Простому потребителю совсем необязательно знать, какова природа сигналов. Но порой необходимо знать разницу между аналоговым и цифровым форматами, чтобы с открытыми глазами подходить к выбору того или иного варианта, ведь сегодня на слуху, что время аналоговых технологий прошло, на смену им приходят цифровые. Следует понять разницу, чтобы знать от чего уходим и чего ожидать.
В то время как проблемы, возникающие при использовании системы смешанного сигнала, различны, они, как правило, делятся на два класса. Реализация традиционной аналоговой функции, такой как фильтр, в прошивке или в комбинации цифрового оборудования и прошивки. Соответствие времени и внутренних сигналов внешним аналоговым функциям. . В обоих случаях лучше всего использовать метод отладки, который предшествует встроенным эмуляторам-инструментальному коду, что означает изменение кода для отправки информации вне поля.
Инструментарий может быть текстовым или аналоговым. Текстовые инструменты лучше всего подходят для тестирования фильтров или других программ, которые преобразуют цифровые данные. Чтобы выполнить такой тип тестирования, отправьте предварительно рассчитанный набор входных данных и сравните вывод с результатами проверенной модели функции. Текстовая отладка также может использоваться для отчетности и управления системными функциями.
Сигнал аналоговый - это сигнал непрерывный, имеющий бесконечное число близких по значению данных в пределах максмальных, все параметры которого описываются временной зависимой переменной.
Сигнал цифровой - это раздельный сигнал, описываемый раздельной функцией времени, соответственно в каждый момент времени, величина амплитуды сигнала имеет строго определенное значение.
Этот метод работает только при наличии контактов для отправки данных. Часто на чипе используются неиспользуемые штырьки последовательного порта. Достаточно даже крошечной тестовой площадки, которая может подключаться к ней для отладки. Иногда есть коммуникационная шина, которая может быть заимствована для функции.
Существуют также аналоговые методы тестирования прошивки в системе. Для систем с смешанными сигналами они предполагают встречу с аналоговым разработчиком наполовину и подачу сигналов на осциллограф. Это очень мощный метод. Это полезно для измерения времени микропрограммного обеспечения и для указания того, как часто выполняется определенный фрагмент кода. Кроме того, он очень эффективен для показа, когда прошивка обнаружила конкретное событие, например, что-то, что код обычно обнаруживает, как ошибка.
Практика показала, что при аналоговых сигналах возможны помехи, устраняемые при цифровом сигнале. Кроме того, цифровой может восстановить изначальные данные. При непрерывном аналоговом сигнале проходит много информации, зачастую излишней. Вместо одного аналогового можно передать несколько цифровых.
На сегодняшний день потребителя интересует вопрос телевидения, так как именно в этом контексте чаще и произносится фраза "переход на цифровой сигнал". В этом случае аналоговый можно считать пережитком прошлого, но ведь именно его принимает существующая техника, а для приема цифрового необходима специальная. Конечно, в связи с появлением и расширением использования "цифры", теряют былую популярность.
Также можно добавить код для обнаружения определенного события. Опять же, его можно использовать только в том случае, если имеется штырь. Еще один инструмент может удовлетворить аналоговый дизайнер более чем наполовину, получив цифровую прошивку для вывода аналогового представления внутреннего значения. Это возможно, потому что часто имеется запасной широкополосный модулятор или цифроаналоговый конвертор.
Чтобы использовать эту технику, прошивка выводит внутренний сигнал на штырь. С помощью простого фильтра нижних частот этот сигнал можно преобразовать в непрерывный сигнал, который можно наблюдать в области одновременно с аналоговыми сигналами для остальной системы.
Преимущества и недостатки видов сигналов
Немаловажную роль в оценке параметров того или иного сигнала имеет безопасность. Различного характера влияния, посторонние вторжения делают аналоговый сигнал беззащитным. При цифровом подобное исключается, так как он кодируется из радиоимпульсов. Для больших расстояний передача цифровых сигналов усложнена, приходится использовать схемы модуляции-демодуляции.
При отладке первоначальной конфигурации источника питания переменного тока у нас было около 10 или 20 различных внутренних «сигналов» в разное время. Следующим шагом было наблюдать, как сигнал проходит через внутренние фильтры и выходит на другую сторону.
