирование сигнала связи Указания для учащихся

Мы собираемся смоделировать обмен сообщениями во времени и на расстоянии. Это занятие требует передачи бумаги от человека к человеку, чтобы каждый человек воспроизвел на ней рисунок, а затем передал его следующему человеку за вашим столом. Передача бумаги и воспроизведение рисунка имитируют время и пространство, по которым распространяются сигналы. В первой части задания мы будем моделировать аналоговые сигналы. Во второй части мы будем моделировать цифровые технологии.

1. Разрежьте бумагу по пунктирной линии и склейте две половинки встык.
   
2. В сетке справа от инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы максимально перерисовать изображение инопланетянина. Вам не разрешается стирать или исправлять свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы завершить рисунок.

Вопросы об активности

(Заполнить после аналогового и цифрового раундов)

Разверните свои рисунки инопланетян и посмотрите на изображения, нарисованные во время игры.

– Сравните исходное изображение с окончательным рисунком. Определите и опишите сходства и различия между двумя изображениями.

– Наблюдайте за развитием рисунков во время занятия. Определите и опишите, что изменилось во время каждого рисунка.

Примечание для учителя. В ходе аналогового моделирования учащиеся увидят, как крошечные изменения (искажения/шумы) в каждой копии изображения (сигнала) приводят к значительным искажениям конечного изображения после многократной передачи.

Сравнение аналогового и цифрового раундов

Сравните изображения из заданий 1-го и 2-го раундов.

– Какой раунд привел к более точному финальному жеребьевке? Подтвердите свой выбор доказательствами из упражнения.

Примечание для учителя. В моделировании цифрового раунда изображения инопланетян состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных или ограниченного числа значений. Когда учащиеся сравнивают изображения, переданные ими с помощью аналоговых и цифровых «сигналов», они заметят, что в изображении, переданном в цифровом виде, есть небольшое искажение даже после многократной передачи, в отличие от того, что они наблюдали, когда передавали изображение с помощью аналогового сигнала.

Предотвращение «цифрового темного века»

Задание 2. Сортировка цифровых и аналоговых сигналов

В этом упражнении учащиеся познакомятся с характеристиками цифровых и аналоговых сигналов и применят свои характеристики для выбора цифрового или аналогового хранилища для конкретного примера.

Материалы

Настройка учителя

1. Разбейте учащихся на группы по три человека.
2. Подготовьте и перемешайте набор карточек для каждой группы.
3. Поделитесь критерием CER со студентами.

Указания для учащихся

1. Рассортируйте изображения и заявления по двум категориям: цифровые сигналы и аналоговые сигналы.
2. Используйте отсортированные изображения и утверждения, чтобы направлять свои мысли при заполнении письменной подсказки.

Подсказка о написании

Какой тип сигнала вы бы предложили для записи очень подробной песни исчезающей птицы? Подтвердите свой выбор доказательствами из вашей карты. Используйте критерий «утверждения-доказательства-обоснование» (CER), чтобы помочь вам в написании.

Совместная программа преподавателей Science Friday 2019

Действие 3: Двоичное преобразование

В этом упражнении мы будем использовать двоичное кодирование для представления путей через ряд «высоких» и «низких» вариантов выбора, которые представляют, какой путь выбрать на логической карте. Учащиеся будут действовать как цифро-аналоговые преобразователи для декодирования двоичных импульсов и создания изображения путем преобразования импульсов в цветные пиксели.

Музыка, передаваемая в автомобиль по спутниковому радио, и информация, хранящаяся в библиотеках данных, представляют собой цифровые сигналы, использующие двоичную систему. В двоичной системе есть только две цифры, 1 и 0. Значение или значение этих цифр может варьироваться. Например, они могут обозначать «истина» и «ложь», «включено» и «выключено» или «высокое» и «низкое».

На этом рисунке показано, как можно использовать двоичное кодирование для представления путей с помощью ряда «высоких» и «низких» вариантов.Следование двоичному коду укажет путь к логической карте и поможет найти нужные цвета.

«1» указывает на «высокий» путь, а «0» — на «низкий» путь. С помощью этой карты, называемой «картой логических ворот», двоичная последовательность 0 и 1 может указывать, когда «идти вверх» или «идти вниз», передавая путь на карте для «кодирования» для цвета. Например, используя приведенную выше логическую карту, 010 будет означать, что «0» идет вниз, «1» идет вверх, «0» идет вниз. Это будет кодировать зеленый цвет.

Теперь вы попробуете

Используйте эту таблицу, чтобы определить, какой цвет будет кодироваться числом 111?

Если вы закончили черным цветом, вы его получили!

Цифровые сигналы передаются на компьютеры в виде электронных сигналов, посылаемых в виде импульсов. Цифровое устройство интерпретирует напряжение каждого импульса как 0 или 1. На изображении ниже показан пример оцифрованной волны.

Используя этот график, где красные линии в верхней части представляют собой «1», а красные линии в нижней части представляют «0», вы можете видеть, что вся красная линия представляет собой последовательность единиц и нулей. вверху графика: 11001110111011.

