Verrattuna analogiseen. Signaalin analogisen ja digitaalisen esitysmuodon vertailu. Ohjaussignaalin käsittely erityyppisillä servoilla
Elektroniikkamaailmassa servoja käytetään usein eri laitteiden ja mekanismien tehoosassa. Kaikki servot voidaan selkeästi jakaa kahteen ryhmään - digitaalisiin ja analogisiin servoihin.
Tänään tarkastelemme jokaisen servotyypin etuja ja haittoja, joita ohjataan Servo-kirjastolla, joka sisältyy ArduinoIDE-ohjelmiston vakiopakettiin, joka on yksi suosituimmista ohjelmistokehitystyökaluista mikro-ohjaimille.
Ero digitaalisen ja analogisen servomoottorin välillä
Vielä kymmenkunta vuotta sitten valtaosa servoista oli analogisia servoja, mutta nyt digitaalisista servoista on tulossa yhä suositumpia. Ulkoisesti näitä kahta servotyyppiä ei voi erottaa toisistaan, kaikki erot ovat sisäisessä elektroniikassa.
Analogisissa servoissa on yleensä erityinen siru, joka on konfiguroitu analogisilla elementeillä, kuten vastuksilla ja kondensaattoreilla, kun taas digitaalisissa servoissa on mikro-ohjain, jossa on kristallioskillaattori ja laiteohjelmisto, minkä seurauksena digitaaliset servot voivat havaita signaalin korkeammalla taajuudella kuin analogiset servot.
Joissakin edistyneissä servoissa on mahdollisuus päivittää laiteohjelmistoa, ohjata PC:ltä... Mutta suurin ero on edelleen elektroniikassa, ja loput mekaaniset komponentit, kuten moottori ja vaihdelaatikko, voivat olla samoja.
Ohjaussignaalin käsittely erityyppisillä servoilla
ArduinoServo on ArduinoIDE-paketin erityinen kirjasto, joka tarjoaa servomoottorien tarkan toiminnan Arduino-ohjaimilla. Katsotaanpa, kuinka servot havaitsevat Arduino-ohjaimesta tulevan tiedon. Servomoottori saa sen tyypistä riippumatta ohjaussignaalin säätimeltä.
Jos tämä on analoginen servomoottori, niin uuden signaalin saapuessa sitä verrataan nykyiseen asemaan (joka määritetään potentiometrillä) ja sitten tarvittaessa signaali muunnetaan ja lähetetään moottorille, joka liikuttaa akselia. vaadittuun kulmaan.
Analogisen servon standardisignaaliparametri on 50 Hz (1/50 sekunnista), mikä tarkoittaa, että servon vasteajan tulisi olla hieman alle 20 µs. Tänä aikana teoriassa akselin asentoa voi muuttaa jokin ulkoinen vaikutus, joten tätä ajanjaksoa kutsutaan kuolleeksi vyöhykkeeksi.
Digitaalinen servokäyttö pystyy vastaanottamaan ohjaussignaalin taajuudella 300 Hz, joten se pystyy reagoimaan nopeammin signaalin muutoksiin ja sillä on hyvin pieni kuollut alue verrattuna analogiseen servokäyttöön; Nopeampi ja tarkempi mikro-ohjain mahdollistaa myös tarkemman akselin asennon ja akselin tarkan pitämisen halutussa kulmassa. Näillä servoilla on tyypillisesti korkea vääntömomentti.
Ja melkein ainoa mutta merkittävä haittapuoli on lisääntynyt energiankulutus verrattuna analogiseen servomoottoriin.
Erikoissovellukset erityyppisille servokäytöille
Digitaalisilla servomoottoreilla on paremmat ominaisuudet (nopeus, voima) verrattuna analogisiin, mutta niillä on korkeampi virrankulutus ja hinta.
Jos asennat digitaalisen servoaseman mihin tahansa erilliseen laitteeseen, sen ylläpitokustannukset kasvavat, koska joudut lisäämään tilavampia (ja kalliimpia) akkuja ja käyttämään resursseja niiden lataamiseen. Akkujen paino vähentää auton autonomiaa dramaattisesti.
