Дигитален сигнал

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Бинарен сигнал, познат и како логички сигнал, е дигитален сигнал со две нивоа

Дигитален сигналсигнал кој претставува низа од дискретни вредности.[1][2] Логички сигнал е дигитален сигнал со само две можни вредности[3][4] и опишува случаен бинарен поток. Други видови на дигитални сигнали можат да претстават логика со три или повеќе вредности.

Дигитален сигнал е физичка количина која наизменично се менува меѓу дискретен сет на бранови облици. Алтернативно, дигитален сигнал може да се смета дека е низа од кодови претставени со таква физичка количина. Физичката количина може да биде променлива електрична струја или напон, интензитет, фаза или поларизација на оптичко или друго електромагнетно поле, звучен притисок, магнетизација на магнетни медиуми, итн. Дигитални сигнали се присутни во целокупна дигитална електроника, особено компјутерската опрема и преносот на податоци.

Примен дигитален сигнал може да биде нарушен од шум и дисторзии без притоа нужно да влијае на знаците (дигитите)

Кај дигиталните сигнали, ако системскиот шум не е преголем, нема да влијае на системското функционирање, додека шумот секогаш во извесна мера го деградира функционирањето на аналогните сигнали.

Дефиниции[уреди | уреди извор]

Поимот дигитален сигнал во различни контексти има соодветни дефиниции:

Дигитален сигнал од ИАМ со пет нивоа

Во дигитална електроника[уреди | уреди извор]

Во дигиталната електроника, дигитален сигнал е поворка импулси (импулсно-амплитудно модулиран сигнал), т.е. низа од квадратни електрични или светлински импулси со фиксна ширина, при што секој од нив зазема едно од нивоата на амплитуди.[5][6] Специјален случај е логичкиот сигнал или бинарниот сигнал, кој се менува меѓу ниско и високо ниво на сигналот.

Во процесирањето на сигнали, дигитален сигнал е апстракција која е дискретна во време и амплитуда, што значи дека егзистира само во извесни временски моменти

Во процесирање на сигнали[уреди | уреди извор]

Во процесирањето на дигитални сигнали, дигитален сигнал е претстава на физички сигнал кој е дискретизиран и квантификуван. Дигитален сигнал е апстракција кој е дискретен во време и амплитуда. Сигналот има вредност само во определени временски интервали со оглед дека вредностите на соодветниот физички сигнал во моментите на дискретизација се значајни за понатамошно дигитално процесирање. Дигиталниот сигнал е низа од кодови извадени од конечен сет на вредности.[7] Дигиталниот сигнал може да биде складиран, процесиран или физички пренесен како импулсно-кодно модулиран (ИКМ) сигнал.

Сигналот на дигиталната фреквенциска модулација (ДФМ) се менува меѓу две бранови форми и овозможува пренос во пропусниот опсег. Се смета за дигитален во литературата за пренос на податоци.

Во комуникации[уреди | уреди извор]

АМИ кодиран дигитален сигнал кој се користи при пренос во основниот опсег (линиско кодирање)

Во дигиталните комуникации, дигитален сигнал е временски континуиран физички сигнал, кој се менува меѓу дискретен број на бранови форми[8] и претставува бинарен поток. Обликот на брановите зависи од шемата на пренос која може да биде:

  • линиско кодирана шема, која продуцира импулсно модулиран сигнал, кој овозможува пренос во основниот опсег, или
  • шема на дигитална модулација која овозможува пренос преку кабли или ограничен радиофреквенциски опсег. Таков синусен сигнал се смета за дигитален сигнал во литературата за дигитални комуникации и пренос на податоци[9], но се смета за бинарен поток конвертиран во аналоген сигнал во електрониката и компјутерското вмрежување.[10]

Логички сигнал[уреди | уреди извор]

Бранов облик на логички сигнал: (1) ниско ниво, (2) високо ниво, (3) преден раб, (4) заден раб.

Во компјутерската архитектура и другите дигитални системи, брановиот облик кој комутира меѓу две напонски нивоа кои ги претставуваат двете состојби на Буловата вредност (0 и 1, или ниско и високо, или вистинито и невистинито) се смета како дигитален или логички или бинарен сигнал кога се интерпретира во смисла на само два можни дигити.