Если бы нам нужно было использовать каждую группу из трех чисел, чтобы найти соответствующий цвет в таблице выше, мы бы использовали:

110 — розовый
011 — синий
101 — красный

Пояснения к пикселям

Большинство электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры и телевизоры, используют технологию жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). Экран состоит из миллионов крошечных кусочков, называемых пикселями. Электронное устройство получает закодированную информацию в виде цифровых сигналов и использует электричество для управления цветом пикселей. Каждый крошечный пиксель просто меняет один цвет на другой в зависимости от электрического сигнала, но, поскольку пиксели настолько малы, что ваш глаз улавливает движение на общем изображении. Удивительным примером этого в природе являются чешуйки или «пиксели» на изображении крыла бабочки ниже и в этом классном видео.

Сложные узоры на крыльях мотылька состоят из отдельных клеток, которые выражают разные цвета. Предоставлено: Викисклад.

Как работает задание?

Каждому учащемуся назначается цифровой волновой график, как показано на рисунке ниже. Используя карту логических элементов, учащиеся будут декодировать сигнал в цвета пикселей для части мозаики.

Чтобы создать собственный мозаичный шедевр в классе, четыре класса дополняют панель большой фрески Post-it.

Фреска, созданная четырьмя классами, представляет собой сцену океана. Фото: Андреа ЛаРоса

Материалы

— Бумага формата Legal, разрезанная пополам по длине для этикеток с сеткой

— Восемь досок для плакатов размером 22×28 дюймов (рекомендуется использовать по две на класс):

— 2 стикера Post-it размером 2 дюйма:

— Примечание для преподавателей: из приведенных выше наборов получится полная мозаика с правильными цветами (154 стикера Post-it на плакат). Если стикеры Post-it недоступны, учащиеся могут раскрасить сетку маркерами.

Подготовка

Распечатайте бинарные последовательности учащихся и таблицы назначения сетки. Разрежьте эти листы по пунктирным линиям и дайте каждому учащемуся заданную последовательность и соответствующую таблицу сетки. Ваша установка должна выглядеть так:

Процедура для учащихся

Расшифровка: вы расшифруете 10-12 квадратов на сетке. Ниже приведен пример графа двоичной последовательности. Красная линия представляет собой цифровое представление сигнала. Используйте назначенный вам график сигнала и логическую карту, чтобы декодировать двоичную последовательность и цвет в таблице сетки. Прежде чем переходить к построению мозаики, уточните свои ответы у учителя.

Конструкция: получите количество и цвета стикеров для вашего участка мозаики. Поместите свои стикеры на соответствующие квадраты в сетке плакатной доски.

Совет учителю: создайте заранее размеченную доску для плакатов, чтобы помочь учащимся создать мозаику. Фото: Андреа ЛаРоса

Добавьте стикеры на сетку плаката в правильном порядке. При этом думайте о каждом квадрате на сетке как о пикселе, а о выборе цвета — как о результате обработки двоичного кода для получения правильного цвета!

— Что сделал ваш класс?

— Как вы думаете, можно ли создать руководство по двоичному коду для создания росписи?

Занятие 4: Моделирование сигнала и отражение двоичного преобразования

Материалы

Настройка учителя

1. Поделитесь с учащимися раздаточным материалом «Имитация сигнала» и «Отражение двоичного преобразования» и критерием CER.

Подсказка о написании

— Используйте следующие таблицы, чтобы определить, какой тип сигнала, цифровой или аналоговый, является более надежным способом кодирования и передачи информации. Предоставьте три доказательства, подтверждающие ваше заявление, основанные на ваших выводах, полученных в ходе обучения по моделированию сигналов и бинарному преобразованию.

Компьютерная обработка сигналов может осуществляться в аналоговом, цифровом и гибридном форматах. Сигнал преобразуется в электрический импульс, радиоволну или свет с помощью процесса, известного как модуляция.

Хотя концепция обработки сигналов может быть такой же простой, как включение и выключение постоянного тока, она также сложна, как переменный или электромагнитный ток.

Основной функцией компьютера является преобразование необработанных данных в информацию, задача, которую выполняет микропроцессор. Для того, чтобы это произошло, данные должны пройти через какой-то путь. Этот путь называется сигналом.

Компьютеры используют аналоговые и цифровые сигналы для преобразования необработанных данных в полезную информацию. В то время как первый быстро обрабатывает результаты, второй дает наиболее точную информацию. Где-то посередине находится гибридная обработка, которая призвана объединить преимущества вышеупомянутых технологий.

Ранние системы и приспособления, созданные в начале 20 века, были аналоговыми; те, что производились с конца 20 века до начала 21 века, в основном были цифровыми.

С тех пор аналоговые сигналы были вытеснены цифровыми инновациями.

Переход стал возможен из-за необходимости выполнять задачи быстрее и эффективнее с меньшим количеством беспорядка.

Отрасль связи — это одна из областей, где технологии должны были развиваться быстро. Хотя в прошлом аналоговая телефония была проста в использовании, она была затруднена из-за цены и ограниченной масштабируемости.

Однако цифровая телефония обеспечивает более низкие тарифы на звонки, более высокое качество передачи вызовов и улучшенную масштабируемость.

1. Аналоговая обработка сигналов

Люди воспринимают мир в аналоговой форме, что объясняет, почему все, что мы видим, говорим и слышим, передается в виде непрерывного и бесконечного потока информации. В некотором смысле человеческий мозг — это своего рода очень мощный суперкомпьютер.