Yleensä digitaalisia servoja kannattaa käyttää, jos haluat saavuttaa:
- Korkea paikannustarkkuus (jopa asteen murto-osaan)
- Suurin resoluutio
- Käytännössä näkymätön kuollut alue
- Lähes välitön vastaus saapuvaan signaaliin
- Jatkuva voima akselille
Mutta kannattaa ottaa huomioon, että pelkkä halu ei riitä, joudut myös maksamaan huomattavan summan uudesta digitaalisesta servomoottorista.
Digitaalisia servoja käytetään usein:
- Pakkauskoneet
- Droonien ohjausmekanismit
- Manipulaattorit
- Ensiluokkaiset radio-ohjatut mallit
Ja analogisia servoja, joilla ei ole sekä etuja että "digitaalisia" haittoja, käytetään:
- Nostomekanismit
- Metallintyöstökoneet
- Yksinkertaiset kuljetinlinjat
4. Osoita digitaalisten viestintäjärjestelmien tärkeimmät edut (vähintään viisi) analogisiin järjestelmiin verrattuna. Kerro perusteluja, miten nämä edut saavutetaan?
Digitaalisten järjestelmien tärkeimmät edut:
1) Tiedonsiirron korkea laatu (digitaalinen signaali voi saada kiinteitä arvoja. Esimerkiksi jos analogisen tiedonsiirron aikana matalan tason signaalit ovat herkempiä häiriöille, niin digitaalisessa muodossa signaalin taso määritellään koodilla ja mahdollisuudella virhe, jossa on sama kohina ja modulaatio, riippuu vain koodin lähetystasojen välisestä erosta. Digitaalisessa viestinnässä tehtävänä on erottaa vain kiinteät tasot on virhe, ja digitaalinen signaali, vaikka se poikkeaisi alkuperäisestä tasosta, ei ole tarpeeksi suuri "arvaamaan" (määrittääkseen) symbolin, se hyväksytään ilman virhettä).
2) Ominaisuuksien stabiilisuus (toisin kuin digitaalinen suodatin, analoginen suodatin käsittelee analogista signaalia, sen ominaisuudet eivät ole diskreettejä, joten siirtofunktio riippuu sen muodostavien elementtien sisäisistä ominaisuuksista.).
3) Korkea melunsieto (mahdollisuus käyttää melua kestävää koodausta).
4) Tiedonsiirron laadun hallinta (kyky valita lähetysnopeus kanavan laadusta riippuen. (monitasoisen koodin paikkojen määrä) suuri määrä paikkoja - suurempi nopeus, mutta suurempi todennäköisyys virheestä, joka johtuu asemien välisen ”etäisyyden” pienenemisestä).
5) Kustannustehokkuus (signaalien siirto ja kytkentä digitaalisessa muodossa mahdollistaa laitteiden toteuttamisen yhtenäisille laitteistoalustoille. Tämä voi merkittävästi vähentää laitevalmistuksen työvoimavaltaisuutta, vähentää merkittävästi sen kustannuksia, energiankulutusta ja mittoja. Lisäksi järjestelmien toiminta yksinkertaistuu merkittävästi ja niiden luotettavuus paranee.) .
5. Kuvaa osastojen tieto- ja viestintäjärjestelmät. Piirrä sisäministeriön 102-palvelun Call Service Center -järjestelmän yleinen rakenne ja ilmoita, mitä ongelmia se ratkaisee?
Jatkuvasti kasvavat vaatimukset reagoinnin tehokkuudelle ja tarkkuudelle äärimmäisissä tilanteissa asettavat uusia käsitteellisiä tehtäviä yleisten turvallisuuspalvelujen tekniselle kalustolle.
Hätäpaikalta on siirrettävä suuria määriä digitaalista tietoa, tarjotaan nopea pääsy tietokantoihin, tunnistetaan henkilöitä sormenjälkien, valokuva- ja videomateriaalien avulla jne. Kapeakaistaiset osastojen digitaaliset tiedonsiirtojärjestelmät eivät pysty täysin selviytymään suurten tietomäärien siirrosta, mikä on usein välttämätöntä äärimmäisissä tilanteissa.
Yksi uusista suunnasta osastojen tietoliikenneverkkojen kehittämisessä on puhelinpalvelukeskusten (CSC) perustaminen, mikä tehostaa Ukrainan sisäministeriön hätäpalveluja.