Если у вас есть цифровой пропорциональный, интегральный, производный, вы можете посмотреть результат каждого термина. Если требуется конкретная деталь в определенное время, можно напрямую просмотреть ширину импульса. Это дает точное значение в этот момент.
Эти методы необходимы при разработке систем с смешанными сигналами, а инженеры-разработчики аналоговых и прошивок проводят больше времени вместе. Общее понимание таких методов приведет к более быстрому и эффективному проектированию. Все будут рады, что вы это сделали!
Поводя итог, можно сказать, что отличия аналогового и цифрового сигнала
состоят:
- В непрерывности аналогового и дискретности цифрового;
- В большей вероятности помех при передаче аналогового;
- В избыточности аналогового сигнала;
- В способности цифрового фильтровать помехи и восстанавливать исходую информацию;
- В передаче цифрового сигнала в закодированной форме. Один аналоговый сигнал замещается несколькими цифровыми.
Когда имеешь дело с теле- и радиовещанием, а также современными видами связи, очень часто приходится сталкиваться с такими терминами, как «аналоговый сигнал» и «цифровой сигнал» . Для специалистов в этих словах нет никакой тайны, но для людей несведущих разница между «цифрой» и «аналогом» может быть совсем неведомой. А между тем разница есть и весьма существенная.
Инициализация прошивки работает и по-другому. Несмотря на то, что аналоговые сигналы находятся снаружи, видимые для любого наблюдателя, программа знает только о них, если они подключены к булавке. Например, если у процессора есть схема защиты от избыточного напряжения, которая обеспечивает избыточную защиту, рассмотрите возможность запуска сигнала, чтобы процессор знал, был ли он запущен. В противном случае программа будет пытаться запустить источник питания. Если есть хост-интерфейс, он может не сообщать состояние источника питания правильно.
Когда мы говорим о сигнале, то обычно подразумеваем электромагнитные колебания, наводящие ЭДС и вызывающие колебания тока в антенне приемника. По этим колебаниям приемное устройство – телевизор, радиоприемник, рация или сотовый телефон – составляет «представление» о том, какое изображение вывести на экран (при наличии видеосигнала) и какими звуками этот видеосигнал сопроводить.
Одновременное сравнение с последовательным
Другое отличие - одновременность и последовательность. В аналоговой системе все работает одновременно. В системе прошивки инструкции выполняются последовательно. Иногда это не всегда ясно для аналоговых дизайнеров. Во-первых, часто можно сделать несколько вещей. Таким образом, для частоты переключения 200 кГц доступно только 160 циклов обучения. Некоторые инструкции могут выполняться за один цикл, в то время как другие могут принимать до 28 циклов. Многие из них занимают два или три или четыре цикла.
В любом случае сигнал радиостанции или вышки мобильной связи может предстать как в цифровой, так и в аналоговой форме. Ведь, к примеру, сам по себе звук – это аналоговый сигнал. На радиостанции звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в уже упоминавшиеся электромагнитные колебания. Чем выше частота звука – тем выше частота колебаний на выходе, а чем громче говорит диктор – тем больше амплитуда.
Тогда выполнение всей программы должно соответствовать этим 160 циклам. В системе прошивки инструкции выполняются последовательно, и они не все занимают одинаковое количество времени. Во-вторых, для прошивки сложно делать что-то в определенное время. Существует прекращение прерывания периода переключения, но для ввода прерывания всегда есть служебная информация с четырьмя инструкциями. Кроме того, вы не можете ввести прерывание в середине инструкции. Поэтому, если прерывание происходит в конце инструкции, для начала требуется около 130 нс.
Получившиеся электромагнитные колебания, или волны, распространяются в пространстве с помощью передаточной антенны. Чтобы эфир не забивался низкочастотными помехами, и чтобы у разных радиостанций была возможность работать параллельно, не мешая друг другу, колебания, получившиеся от воздействия звука, суммируют, то есть «накладывают» на другие колебания, имеющие постоянную частоту. Последнюю частоту принято называть «несущей», и именно на ее восприятие мы настраиваем свой радиоприемник, чтобы «поймать» аналоговый сигнал радиостанции.