Аналоговые компьютеры используются для моделирования механических, электрических и гидравлических величин природы для моделирования проблем или моделей, которые необходимо решить. Текущий вычислительный процесс является самоцелью.

На примере аналоговых часов минутный и часовой циферблаты постоянно движутся, показывая время. Мы можем визуально измерять прошедшее или грядущее время, не переключаясь между цифрами от 0 до 9, как в цифровых часах.

В отличие от современных компьютеров, которые можно использовать для общих целей дома и в офисе, аналоговые устройства использовались и используются для конкретных промышленных задач для измерения постоянно меняющихся параметров.

Они использовались и могут использоваться для управления следующими физическими величинами:

8 лучших альтернатив Adobe Reader, которые должен использовать каждый

8 лучших альтернатив Microsoft Word, которые должен использовать каждый

8 лучших альтернатив Google Chrome, которые вы должны использовать

• напряжение
• температура
• давление
• расстояние
• ускорение
• скорость
• моделирование
• заставить

Аналоговый компьютер MiniAC использовался Университетом Флориды для моделирования модели

Реализация

Аналоговые компьютеры ориентированы на решение дифференциальных уравнений, где время является наиболее важной переменной. Поскольку они производят только непрерывные сигналы, выходные данные не используют длину слова в качестве критерия для окончательного вычисления. Обычно вычисления и вывод происходят одновременно.

Первые крупные аналоговые сигнальные компьютеры использовались для моделирования и испытаний различных типов самолетов, межконтинентальных баллистических ракет и многочисленных промышленных установок. В первые годы ученые обращались к этим системам, чтобы воплотить свои идеи в жизнь.

Например, при попытке усовершенствовать систему подвески в конструкции автомобиля эти системы можно использовать для моделирования и тем самым предоставить инженерам более совершенные конструкции устойчивых к давлению подвесок.

Поскольку экспериментальную среду можно было объяснить с помощью математических формул, ее также можно было смоделировать с помощью аналоговых приспособлений.

Задачи были смоделированы в реальном мире путем запуска определенных формул, а выходные данные можно было прочитать в электрических напряжениях и различных видах механических движений.

Традиционным компьютерам не обязательно требовались ресурсы хранения в качестве выходных данных, поскольку вычисления можно было считывать и использовать в режиме реального времени.

В аналоговую эру электрический ток измеряли с помощью амперметров

Примеры аналоговых устройств и компьютеров

• логарифмическая линейка
• Спидометр
• Предсказатель приливов
• Термометр
• Аналоговые часы
• Номограмма: графическое вычислительное устройство.
• Операционный усилитель
• Механический интегратор
• Электрические интеграторы, решающие уравнения в частных производных
• Бомбоприцел Norden
• Осциллограф: используется для измерения напряжения электронного прибора в зависимости от времени.
• Вольтметр
• MONIAC ​​(аналоговый компьютер денежного национального дохода): построен в Новой Зеландии в 1949 году для моделирования национального экономического процесса в Великобритании.
• Компьютер Water Integrator: создан в России в 1936 году для решения дифференциальных уравнений.

Судьба аналоговых компьютеров

Аналоговые компьютеры исчезли из обычных учреждений, их можно найти только в некоторых исследовательских университетах и ​​на промышленных предприятиях, а также в качестве экспериментальных моделей для компьютерных любителей.

Электронные энтузиасты все еще возятся с моделированием проблем электроники, потому что они измеряют данные в реальном времени для информации, а не алгоритмически данные обработка в современных системах.

Их также помнят как экспериментальные приспособления, и они далеки от того, чего достигли цифровые системы. Несмотря на то, что они лучше защищали параллельную обработку, они отставали, когда дело касалось удобства использования для обычных пользователей.

Наоборот, цифровые устройства оказались простыми в использовании, а полученные данные легко обрабатывать и хранить.

Это никоим образом не означает, что аналоговые устройства и памятные вещи исчезли навсегда.Очевидно, что они играли важную роль, пока не появилась лучшая методология вычислений и повальное увлечение персональными компьютерами.

2. Цифровая обработка сигналов

Как видно из слов, представление данных осуществляется с помощью двоичных цифр, которые представлены цифрами, а также нечисловыми буквами и символами.

В отличие от аналоговых компьютеров, которые преобразуют данные в информацию в бесконечной форме, цифровая обработка сигналов работает путем оценки входных и выходных данных с использованием двоичного режима 0 и 1 или дискретной электрической передачи ВКЛ и ВЫКЛ.

Цифровые компьютеры способны предоставлять более точные данные, поскольку они выполняют логические и арифметические операции, такие как умножение, сложение, вычитание и деление.

На языке непрофессионала цифровая система предназначена для автоматической обработки арифметических или логических вычислений с использованием двоичных цифр в двух основных состояниях: 0 (ноль) и 1 (единица).

Другие преимущества включают универсальность и точность, а также то, что их легко перепрограммировать. Кроме того, сегодня большая часть информации хранится в цифровом виде на компьютере и вне его.

Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) также используются для передачи аудиовизуальных аналоговых записей в компьютер для хранения и редактирования.

