почему цифровая техника вытеснила аналоговую?
Потому что цифровая техника проще в изготовлении и наладке.
Я в молодости сделал аналоговый усилитель. Изготовление заняло 2 дня, а наладка — 5 дней.
Не везде. Иногда я предпочитаю аналоговую технику, чаще там, где важна высокая надежность.
цифра лучше обрабатывает помеху, точнее выявляет ее и однозначно определяет полезный сигнал от ложного
Потому, что в цифровой почти вся логика работы получается за счет программы. То что в цифровой технике реализуется написанием нескольких строчек кода, в аналоговой можно сделать только огромным множеством хитро соединенных элементов, и то не всегда.
Попробуйте представить смартфон в котором работа обеспечивается только за счет аналоговой схемотехники.
Кроме того, легко модернизировать за счет обновления программы, а в случае аналоговой реализации это невозможно.
RPI.su — самая большая русскоязычная база вопросов и ответов. Наш проект был реализован как продолжение популярного сервиса otvety.google.ru, который был закрыт и удален 30 апреля 2015 года. Мы решили воскресить полезный сервис Ответы Гугл, чтобы любой человек смог публично узнать ответ на свой вопрос у интернет сообщества.
Все вопросы, добавленные на сайт ответов Google, мы скопировали и сохранили здесь. Имена старых пользователей также отображены в том виде, в котором они существовали ранее. Только нужно заново пройти регистрацию, чтобы иметь возможность задавать вопросы, или отвечать другим.
Чтобы связаться с нами по любому вопросу О САЙТЕ (реклама, сотрудничество, отзыв о сервисе), пишите на почту [email protected] . Только все общие вопросы размещайте на сайте, на них ответ по почте не предоставляется.
Персональный компьютер и ПО для него
Это отрасль техники (электроники), в которой сигналы, действующие в схемах, могут, как правило, иметь лишь два крайних (дискретных) уровня; высокий и низкий в отличие от аналоговых сигналов, которые имеют произвольные уровни и изменяются непрерывно .
Пример цифрового (а) и аналогового (б) сигналов
Почему же вытеснила?
Во-первых, аналоговая связь шумит. Шумит сам тракт передачи — усилители, передатчики, приёмники и т.
д. Даже провода — потому что длинный провод это просто-напросто антенна, которая насасывает в себя из окружающего пространства всякой дряни, и приходится довольно сильно изощряться, чтоб минимизировать внешние помехи.
Во-вторых, аналоговая связь требует довольно широкой полосы частот. Для речи это минимум 3 кГц, для высококачественной передачи звука минимум 20 кГц, для передачи движущихся изображений это уже мегагерцы. Чтобы два сигнала друг другу не мешали, они должны быть разнесены по частоте. Меж тем полоса частот — она не резиновая. Это ограниченный ресурс, именно поэтому использование частотного диапазона довольно жёстко регламентируется.
В-третьих, аналоговая связь не является криптоустойчивой. То есть аналоговый сигнал легко перехватить, причём ни на приёмной, ни на передающей стороне даже не догадаются, что их не двое, что их ещё и товарищ капитан (а может даже герр гауптман) слушает.
В-четвёртых, аналоговая связь — это связь реального времени. Организовать задержанную передачу информации (буферизацию) в системе аналоговой связи весьма затруднительно.
В-пятых, сложность обработки информации,если такая обработка нужна (частотная фильтрация, коррекция, свёртки сигналов, различные эффекты и т. д.)
А теперь посмотрим, что может предложить связь цифровая
Во-первых, помехозащищённость и отсутствие шумов тракта передачи. Искажения, вносимые в аналоговый сигнал трактом передачи, принципиально неустранимы. Если вместо 100 мВ вот в эту миллисекунду пришло 102 мВ — то так и будете жить с ненастоящим сигналом. В цифровом тракте надо не 100 мВ отличить от 102мВ, а 1 от 0. Более того, практически все системы передачи цифровых сигналов работают «с избыточностью» — в сигнал специально добавляются лишние биты, по которым можно проверить целостность передачи информации, а иногда даже на лету исправлять ошибки. И как минимум появляется возможность выловить сам факт ошибки и запросить повторную передачу пакета, пришедшего с ошибками.
Во-вторых, при цифровой передаче можно использовать разные методы сжатия информации. Это особено наглядно проявляется в передачи ТВ изображения, когда за счёт сжатия можно добиться потока в сотые доли бита на пиксель.
В-третьих, цифровые данные можно зашифровать. Что сразу делает цифровую связь криптоустойчивой. Данные, зашифрованные каким-нибудь 256-битовым ключом уже сложно расшифровать, на это потребуется несколько недель работы суперкомпьютера.
В-четвёртых, в цифровой системе буферизация делается на раз. Память и два счётчика. Хотите — аппаратные, хотите — программные. Вовсю используется в мобильной связи и в квазидуплексных системах, когда реальная передача идёт полудуплексом (то есть информация в каждый момент идёт только в одну сторону — либо туда, либо оттуда), но за счёт буферизации абоненты этого не ощущают, для них оба сигнала выглядят непрерывающимися.