Если прерывание происходит в начале этой инструкции с 28 циклами, это занимает около микросекунды. Таким образом, время прерывания может быть не очень точным. Оптимизация распределения пропускной способности процессора - это сложное и загадочное искусство, в основном используемое инженерами прошивки. Авторы программного обеспечения не беспокоятся об этом так же сильно, так как они имеют гораздо большую пропускную способность и намного меньше в реальном времени. Если понадобится время, чтобы программа для работы с электронными таблицами могла разбираться, нет никакой реальной проблемы.
В приемнике происходит обратный процесс: несущая частота отделяется, а электромагнитные колебания, полученные антенной, преобразуются в колебания звука, и из динамика слышится знакомый голос диктора.
В процессе передачи звукового сигнала от радиостанции к приемнику может произойти всякое. Могут возникнуть сторонние помехи, частота и амплитуда могут измениться, что, конечно же, отразится на звуках, издаваемых радиоприемником. Наконец, и сами передатчик и приемник во время преобразования сигнала вносят некоторую погрешность. Поэтому звук, воспроизводимый аналоговым радиоприемником, всегда имеет некоторые искажения. Голос может вполне воспроизводиться, несмотря на изменения, но фоном будет шипение или даже какие-то хрипы, вызванные помехами. Чем менее уверенным будет прием, тем громче и отчетливее будут эти посторонние шумовые эффекты.
Компоненты системы: тестирование больших и малых партий
Но если управление питанием занимает слишком много времени, чтобы устранить неисправность, оборудование может быть повреждено. Последнее различие заключается в разной природе развития системы. Задача получения работы системы очень отличается для аналога и дизайнера прошивки. С аналоговым дизайном, как правило, существует несколько очень сложных задач, которые часто являются взаимозависимыми. Таким образом, система воспитывается всего в несколько шагов, хотя каждый шаг является сложным и может занять много времени.
Вдобавок эфирный аналоговый сигнал имеет очень слабую степень защиты от постороннего доступа. Для общественных радиостанций это, конечно, не имеет никакого значения. Но во время пользования первыми мобильными телефонами был один неприятный момент, связанный с тем, что почти любой посторонний радиоприемник мог быть легко настроен на нужную волну для подслушивания вашего телефонного разговора.
В системе прошивки верно обратное. Вы можете начать с одной пираньи, прыгающей через обруч. Вы можете развить маленькие части, а затем начать их связывать. На самом деле, если вы так не делаете этого, вы почти наверняка потерпите неудачу. Ошибки неизбежны в такой сложной системе. Но если вы имеете дело с ними немного за раз, они вполне управляемы.
Из-за того, что аналоговые инженеры должны были работать, они ожидают, что прошивка будет готова к работе, когда плата будет готова. В конце концов, их аналоговая часть готова. Инженеры прошивки пытаются удовлетворить это требование, но единственный способ сделать это успешно - использовать умные методы тестирования и эмуляции, чтобы довести прошивку без аналоговых компонентов.
Такие недостатки есть у аналогового эфирного вещания. Из-за них, к примеру, телевидение в относительно скором времени обещает стать полностью цифровым.
Цифровая связь и вещание считаются более защищенными от помех и от внешних воздействий. Все дело в том, что при использовании «цифры» аналоговый сигнал с микрофона на передающей станции зашифровывается в цифровой код. Нет, конечно, в окружающее пространство не распространяется поток цифр и чисел. Просто звуку определенной частоты и громкости присваивается код из радиоимпульсов. Продолжительность и частота импульсов задана заранее – она одна и у передатчика, и у приемника. Наличие импульса соответствует единице, отсутствие – нулю. Поэтому такая связь и получила название «цифровая».
Это полезно, если это можно сделать, но для этого требуется много ресурсов. Гораздо проще одновременно подключать аналоговую систему и прошивку. Дополнительным преимуществом является то, что аналоговая часть системы может быть увеличена на меньшие части. Вот последовательность, которая может быть использована для питания источника питания.