VSS:n lohkokaavio:
Palvelun ”102” asemalaitteiston perusta on IP-teknologioihin (AVAYA) perustuva ohjelmisto- ja laitteistokompleksi, joka mahdollistaa keskukseen saapuvien puheluiden älykkään reitityksen, operaattorityöasemien hajautetun arkkitehtuurin ja multimediakontaktien hallinnan. IP-verkko.
Ohjelmisto- ja laitteisto-IP-kompleksi yhdistää useita laitteita kerralla:
täysin varusteltu puhelinvaihde;
LAN-kytkin/keskitin;
reititin ja palomuuri;
Internet-yhteys ja VPN-tuki;
sovelluspalvelin (puhelukeskus, integraatio CRM:n kanssa).
Tehtävät : Call Centerin käyttöönoton myötä ilmaantuu uusia mahdollisuuksia hälytysviestien vastaanottamiseen ja käsittelyyn: jokaisen puhelun vastaanottaminen ja nauhoittaminen "102"-palvelusta, hätäpalvelujen vuorovaikutuksen varmistaminen väestön ja keskenään sekä tarvittavien tietojen rekisteröinti tapauksista sekä välittömästä ilmoituksesta asianomaisille osastoille ja yksiköille.
Tervehdys, rakkaat ystävät, kollegat ja yhteistyökumppanit!
"Kumpi venymämittari on parempi - digitaalinen vai analoginen? Ja kenelle ne ovat parempia?
Olen kuullut näitä kysymyksiä viime aikoina yhä enemmän. Ja vastauksilla niihin on yhä useammin päinvastainen merkitys - joku todistaa sen digitaaliset anturit- tämä on ihmelääke kaikille vaakojen toiminnan ongelmille, toiset päinvastoin ovat niiden lähde.
Kiistanalaisten joukossa on useita tärkeimpiä kiinnostuneita asiantuntijaryhmiä, jotka tarjoavat punnitusjärjestelmien elinkaaren eri vaiheita:
- anturien ja muiden vaakojen komponenttien kehittäjät, valmistajat ja myyjät;
- itse vaakojen ja yleensä punnitusjärjestelmien kehittäjät, valmistajat ja myyjät;
- metrologiakeskusten työntekijät;
- korjausorganisaatioiden asiantuntijat;
- vaakojen kuluttajat-ostajat.
Päivittäinen yhteydenpito kaikkiin lueteltuihin asiantuntijaryhmiin sekä johtamani yrityksen liiketoimintamalli, joka harjoittaa samanaikaisesti kaupallista, innovatiivista, suunnittelu-, tuotanto- ja operatiivista toimintaa, pakottaa minut jatkuvasti puhumaan ja puolustamaan yhden yrityksen etuja. tai toinen ryhmä.
Tässä artikkelissa yritän kuvata analogisen ja analogisen käytön pääpiirteet digitaaliset anturit mahdollisimman vähän teknisiä termejä ja monimutkaisia teknisiä tietoja.
Mutta ennen kuin alamme kuvailla kaikkia etuja ja haittoja, ymmärrämme ensin yksinkertaistetussa muodossa vaakojen toimintaperiaatteen analogisella ja digitaaliset venymämittarit.
Yleensä käytettäessä analogiset anturit Käytetään seuraavaa kytkentäkaaviota (yksinkertaistettu versio auto- tai vaunuvaakojen esimerkillä):
Kaavio 1: Analogisten punnituskennojen liittäminen kuorma-autovaakaan.
Tiedot osoitteesta analogiset venymämittarit menee kaapelin kautta liitäntäkoteloon. Yleensä laatikossa on tarkkuusvastukset tasaamaan kunkin anturin herkkyys ja niiden analoginen summaus. Tämän jälkeen kokonaissignaali menee painonäyttöön, jossa signaali digitoidaan analogia-digitaalimuuntimella (ADC). Samassa osoittimessa on asteikon kalibrointiohjelma, joka määrittää digitaalisen koodin arvoille massayksiköissä (kg, grammat, tonnit jne.)
Alla on esitetty digitaalisia antureita käyttävän punnitusjärjestelmän yksinkertaistettu rakenne:
Kaavio 2: Digitaalisten punnituskennojen liittäminen kuorma-autovaakaan.