В-пятых, современные схемы цифровой обработки (DSP, цифровые сигнал-процессоры) могут реализовать практически любой вид обработки информации. Преобразование Фурье, фильтрацию с любой характеристикой фильтра, даже и не реализуемой аналоговыми методами, перенос спектра по частоте, эхо-эффект, любые предыскажения.
Почему в последнее время цифровые технологии связи вытесняют аналоговые?
По множеству причин. И даже трудно выделить, какая из них главная.
Во-первых, аналоговая связь шумит. Шумит сам тракт передачи — усилители, передатчики, приёмники и т. д. Даже провода — потому что длинный провод это просто-напросто антенна, которая насасывает в себя из окружающего пространства всякой дряни, и приходится довольно сильно изощряться, чтоб минимизировать внешние помехи.
Во-вторых, аналоговая связь требует довольно широкой полосы частот. Для речи это минимум 3 кГц, для высококачественной передачи звука минимум 20 кГц, для передачи движущихся изображений это уже мегагерцы. Чтобы два сигнала друг другу не мешали, они должны быть разнесены по частоте. Меж тем полоса частот — она не резиновая. Это ограниченный ресурс, именно поэтому использование частотного диапазона довольно жёстко регламентируется.
В-третьих, аналоговая связь не является криптоустойчивой. То есть аналоговый сигнал легко перехватить, причём ни на приёмной, ни на передающей стороне даже не догадаются, что их не двое, что их ещё и товарищ капитан (а может даже герр гауптман) слушает.
В-четвёртых, аналоговая связь — это связь реального времени. Организовать задержанную передачу информации (буферизацию) в системе аналоговой связи весьма затруднительно. Ну то есть не невозможно, конечно, но — не халява (например, системы с использованием специальных магнитофонных устройств).
В-пятых — сложность обработки информации, если такая обработка нужна (частотная фильтрация, коррекция, свёртки сигналов, различные эффекты и т. д.)
И, надо полагать, ещё ещё в-шестых, в-десятых и в-двадцатых.
А теперь посмотрим, что может предложить связь цифровая.
Во-первых, помехозащищённость и отсутствие шумов тракта передачи. Искажения, вносимые в аналоговый сигнал трактом передачи, принципиально неустранимы. Если вместо 100 мВ вот в эту миллисекунду пришло 102 мВ — то привет, поезд ушёл, так и будете жить с ненастоящим сигналом. В цифровом тракте надо не 100 мВ отличить от 102, а отличить 1 от 0. Что, ясен пень, куда как проще. Более того, парактически все системы передачи цифровых сигналов работают «с избыточностью» — в сигнал специально добавляются лишние биты, по которым можно проверить целостность передачи информации, а иногда даже на лету исправлять ошибки. И как минимум появляется возможность выловить сам факт ошибки и запросить повторную передачу пакета, пришедшего с ошибками.
Во-вторых, при цифровой передаче можно использовать разные методы сжатия информации. Это особено наглядно проявляется в передачи ТВ изображения, когда за счёт сжатия можно добиться потока в сотые доли бита на пиксель. Вдумайтесь — сотые доли вместо обычных 24 бит! То есть эффективность сжатия достигает десятков и сотен. Даже для сигналов звука — сравните, сколько музыки помещается на MP3-диск и сколько — на обычный компакт-диск, без сжатия. Тем самым в тот же самый диапазон частот (ресурс, как мы помним, ограниченный), занимаемый одним каналом передачи аналогового сигнала, можно впихнуть несколько цифровых, каждый из которых эквивалентен по объёму этому аналоговому. Кстати, именно этим — возможностью в той же полосе частот передавать куда больше каналов — и вызван переход на цифровое телевидение.
В-третьих, цифровые данные можно зашифровать. Что сразу делает цифровую связь криптоустойчивой. Данные, зашифрованные каким-нибудь 256-битовым ключом, уже чертовски сложно расшифровать, на это потребуется несколько недель работы суперкомпьютера. А уж если ключ 1024-битовый, то современной технике не хватит всего возраста Вселенной, чтоб расшифровать перехваченное сообщение.
В-четвёртых в цифровой системе буферизация делается на раз. Память и два счётчика. Хотите — аппаратные, хотите — программные. Вовсю используется в мобильной связи и в квазидуплексных системах, когда реальная передача идёт полудуплексом (то есть информация в каждый момент идёт только в одну сторону — либо туда, либо оттуда), но за счёт буферизации абоненты этого не ощущают, для них оба сигнала выглядят непрерывающимися.
В-пятых, современные схемы цифровой обработки (DSP, цифровые сигнал-процессоры) могут реализовать практически любой вил обработки информации. Преобразование Фурье, фильтрацию с любой характеристикой фильтра, даже и не реализуемой аналоговыми методами, перенос спектра по частоте, эхо-эффект, любые предыскажения. да что угодно.
Аналоговая и цифровая электроника
Электроника делится на аналоговую и цифровую, причем последняя практически по всем позициям вытеснила аналоговую. Аналоговая электроника изучает устройства, формирующие и обрабатывающие непрерывные во времени сигналы. Цифровая электроника использует дискретные во времени сигналы, выраженные чаще всего в цифровой форме. Что же такое сигнал?