В ноутбуках используется цифровая обработка сигналов

Различия между аналоговой и цифровой обработкой сигналов

Основное различие между цифровыми и аналоговыми компьютерами заключается в том, как они обрабатывают данные. В то время как цифровые компьютеры используют двоичный язык для точного выполнения вычислений, аналоговые компьютеры обрабатывают непрерывные данные, такие как изменения напряжения и колебания температуры, для вывода вычислений.

Работа с непрерывными значениями

Работайте над скрытыми значениями

Измерение таких величин, как скорость и температура

Решайте математические задачи, такие как сложение и вычитание

Предпочтительнее в инженерных и научных областях

Используется всеми и во всех слоях общества

Компьютеры специального назначения

ПК — это компьютеры общего назначения

Возможно, нет памяти

Для работы требуется память

Используйте тщательно составленные списки инструкций

Можно электрически соединить различные подсистемы с помощью патч-кабелей

Выводить числа

Выдает сигналы напряжения и имеет наборы аналоговых измерителей и осциллографов для отображения напряжения

Варьируются по размеру: от крошечных приспособлений, размера рабочего стола до многостоечного оборудования

От крошечных встроенных систем до серверных систем размером с комнату

Хранение затруднено, потому что они используют непрерывные сигналы

Числовая и дискретная природа упрощает хранение данных

3. Гибридная обработка сигналов

Это сочетание популярных функций аналоговой и цифровой обработки сигналов. Гибридная система способна вводить аналоговые данные и выводить цифровую информацию или наоборот.

С точки зрения перспективы гибридные компьютеры обладают как скоростью аналоговых систем, так и точностью и памятью цифровых устройств.

Например, аналоговое устройство можно использовать для измерения артериального давления и температуры пациента в медицинском учреждении, а полученные данные преобразовывать в значимые цифровые данные.

В большинстве случаев гибриды предназначены для специализированных задач на секретных военных объектах и ​​важных зданиях для наблюдения за особыми действиями и функциями радаров.

Этот компьютер следует выбирать, если пользователю необходимо обрабатывать как непрерывные, так и дискретные данные.

Области, в которых можно использовать гибридные компьютеры:

• Для предоставления данных о катетеризации сердца в больницах.
• Измерение пульса, артериального давления и температуры
• В бензоколонках

Эта статья является точной и достоверной, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного совета или профессиональной консультации по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.

© 2015 Альфред Амуно

Комментарии

бабити, 11 мая 2019 г.:

не могли бы вы прислать мне, например, список гибридных компьютеров, используемых в больнице

Виктор, 24 марта 2019 г.:

Используют ли аналоговые компьютеры процессор?

Лаксман Хадка, 17 марта 2018 г.:

какой из следующих компьютеров является гибридным? 1-ноутбук. 2 основная рама. 3. микро. 4. Аппарат ЭКГ.

Сабахат Малик, 16 октября 2016 г.:

Мне было удобно подготовиться к заданию ❤

Альфред Амуно (автор) из Кампалы, 23 мая 2015 г.:

Спасибо, Луис, за ваше понимание большой интриги вычислений.Я согласен с вами, что многие вчерашние технологии, вероятно, отправятся в архивы, а может и нет!

Показательным примером последнего является эволюция измерительных датчиков в современных вычислительных устройствах, таких как iPhone и сопутствующие аксессуары.

Сопроцессор M7/M8 и другие аппаратные концепции в новых iPhone, вероятно, должны пролить свет и привести нас к пониманию того, что на самом деле может выполнять аппаратное обеспечение метрик.

Например, iPhone оснащен барометром, гироскопом и акселерометром для фитнеса, и все они следуют аналоговому подходу старой школы к измерению вещей!

Новые датчики в iPhone могут отслеживать (читать, измерять) действия, связанные с движением, такие как атмосферное давление, ускорение и состояние инерции, и эти данные можно преобразовывать в цифровые формы.

Помимо сенсоров iPhone, Nike, Mio, Lapka и другие производители придумали всевозможные аксессуары и приспособления для фитнеса, которые позволят вашему смартфону выполнять гораздо больше «аналоговых» симуляций, чем ваш настольный компьютер когда-либо сможет!< /p>

Конечно, iPhone — это не аналоговый компьютер, но все же цифровой компьютер, который может делать все то же, что и ваш настольный компьютер.

Наконец, старый аналоговый подход к измерениям основывался на специализированных функциях, и у вас может возникнуть соблазн поставить под сомнение вклад отдельных устройств в вычисления в целом.

Опять же, любой персональный компьютер или даже «устройство» с часами является вычислительным устройством в своем собственном качестве, потому что оно фактически вводит, обрабатывает и выводит данные для удобства пользователя.

Луис из Сан-Диего, 23 мая 2015 г.

Хорошее замечание. Технологии вообще остались незамеченными. К какой категории, по вашему мнению, относится Iphone? Цифровой, аналоговый или гибридный компьютер? Очевидно, что они не могут быть компьютерами, потому что если бы они были, вы могли бы размещать папки внутри папок, чтобы лучше организовать приложения. Пример - контакты. Я бы поместил текстовые сообщения и телефон в контакты. Внутри нужна дополнительная папка, чтобы отделить Facebook от других, потому что это другой тип связи. У заметок есть собственная папка, потому что вы можете размещать неограниченное количество тем в центральной теме. ты понимаешь мою точку зрения? Я уверен, что в компьютерах сочетаются аналоговые и цифровые технологии, но не верьте мне на слово; проведите собственное исследование. Гибрид представляет собой комбинацию двух штаммов. Так будет ли гибридный компьютер комбинацией цифрового и аналогового компьютеров? Кстати, что с часами? Я не вижу никакого сходства с выбранной вами темой. Может быть, если бы вы разместили что-то о механике и источнике питания часов. Марка аккумулятора имеет значение? Часы потребляют меньше энергии из-за механики? Тип батареи, это фактор? В чем разница между батарейками в часах и фонарике? Держите голову выше.