Digitaalisia venymämittareita käytettäessä mittaus tapahtuu täsmälleen samalla tavalla kuin analogisia venymämittareita käytettäessä. Ainoa ero on, että digitointia ei tapahdu painomittarissa, vaan jokaisessa anturissa erikseen, ja sitten digitaalinen koodi välitetään liitäntärasiaan ja painomittariin tai tietokoneeseen. Jos painomittaria ei käytetä, järjestelmä kalibroidaan ja tulokset visualisoidaan erityisellä tietokoneohjelmistolla.
Tarkastellaan nyt vaiheittain tärkeimpiä eroja digitaalisten ja analogisten venymäanturien käytön välillä ja sen seurauksena niiden etuja ja haittoja.
1. Menetelmä tietojen siirtämiseksi venymämittarista järjestelmään (digitaalisen ja analogisen signaalin välinen ero).
Ero menetelmien välillä, joilla signaalit lähetetään analogisilla ja digitaalisilla venymäantureilla punnitusjärjestelmään, on seuraava.
Tässä tietysti digitaaliset anturit voittaa analogiset. Digitaalinen signaali voidaan lähettää 1000 - 1200 metrin päähän ilman merkittävää laadun heikkenemistä, toisin kuin analoginen: jopa 200 metriin. Tässä sinun on vain päätettävä, tarvitsetko tällaisen etäisyyden antureista punnituspäätteeseen?!
3. Digitaalisia punnituskennoja vaihdettaessa ei vaa'an kalibrointia ja todentamista tarvita. Onko näin?
Kyllä ja ei! Eli teoriassa voit vaihtaa digitaalista anturia, ja tietämällä tietyt kalibrointikertoimet (tietoa muuntoominaisuuksista anturin mukana toimitetusta dokumentaatiosta) rekisteröi ne punnituslaitteeseen. Tämä riittää palauttamaan vaakojen toimivuuden. Vaa'at toimivat ja tähtäävät tarkkuuden keskiluokkaan. Mutta ilman vaakojen kalibrointia vertailupainolla, on laitonta työskennellä sellaisilla vaaoilla (nykyisten teknisten määräysten ja GOST-standardien mukaan). Kaikki autovaa'oihin asennettujen anturien lukumäärät kirjataan passiin, johon todentaja laittaa allekirjoituksensa ja sinettinsä, mikä osoittaa, että vaa'at vastaavat keskimääräistä tarkkuusluokkaa ja ovat käyttövalmiita.
Ja kun vaihdat mitä tahansa antureita, sinun on kutsuttava metrologi (todentaja) vakiokuormalla ja kalibroitava vaaka uudelleen. Ja sen jälkeen tee muutoksia vaakojen passiin kirjoittamalla muistiin asennetun anturin uusi numero.
4. Mitkä venymämittarit ovat tarkempia, digitaaliset vai analogiset?
Tämä on aluksi väärä kysymys. Painoanturien tarkkuus, kuten myös vaakojen yleensäkin, määräytyy sallittujen absoluuttisten mittausvirheiden rajojen mukaan, jotka ilmaistaan massayksiköissä e - varmennusjaon arvon kautta. Eikä se riipu siitä, onko anturi analoginen vai digitaalinen.
Antureiden tarkkuus ilmaistaan tarkkuusluokalla (mukaan OIML nämä ovat C2, C3, C4, C5), ja sen määrää yrityksen - anturien valmistajan - kehitystaso, teknologiset ja metrologiset valmiudet.
Eli digitaalisten ja analogisten antureiden tarkkuus on sama, mikäli nämä anturit ovat samaa tarkkuusluokkaa.
5. Missä järjestelmissä voit nähdä kunkin anturin lukemat erikseen? Ja miksi tämä on?
Kuten edellä kirjoitin, analogisten venymäantureiden tiedot digitoidaan vasta sen jälkeen, kun ne on laskettu yhteen liitäntärasiaan. Toisin sanoen emme voi saada digitaalista dataa jokaisesta anturista. Näemme digitaalisen koodin ja sen jälkeen painon kaikista antureista, emme jokaisesta erikseen. Digitaalisissa antureissa signaali digitoidaan välittömästi venymämittarissa, eli saamme dataa jokaiselta anturilta.
Miksi tämä on välttämätöntä? Jos jokaisen venymämittarin painoarvoja on tarpeen vertailla tai analysoida esimerkiksi vaunu- tai kuorma-autovaaoissa vaunun painopisteen tai kuormaustason määrittämiseksi, analogisia antureita ilman lisälaitteita ei voida käyttää. meille sopiva.