Сигнал – это что-либо, несущее информацию. Свет, звук, температура,
скорость — всё это физические величины, изменение которых …
Электроника делится на аналоговую и цифровую, причем последняя практически по всем позициям вытеснила аналоговую.
Аналоговая электроника изучает устройства, формирующие и обрабатывающие непрерывные во времени сигналы.
Цифровая электроника использует дискретные во времени сигналы, выраженные чаще всего в цифровой форме.
Что же такое сигнал? Сигнал – это что-либо, несущее информацию. Свет, звук, температура, скорость — всё это физические величины, изменение которых имеет для нас определённое значение: либо как процесс жизнедеятельности, либо как технологический процесс.
Многие физические величины человек способен воспринимать, как информацию. Для этого у него есть преобразователи – органы чувств, которые разнообразные внешние сигналы преобразуют в импульсы (имеющие, кстати, электрическую природу), поступающие в головной мозг. При этом все виды сигналов: и свет, и звук, и температура преобразуются в импульсы одной природы.
В электронных системах функции органов чувств выполняют датчики (сенсоры), которые преобразуют все физические величины в электрические сигналы. Для света – фотоэлементы, для звука – микрофоны, для температуры – терморезистор или термопара.
Почему именно в электрические сигналы? Ответ очевиден, электрические величины универсальны, так как любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот; электрические сигналы удобно передавать и обрабатывать.
После поступления информации, человеческий мозг на основе обработки этой информации отдаёт управляющие воздействия мышцам и другим механизмам. Аналогично в электронных системах электрические сигналы управляют электрической, механической, тепловой и другими видами энергии, посредством электродвигателей, электромагнитов, электрических источников света.
И так, вывод. То, что раннее делал человек (или не мог делать), выполняют электронные системы: контролируют, управляют, регулируют, связывают на расстоянии и т.п.
Способы представления информации
При использовании в качестве носителя информации электрических сигналов возможны две её формы:
1) аналоговая – электрический сигнал аналогичен исходному в каждый момент времени, т.е. непрерывен во времени. Температура, давление, скорость изменяются по непрерывному закону – датчики преобразуют эти величины в электрический сигнал, который изменяется по такому же закону (аналогичен). Величины, представленные в такой форме, могут принимать бесконечно много значений в каком-то диапазоне.
2) дискретная — импульсная и цифровая – сигнал представляет собой последовательность импульсов, в которых закодирована информация. При этом кодируются не все значения, а только в конкретные моменты времени – дискретизация сигнала.
Импульсный режим работы — кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой.
По сравнению с непрерывным (аналоговым), импульсный режим работы имеет ряд преимуществ:
— большие значения выходной мощности на такой же объем электронного устройства и более высокий коэффициент полезного действия;
— повышение помехоустойчивости, точности и надежности электронных устройств;
— уменьшение влияния температур и разброса параметров приборов, так как работа осуществляется в двух режимах: «включено» — «выключено»;
— реализация импульсных устройств на однотипных элементах, легко выполняемых методом интегральной технологии (на микросхемах).
На рисунке 1, а представлены способы кодирования непрерывного сигнала прямоугольными импульсами – процесс модуляции.
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) — амплитуда импульсов пропорциональна входному сигналу.
Рисунок 1 – а) Способы кодирования непрерывного сигнала прямоугольными импульсами, б) Основные параметры прямоугольных импульсов
Наиболее распространены импульсы прямоугольной формы. На рисунке 1, б приведена периодическая последовательность прямоугольных импульсов и их основные параметры. Импульсы характеризуются следующими параметрами: Um — амплитуда импульса; tимп — длительность импульса; tпаузы — длительность паузы между импульсами; Tп=tи + tп — период повторения импульсов; f=1/Tп — частота повторения импульсов; QH = Tп/tи — скважность импульсов.
Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике широко применяются импульсы пилообразной, экспоненциальной, трапециидальной и другой формы.
Цифровой режим работы — информация передается в виде числа, которому соответствует определенный набор импульсов (цифровой код), при этом существенно только наличие или отсутствие импульса.
Цифровые устройства чаще всего работают только с двумя значениями сигналов – нулём «0» (обычно низкий уровень напряжения или отсутствие импульса) и «1» (обычно высокий уровень напряжения или наличие прямоугольного импульса), т.е. информация представляется в двоичной системе счисления.
Это обусловлено удобством создания, обработки, хранения и передачи сигналов, представленных в двоичной системе: ключ замкнут – разомкнут, транзистор открыт – закрыт, конденсатор заряжен – разряжен, магнитный материал намагничен – размагничен и т.д.
Цифровая информация представляется двумя способами:
1) потенциальным — значениям «0» и «1» соответствуют низкий и высокий уровни напряжения.
2) импульсным — двоичным переменным соответствует наличие или отсутствие электрических импульсов в определённые моменты времени.
10.12.2016
Без рубрики
Нет комментариев