Аналоговые и цифровые сигналы используются для передачи информации, обычно посредством электрических сигналов. В обеих этих технологиях информация, такая как любое аудио или видео, преобразуется в электрические сигналы. Разница между аналоговыми и цифровыми технологиями заключается в том, что в аналоговых технологиях информация преобразуется в электрические импульсы различной амплитуды. В цифровых технологиях информация преобразуется в двоичный формат (ноль или единица), где каждый бит соответствует двум различным амплитудам.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица аналогового и цифрового сигналов < /таблица>

Определения аналоговых и цифровых сигналов

Аналоговый сигнал — это любой непрерывный сигнал, для которого изменяющаяся во времени характеристика (переменная) сигнала является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины, т. е. аналогично другому изменяющемуся во времени сигналу. Он отличается от цифрового сигнала небольшими значимыми колебаниями сигнала.

Цифровой сигнал использует дискретные (прерывистые) значения. Напротив, нецифровые (или аналоговые) системы используют непрерывный диапазон значений для представления информации. Хотя цифровые представления являются дискретными, представляемая информация может быть либо дискретной, например числами или буквами, либо непрерывной, например звуками, изображениями и другими измерениями непрерывных систем.

Свойства цифровых и аналоговых сигналов

Цифровая информация обладает определенными свойствами, которые отличают ее от аналоговых методов передачи. К ним относятся

• Синхронизация. В цифровой связи для определения синхронизации используются определенные последовательности синхронизации.
• Язык. Для цифровой связи требуется язык, которым должны владеть как отправитель, так и получатель, и который должен определять значение последовательностей символов.
• Ошибки – помехи в аналоговой связи вызывают ошибки в фактической предполагаемой связи, но помехи в цифровой связи не вызывают ошибок, обеспечивающих безошибочную связь. Ошибки должны иметь возможность заменять, вставлять или удалять символы для выражения.
• Копирование – копии аналоговых сообщений по качеству не так хороши, как их оригиналы, в то время как благодаря безошибочной цифровой связи копии можно делать неограниченное количество раз.
• Дробность. Для непрерывно изменяющегося аналогового значения, которое должно быть представлено в цифровой форме, возникает ошибка квантования, которая представляет собой разницу в фактическом аналоговом значении и цифровом представлении, и это свойство цифровой связи известно как гранулярность.

Различия в использовании оборудования

Многие устройства оснащены встроенными средствами перевода с аналогового на цифровой. Микрофоны и динамик — прекрасные примеры аналоговых устройств. Аналоговая технология дешевле, но существует ограничение на размер данных, которые могут быть переданы в данный момент времени.

Цифровые технологии произвели революцию в работе большинства устройств. Данные преобразуются в двоичный код, а затем снова собираются в исходную форму в точке приема. Поскольку ими можно легко манипулировать, он предлагает более широкий спектр возможностей. Цифровое оборудование дороже аналогового.

Сравнение аналогового и цифрового качества

Цифровые устройства преобразуют и повторно собирают данные, и в процессе этого качество более подвержено потере качества по сравнению с аналоговыми устройствами. Развитие компьютеров позволило использовать методы обнаружения и исправления ошибок для искусственного устранения помех из цифровых сигналов и повышения качества.

Различия в приложениях

Цифровые технологии оказались наиболее эффективными в сфере мобильных телефонов. Аналоговые телефоны стали ненужными, хотя чистота и качество звука были хорошими.

Аналоговые технологии включают в себя естественные сигналы, такие как человеческая речь.С помощью цифровых технологий эта человеческая речь может быть сохранена и сохранена в компьютере. Таким образом, цифровые технологии открывают горизонт для бесконечных возможностей использования.

Аналоговая и цифровая музыка

В этом видео сравниваются аналоговая (виниловая) и цифровая версии песни Pink Floyd "Dark Side of the Moon".

Сигнал – это электромагнитный или электрический ток, передающий данные из одной системы или сети в другую. В электронике сигнал часто представляет собой изменяющееся во времени напряжение, которое также является электромагнитной волной, несущей информацию, хотя может принимать и другие формы, например ток. В электронике используются два основных типа сигналов: аналоговые и цифровые сигналы. В этой статье обсуждаются соответствующие характеристики, использование, преимущества и недостатки, а также типичные области применения аналоговых и цифровых сигналов.

Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал изменяется во времени и обычно привязан к диапазону (например, от +12 В до -12 В), но в этом непрерывном диапазоне существует бесконечное количество значений. Аналоговый сигнал использует данное свойство среды для передачи информации о сигнале, например, электричество, проходящее по проводу. В электрическом сигнале напряжение, ток или частота сигнала могут изменяться для представления информации. Аналоговые сигналы часто представляют собой рассчитанные реакции на изменения света, звука, температуры, положения, давления или других физических явлений.