6. Eri valmistajien venymäanturien vaihtokelpoisuus ja työ eri painomittareiden kanssa.
Tällä hetkellä ei ole saatavilla vaihdettavia digitaalisia punnituskennoja eri valmistajilta. Mitä tulee eri valmistajien antureiden vaihtokelpoisuuteen, analogiset anturit ovat suositeltavia.
Digitaalinen punnituskenno ja eri valmistajilla on omat tiedonsiirtoprotokollansa, joten vaihdon yhteydessä anturi on vaihdettava vain samaan. Ja nämä anturit toimivat vain "OMAN" patentoidun digitaalisen ilmaisimen tai ohjelmiston kanssa.
Analogisissa järjestelmissä kaikki on paljon yhtenäisempi. Lähes kaikkien tunnettujen maailmanlaajuisten valmistajien anturit eivät ole vain vaihdettavissa keskenään, vaan niiden kanssa voidaan käyttää minkä tahansa valmistajan punnituslaitetta, kunhan se täyttää tekniset vaatimukset.
7. Mitkä venymämittarit ovat luotettavampia: analogiset vai digitaaliset?
Me kaikki tiedämme, että mitä vähemmän elementtejä järjestelmässä on, sitä vähemmän todennäköisesti se epäonnistuu. Ylimääräisen elektronisen levyn läsnäolo digitaalisen anturin suunnittelussa saattaa heikentää sen luotettavuutta.
Sisäänrakennettujen analogisten digitaalisten ja prosessorielementtien elektronisten komponenttien luotettavuus verrattuna elastisten elementtien, venymämittarirakenteiden ja analogisten antureiden virittämiseen tarkoitettujen elektronisten levyjen toimintavarmuuteen on kuitenkin huomattavasti korkeampi.
Siksi on tunnustettava, että analogisten ja digitaalisten antureiden luotettavuus on "suunnilleen" sama, vaikka digitaaliset anturit käyttävät enemmän elektronisia komponentteja.
8. Hinta.
Yleensä kaikki yritykset väittävät, että digitaalisten antureiden hinta on korkeampi kuin analogisten. Ja he ovat kaikki melkein oikeassa. Tarkemmin sanottuna hieman väärin. Jos verrataan saksalaisen tai amerikkalaisen valmistajan analogisen anturin kustannuksia kiinalaisen valmistajan digitaaliseen anturiin, on suuri todennäköisyys, että kiinalaisen valmistajan digitaalinen anturi on halvempi. Ja tämä ei todellakaan tarkoita, että hän olisi huonompi. Tähän vaikuttavat muut tekijät, jotka on kuvattu kohdassa.
No, jos vertaat saman valmistajan analogisten ja digitaalisten antureiden kustannuksia, digitaalinen on tietysti kalliimpi.
Tässä vaiheessa haluan yhdistää useita digitaalisten antureiden etuja, kuten:
9. Vaakojen asennuksen, vikojen diagnosoinnin ja huollon helppous.
Otetaan vuorotellen. Aloitetaan siitä, että venymäanturien asennus vaaoihin tapahtuu samalla tavalla, koska saman mallin kokonaismitat ovat samat. Itse vaa'an asetus eroaa.
Miten tämä tapahtuu? Ensimmäinen asia, joka on tehtävä kaikkien antureiden asennuksen jälkeen, on niin kutsuttu "kulman kohdistus". Kuten aiemmin kirjoitin, analogisissa antureissa tämä tapahtuu käyttämällä liitäntäsummauslaatikossa olevia vastuksia. Muuttamalla yhden vastuksen resistanssia saamme järjestelmän samoihin tietoihin. (tämä tehdään niin, että missä tahansa kuorma on alustalla, ilmaisimet ovat samat). Digitaalisissa antureissa tällainen säätö tehdään erityisillä kertoimilla, jotka säädin syöttää painomittarin muistiin. Siinä kaikki. Tämä on juuri se ero.
Mitä tulee vaakojen diagnosointiin. Digitaalisilla antureilla tämä on hyvin yksinkertaista. Punnituslaite itse "näyttää", mikä anturi on viallinen, koska se kysyy jatkuvasti jokaisen anturin toimivuutta (ns. "itsediagnoosi").