Приведите сигналы переключения с низким напряжением и малой нагрузкой для проверки выходных каскадов. Постепенно увеличивайте мощность до тех пор, пока она не достигнет полной мощности, все еще разомкнутая, но проверьте вход контура на микросхему. Кроме того, проверьте другие сигналы от аналогового оборудования, чтобы проверить правильность функций и уровней шума. Подключите сигналы защиты и убедитесь, что работает логика защиты. Наконец, включите петлю обратной связи с консервативными коэффициентами, чтобы она не колебалась. Это делается при медленных изменениях нагрузки и входного напряжения - никаких переходных процессов. Затем оптимизируйте коэффициенты петли, подавайте питание на переходные процессы и сложные угловые случаи, а также шумовые и температурные отклонения и т.д.
- Запустите процессор, работающий с коммуникацией для отладки.
- Проверьте сигналы переключения без подключения питания.
- Убедитесь, что сигналы правильные и не повредит источник питания.
- Это делается разомкнутым, поэтому обратной связи не нужно работать.
Устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой код, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) . А устройство, установленное в приемнике, и преобразующее код в аналоговый сигнал, соответствующий голосу вашего знакомого в динамике сотового телефона стандарта GSM, называется «цифро-аналоговый преобразователь» (ЦАП).
Речь идет о том, отправлена ли информация в цифровой или аналоговой форме или действительно ли мозг может обрабатывать оба одновременно. Это важно, потому что это может изменить то, как мы думаем о том, как работает мозг. Но решить этот вопрос непросто. Это делает их легко различимыми.
Но то же самое нельзя сказать о нейронных сигналах, где цифровые и аналоговые сигналы трудно отличить друг от друга. Таким образом, полезный шаг вперед будет способом различать нейронные сигналы, которые являются аналоговыми и цифровыми. Сегодня Ясухиро Мочизуки и Сигеру Шиномото из Университета Киото в Японии говорят, что они придумали именно такую технику. И эти ребята использовали его, чтобы впервые различать аналоговые и цифровые сигналы в мозге.
Во время передачи цифрового сигнала ошибки и искажения практически исключены. Если импульс станет немного сильнее, продолжительнее, или наоборот, то он все равно будет распознан системой как единица. А нуль останется нулем, даже если на его месте возникнет какой-то случайный слабый сигнал. Для АЦП и ЦАП не существует других значений, как 0,2 или 0,9 – только нуль и единица. Поэтому помехи на цифровую связь и вещание почти не оказывают влияния.
Нейробиологи давно знают, что нейроны несут сигналы в виде электрических импульсов, которые они называют потенциалами действия или шипами. Ряд из них известен как шиповой поезд. Точно, как информация кодируется в шиповом поезде, неизвестно, но исследователи обнаружили по крайней мере два разных протокола кодирования. Этот тип сигнала включен или выключен, и поэтому он явно цифровой.
Но другие нейробиологи говорят, что информация может быть закодирована по-другому - в точном тайминге между одиночными шипами по мере их поступления. Трудность заключается в том, чтобы рассказать обо всех этих двух, поскольку они оба зависят от схемы шипов, которые движутся вдоль нейрона. И это вызывает большой спор в сообществе нейронауки, потому что никто не соглашается, когда сигнал является аналоговым или цифровым.
Более того, «цифра» является и более защищенной от постороннего доступа. Ведь, чтобы ЦАП устройства смог расшифровать сигнал, необходимо, чтобы он «знал» код расшифровки. АЦП вместе с сигналом может передавать и цифровой адрес устройства, выбранного в качестве приемника. Таким образом, даже если радиосигнал и будет перехвачен, он не сможет быть распознан из-за отсутствия как минимум части кода. Это особенно актуально для мобильной сотовой связи.
Итак, вот отличия цифрового и аналогового сигналов :
1) Аналоговый сигнал может быть искажен помехами, а цифровой сигнал может быть или забит помехами совсем, или приходить без искажений. Цифровой сигнал или точно есть, или полностью отсутствует (или нуль, или единица).
2) Аналоговый сигнал доступен для восприятия всеми устройствами, работающими по тому же принципу, что и передатчик. Цифровой сигнал надежно защищен кодом, его трудно перехватить, если вам он не предназначается.