При построении графика зависимости напряжения от времени аналоговый сигнал должен давать плавную и непрерывную кривую. Не должно быть дискретных изменений значений (см. рис. 1).

Рисунок 1. Аналоговый сигнал

Цифровой сигнал

Цифровой сигнал — это сигнал, представляющий данные в виде последовательности дискретных значений. Цифровой сигнал может принимать только одно значение из конечного набора возможных значений в данный момент времени. В цифровых сигналах физической величиной, представляющей информацию, может быть множество вещей:

• Переменный электрический ток или напряжение
• Фаза или поляризация электромагнитного поля
• Акустическое давление
• Намагничивание магнитного носителя.

Цифровые сигналы используются во всей цифровой электронике, включая вычислительное оборудование и устройства передачи данных. На графике зависимости напряжения от времени цифровые сигналы представляют собой одно из двух значений и обычно находятся между 0 В и VCC (обычно 1,8 В, 3,3 В или 5 В) (см. рис. 2).

Аналоговая электроника

Большинство основных электронных компонентов — резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и операционные усилители (операционные усилители) — по своей сути являются аналоговыми компонентами. Схемы, построенные из комбинации этих компонентов, представляют собой аналоговые схемы (см. рис. 3).

Рисунок 3. Аналоговая схема

Аналоговые схемы могут быть сложными, состоящими из нескольких компонентов, или простыми, например, с двумя резисторами, образующими делитель напряжения. Как правило, аналоговые схемы проектировать сложнее, чем цифровые схемы, выполняющие ту же задачу. Для разработки аналогового радиоприемника или аналогового зарядного устройства потребуется разработчик, знакомый с аналоговыми схемами, поскольку цифровые компоненты были приняты для упрощения этих конструкций.

Аналоговые схемы обычно более чувствительны к шуму, а "шум" – это любые небольшие нежелательные колебания напряжения. Небольшие изменения уровня напряжения аналогового сигнала могут привести к значительным ошибкам при обработке.

Аналоговые сигналы обычно используются в системах связи, которые передают голос, данные, изображение, сигнал или видеоинформацию с помощью непрерывного сигнала. Существует два основных типа аналоговой передачи, каждый из которых основан на том, как они адаптируют данные для объединения входного сигнала с сигналом несущей. Двумя методами являются амплитудная модуляция и частотная модуляция. Амплитудная модуляция (AM) регулирует амплитуду несущего сигнала. Частотная модуляция (FM) регулирует частоту несущего сигнала. Аналоговая передача может осуществляться многими способами:

1. По витой паре или коаксиальному кабелю.
2. По оптоволоконному кабелю
3. По радио
4. По воде

Подобно тому, как человеческое тело использует глаза и уши для захвата сенсорной информации, аналоговые схемы используют эти методологии для взаимодействия с реальным миром, а также для точного захвата и обработки этих сигналов в электронике.

MPS производит множество аналоговых ИС и компонентов, таких как MP2322, синхронный понижающий преобразователь с низкой I_Q в крошечном корпусе QFN размером 1,5 мм x 2 мм.

Цифровая электроника

Цифровые схемы реализуют такие компоненты, как логические вентили или более сложные цифровые ИС. Такие микросхемы представлены прямоугольниками с отходящими от них выводами (см. рис. 4).

Рисунок 4: Цифровая схема

В цифровых схемах обычно используется двоичная схема. Хотя значения данных представлены только двумя состояниями (0 и 1), более крупные значения могут быть представлены группами двоичных битов. Например, в 1-битной системе 0 представляет значение данных 0, а 1 представляет значение данных 1. Однако в 2-битной системе 00 представляет 0, 01 представляет 1, 10 представляет 2, а 11 представляет 3. В 16-битной системе наибольшее число, которое может быть представлено, равно 216, или 65 536. Эти группы битов могут быть захвачены либо как последовательность последовательных битов, либо как параллельная шина. Это позволяет легко обрабатывать большие потоки данных.

В отличие от аналоговых схем, большинство используемых цифровых схем являются синхронными, то есть для координации работы блоков схем используются опорные часы, поэтому они работают предсказуемым образом. Аналоговая электроника работает асинхронно, то есть обрабатывает сигнал по мере его поступления на вход.

В большинстве цифровых схем для обработки данных используется цифровой процессор. Это может быть простой микроконтроллер (MCU) или более сложный процессор цифровых сигналов (DSP), который может фильтровать и обрабатывать большие потоки данных, например видео.

Цифровые сигналы обычно используются в системах связи, где цифровая передача может передавать данные по каналам передачи "точка-точка" или "точка-многоточка", таким как медные провода, оптоволокно, средства беспроводной связи, носители данных или компьютерные шины. . Передаваемые данные представлены в виде электромагнитного сигнала, такого как микроволновая печь, радиоволна, электрическое напряжение или инфракрасный сигнал.

В целом цифровые схемы проектировать проще, но они часто стоят дороже, чем аналоговые схемы, предназначенные для тех же задач.

Каталог цифровых компонентов MPS включает MP2886A, цифровой многофазный ШИМ-контроллер с интерфейсом PWM-VID, совместимым со спецификацией NVIDIA Open VReg.