Тактниот сигнал е посебен дигитален сигнал што се користи за синхронизација на многу (но не сите) дигитални кола. Покажаната слика може да се смета за облик на тактниот сигнал. Логичките промени се иницирани од предниот или од задниот раб.

Дадениот дијаграм е пример на импулс од пракса при што се воведени два нови поима:

  • преден раб: преминот од низок напон (ниво 1 на дијаграмот) на висок напон (ниво 2)
  • заден раб: преминот од висок на низок напон.

Иако во многу упростениот и идеализиран модел на дигитално коло би сакале овие премини (транзиции) да се моментални, во реалниот свет нема коло кое е чисто резистивно па значи нема коло кое може моментално да ги промени напонските нивоа. Ова значи дека за време на кратко, конечно транзициско време излезот може да не го рефлектира чисто влезот и да не соодветствува ниту на логичкиот висок или низок напон.

Логички напонски нивоа[уреди | уреди извор]

Двете состојби вообичаено се претставени со некое мерење на електричните својства: најчесто е напонот , но струјата се користи исто така во некои логички фамилии. Се дизајнира праг за секоја логичка фамилија. Под прагот, сигналот е низок, над е висок.

Модулација[уреди | уреди извор]

За да се создаде дигитален сигнал, аналоген сигнал мора да се модулира со контролен сигнал. како што веќе видовме, наједноставната модулација, вид на униполарно линиско кодирање е едноставно прекинување на еднонасочен сигнал така што високите напони се 1, а ниските 0.

Во дигиталното радио, еден или повеќе носители се амплитуда, фреквенција или фаза модулирани со сигнал за продуцирање на дигитален сигнал погоден за пренос.

Кај Асиметрична дигитална претплатничка линија (АДПЛ) преку телефонски линии, примарно АДПЛ не користи бинарна логика; дигиталните сигнали за индивидуалните носители се модулирани со различни вредносни логики, во зависност од Шеноновиот капацитет на индивидуалниот канал.

Такт[уреди | уреди извор]

Често, дигиталните сигнали се „дискретизирано“ со тактен сигнал на редовни интервали со поминување на сигналот низ флип-флопови „осетливи на раб“. По извршувањето на истото, влезот се мери во тие временски точки, сигналот од тоа време се поминува до излезот и излезот е постојан до следниот такт.

Овој процес е основа на синхроната логика и истиот се користи исто така при процесирањето на дигитални сигнали.

Постои и асинхрона логика која не користи единствен такт и генерално работи побрзо, користи помалку моќ, но е значително потешко да се дизајнира.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Digital Design with CPLD Applications and VHDL By Robert K. Dueck: "A digital representation can have only specific discrete values"
  2. Proakis, John G.; Manolakis, Dimitris G. (2007-01-01). Digital Signal Processing. Pearson Prentice Hall. ISBN 9780131873742. https://books.google.com/books?id=H_5SAAAAMAAJ. 
  3. „Digital Signal“. http://www.chegg.com/homework-help/definitions/digital-signal-4. 
  4. Paul Horowitz; Winfield Hill (2015). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 9780521809269. 
  5. B. SOMANATHAN NAIR, Digital electronics and logic design 2002: "Digital signals are fixed-width pulses, which occupy only one of two levels of amplitude."
  6. Joseph Migga Kizza, Computer Network Security 2005
  7. Vinod Kumar Khanna, Digital Signal Processing, 2009: A digital signal is a special form of discrete-time signal which is discrete in both time and amplitude, obtained by permitting each value (sample) of a discrete-time signal to acquire a finite set of values (quantization), assigning it a numerical symbol according to a code ... A digital signal is a sequence or list of numbers drawn from a finite set.
  8. Analogue and Digital Communication Techniques: "A digital signal is a complex waveform and can be defined as a discrete waveform having a finite set of levels"
  9. J.S.Chitode, Communication Systems, 2008: "When a digital signal is transmitted over a long distance, it needs CW modulation."
  10. Fred Halsall, Computer Networking and the Internet: "In order to transmit a digital signal over an analog subscriber line, modulated transmission must be used; thas is the electrical signal that represents the binary bit stream of the source (digital) output must first be converted to an analog signal that is compatible with a (telephony) speech signal."