Аналогово-цифровое (АЦП) и цифро-аналоговое (ЦАП) преобразование сигналов

Многие системы должны обрабатывать как аналоговые, так и цифровые сигналы. Во многих системах связи обычно используется аналоговый сигнал, который действует как интерфейс для среды передачи для передачи и приема информации. Эти аналоговые сигналы преобразуются в цифровые сигналы, которые фильтруют, обрабатывают и сохраняют информацию.

На рис. 5 показана общая архитектура, в которой аналоговый ВЧ-интерфейс (AFE) состоит из всех аналоговых блоков для усиления, фильтрации и усиления аналогового сигнала. Между тем, секция процессора цифровых сигналов (DSP) фильтрует и обрабатывает информацию. Для преобразования сигналов из аналоговой подсистемы в цифровую в приемном тракте (RX) используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Для преобразования сигналов из цифровой подсистемы в аналоговую в тракте передачи (TX) используется цифро-аналоговый преобразователь (DAC).

Рисунок 5: Система связи с аналоговой и цифровой подсистемами

Цифровой сигнальный процессор (DSP) – это специализированный микропроцессорный чип, выполняющий операции цифровой обработки сигналов. DSP изготавливаются на интегральных схемах MOSFET и широко используются в обработке аудиосигналов, телекоммуникациях, цифровой обработке изображений, телевизионных продуктах высокой четкости, обычных бытовых электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, и во многих других важных приложениях.

ЦОС используется для измерения, фильтрации или сжатия непрерывных реальных аналоговых сигналов. Выделенные DSP часто имеют более высокую энергоэффективность, что делает их подходящими для портативных устройств из-за их ограничений по энергопотреблению. Большинство микропроцессоров общего назначения также могут выполнять алгоритмы цифровой обработки сигналов.

Операция АЦП

На рис. 6 показана работа АЦП. Вход представляет собой аналоговый сигнал, который обрабатывается схемой удержания выборки (S/H) для создания приблизительного цифрового представления сигнала. Амплитуда больше не имеет бесконечных значений и была «квантована» до дискретных значений в зависимости от разрешения АЦП. АЦП с более высоким разрешением будет иметь меньшие размеры шага и будет более точно представлять входной аналоговый сигнал. Последний этап АЦП кодирует оцифрованный сигнал в двоичный поток битов, представляющий амплитуду аналогового сигнала. Цифровой вывод теперь можно обрабатывать в цифровой области.

Рисунок 6: Типичная архитектура АЦП для преобразования аналогового сигнала в цифровой

Операция ЦАП

ЦАП обеспечивает обратную операцию. Вход ЦАП представляет собой двоичный поток данных из цифровой подсистемы, и он выводит дискретное значение, которое аппроксимируется аналоговым сигналом. По мере увеличения разрешения ЦАП выходной сигнал все больше приближается к действительно гладкому и непрерывному аналоговому сигналу (см. рис. 7). Обычно в цепочке аналогового сигнала есть постфильтр для дальнейшего сглаживания формы волны.

Рисунок 7: 6-битный ЦАП для цифро-аналогового преобразования сигнала

Как упоминалось ранее, многие системы, используемые сегодня, являются "смешанными сигналами", то есть они используют как аналоговые, так и цифровые подсистемы. Эти решения требуют ADC и DAC для преобразования информации между двумя доменами.

Цифровые сигналы и аналоговые сигналы: преимущества и недостатки

Как и в большинстве инженерных тем, у аналоговых и цифровых сигналов есть свои плюсы и минусы. Конкретное приложение, требования к производительности, среда передачи и операционная среда могут определять, следует ли использовать аналоговую или цифровую сигнализацию (или их комбинацию).

Цифровые сигналы: преимущества и недостатки

Преимущества использования цифровых сигналов, включая цифровую обработку сигналов (DSP) и системы связи, включают следующее:

• Цифровые сигналы могут передавать информацию с меньшим уровнем шума, искажений и помех.
• Цифровые схемы можно легко воспроизводить в больших количествах при сравнительно низких затратах.
• Цифровая обработка сигналов более гибкая, поскольку операции DSP можно изменять с помощью систем с цифровым программированием.
• Цифровая обработка сигналов более безопасна, поскольку цифровую информацию можно легко зашифровать и сжать.
• Цифровые системы более точны, и вероятность возникновения ошибок может быть снижена за счет использования кодов обнаружения и исправления ошибок.
• Цифровые сигналы можно легко хранить на любых магнитных или оптических носителях с использованием полупроводниковых микросхем.
• Цифровые сигналы могут передаваться на большие расстояния.

К недостаткам использования цифровых сигналов, включая цифровую обработку сигналов (DSP) и системы связи, относятся следующие:

• Для цифровой связи требуется более высокая пропускная способность по сравнению с аналоговой передачей той же информации.
• DSP обрабатывает сигнал на высоких скоростях и использует больше внутренних аппаратных ресурсов. Это приводит к более высокому рассеиванию мощности по сравнению с аналоговой обработкой сигналов, которая включает в себя пассивные компоненты, потребляющие меньше энергии.
• Цифровые системы и обработка обычно более сложны.

Аналоговые сигналы: преимущества и недостатки

Преимущества использования аналоговых сигналов, включая аналоговую обработку сигналов (ASP) и системы связи, включают следующее:

• Аналоговые сигналы легче обрабатывать.
• Аналоговые сигналы лучше всего подходят для передачи аудио и видео.
• Аналоговые сигналы имеют гораздо более высокую плотность и могут предоставлять более точную информацию.
• Аналоговые сигналы используют меньшую пропускную способность, чем цифровые сигналы.
• Аналоговые сигналы обеспечивают более точное представление изменений физических явлений, таких как звук, свет, температура, положение или давление.
• Аналоговые системы связи менее чувствительны с точки зрения электрических допусков.

К недостаткам использования аналоговых сигналов, включая аналоговую обработку сигналов (ASP) и системы связи, относятся следующие:

• Передача данных на большие расстояния может привести к нежелательным помехам сигнала.
• Аналоговые сигналы подвержены потере генерации.
• Аналоговые сигналы подвержены шуму и искажениям, в отличие от цифровых сигналов, которые имеют гораздо более высокую устойчивость.
• Аналоговые сигналы обычно имеют более низкое качество, чем цифровые сигналы.

Аналоговые и цифровые сигналы: системы и приложения

Традиционные аудиосистемы и системы связи используют аналоговые сигналы. Однако с развитием кремниевых технологий, возможностей цифровой обработки сигналов, алгоритмов кодирования и требований к шифрованию — в дополнение к повышению эффективности полосы пропускания — многие из этих систем стали цифровыми. Это все еще некоторые приложения, в которых аналоговые сигналы имеют устаревшее использование или преимущества. Большинство систем, взаимодействующих с реальными сигналами (такими как звук, свет, температура и давление), используют аналоговый интерфейс для захвата или передачи информации. Ниже перечислены несколько применений аналоговых сигналов:

• Аудиозапись и воспроизведение
• Датчики температуры
• Датчики изображения
• Радиосигналы
• Телефоны
• Системы управления

MPS предлагает широкий ассортимент аналоговых компонентов, включая MP2322, MP8714, MP2145 и MP8712.

Хотя во многих первоначальных системах связи использовались аналоговые сигналы (телефоны), в современных технологиях используются цифровые сигналы из-за их преимуществ, связанных с помехоустойчивостью, шифрованием, эффективностью использования полосы пропускания и возможностью использовать ретрансляторы для передачи на большие расстояния. Ниже перечислены несколько приложений для цифровых сигналов:

• Системы связи (широкополосные, сотовые)
• Сеть и передача данных
• Цифровые интерфейсы для программирования

Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше о цифровых компонентах MPS, таких как MP2886A, MP8847, MP8868, MP8869S и MP5416.

Заключение

В этой статье представлены некоторые основные концепции аналоговых и цифровых сигналов и их использование в электронике. У каждой технологии есть явные преимущества и недостатки, и знание потребностей вашего приложения и требований к производительности поможет вам определить, какой сигнал (сигналы) выбрать.

Читайте также:

  
• Что означает файл
  
• ПК не включается после очистки
  
• Отдельно не продается ps4 что это такое
  
• Как бросить пружину в адскую башню на компьютере
  
• Начать поиск рейда, что это такое

Аналоговый	Цифровой
Сигнал	Аналоговый сигнал — это непрерывный сигнал, представляющий физические измерения.	Цифровые сигналы — это сигналы дискретного времени, генерируемые цифровой модуляцией.
Волны	Обозначается синусоидой	Обозначается прямоугольной волной
Представление	Использует непрерывный диапазон значений для представления информации	Использует дискретные или дискретные значения для представления информации
Пример	Человеческий голос в эфире, аналоговые электронные устройства.	Компьютеры, компакт-диски, DVD-диски и другие цифровые электронные устройства.
Технология	Аналоговая технология записывает формы сигналов такими, какие они есть.	Выполняет выборку аналоговых сигналов в ограниченный набор чисел и записывает их.
Передача данных миссий	Подвергается ухудшению из-за шума во время передачи и цикла записи/чтения.	Может быть помехоустойчивым без ухудшения во время цикла передачи и записи/чтения.
Реакция на шум	С большей вероятностью повлияет на снижение точности	Меньше повлияет, поскольку отклик на шум является аналоговым по своей природе
Гибкость	Аналоговое оборудование не является гибким.	Цифровое оборудование гибко в реализации.< /td>
Использование	Может использоваться только в аналоговых устройствах. Лучше всего подходит для передачи аудио и видео.	Лучше всего подходит для вычислительной техники и цифровой электроники.
Приложения	Термометр	ПК, КПК
Пропускная способность	Обработка аналоговых сигналов может выполняться в режиме реального времени и потребляет меньше энергии пропускная способность.	Нет гарантии, что цифровая обработка сигналов может выполняться в режиме реального времени и требует большей пропускной способности для передачи той же информации.
Память	Хранится в виде волнового сигнала	Хранится в виде двоичного бита
Мощность	Аналоговый прибор потребляет большую мощность	Цифровой прибор потребляет лишь незначительную мощность
Стоимость	Низкая стоимость и портативность	Высокая стоимость и нелегкая переносимость
Импеданс	Низкий	Высокий порядок 100 МОм
Ошибки	Аналоговый инструменты обычно имеют шкалу, которая сужена в нижней части и дает значительные ошибки наблюдения.	Цифровые инструменты свободны от ошибок наблюдения, таких как ошибки параллакса и аппроксимации.