Jos analoginen anturi epäonnistuu, vika on määritettävä irrottamalla yksi anturi kerrallaan kytkentärasiasta. Tai poista kaikki käytöstä ja diagnosoi ne yksitellen. Mutta yleensä tämäkin menettelyn monimutkaisuus ei vie asiantuntijalta yli puoli tuntia.
Rikkinäisen anturin huolto tai vaihto on sama asia. Erona on, että analogista anturia käytettäessä järjestelmä on "viritettävä" uudelleen vastusten avulla, kuten edellä kirjoitin. Digitaalisesti – syötä kerroin uudelleen. Ja sitten on tarpeen tarkistaa vaa'at anturin tyypistä riippumatta.
Lisäksi monet väittävät, että jos yksi digitaalinen anturi epäonnistuu, kuorma-autovaaka jatkaa toimintaansa. Toki niitä tulee, mutta yksikään itseään kunnioittava valmistaja tai metrologi ei ota vastuuta väittää, että järjestelmä toimii ilman lisävirheitä. Tämä virhe riippuu ennen kaikkea kuorman sijainnista punnitusalustalla. Ja jos suurin osa tämän kuorman painosta putoaa toimimattomalle anturille, virhe voi kasvaa merkittävästi.
Esitetään nyt lyhyesti analogisten ja digitaalisten venymäanturien erot taulukossa.
|
Kriteeri |
Analogiset jännitysmittarit |
Digitaaliset venymämittarit |
|
Meluimmuniteetti |
Hyvä 200 metriin asti |
Hyvä 1200 metriin asti |
|
Etäisyys asteikosta laitteeseen |
Jopa 1200 metriä |
|
|
Vaa'an kalibrointi anturia vaihdettaessa |
Edellytetään |
Edellytetään |
|
Tarkkuus |
Tarkkuusluokan mukaan (OIML C2, C3, C4, C5... mukaan) |
|
|
Mahdollisuus "nähdä paino" jokaisesta anturista |
Ei mahdollisuutta |
Mahdollisuus on olemassa |
|
Vaihdettavuus |
Eri valmistajien punnitusanturit ovat vaihdettavissa ja työskentely eri painomittareiden kanssa on mahdollista. |
Anturit ovat vaihdettavissa vain samoihin. Työskentele vain saman valmistajan vaakoilla. |
|
Luotettavuus |
Suunnilleen sama, mutta yksinkertaisempi rakenne |
Suunnilleen sama, mutta sillä on monimutkaisempi rakenne |
|
Alla, kun verrataan samaa valmistajaa |
Yllä, kun verrataan samaa valmistajaa |
|
|
Helppo asentaa vaakoja, diagnosoida vikoja ja huoltaa |
Vähemmän kätevä |
Sopivampi |
Tulos:
Tietysti diagnoosin, konfiguroinnin ja huollon helppouden kannalta digitaaliset anturit ovat parempia ja parempia käyttää. Mutta se on parempi ja edullisempi valmistajalle ja korjaus- ja huoltoorganisaatioille.
Elektronisten vaakojen kuluttajille (ostajille) digitaalisten antureiden käyttämisestä vaa'oissa ei ole selkeitä etuja analogisiin verrattuna.
Tärkein etu analogiset anturit:
Hinta etu. Vaakoja luotaessa ja analogisia antureita vaihdettaessa vikatilanteissa (salama, ylikuormitus...) niiden käytöstä tehdään kannattavampaa.
Selkeät kaksi etua digitaaliset venymämittarit:
- ei ainoastaan punnittujen tavaroiden kokonaispainon, vaan myös sen jakautumisen määrittäminen(junavaunun telien kuormituksen ero, massakeskipisteen siirtymän sijainnin määrittäminen jne.). Tällaisia digitaalisia antureita käyttäviä punnitusjärjestelmiä rakennettaessa on mahdollista saada tietoa kunkin anturin sen hetkisistä kuormituksista erikseen.
- tiedonsiirto antureista elektronisiin prosessointilaitteisiin jopa 1200 metrin etäisyydellä. Tämä johtuu siitä, että digitaaliset tiedonsiirtokanavat ovat tehokkaampia signaalin ominaisuuksien tarkkuuden säilyttämisen kannalta.
Ja lopuksi, on tarpeen harkita analogisia-digitaalisia hybridijärjestelmiä, jotka analogisia antureita käytettäessä mahdollistavat tietovirtojen vastaanottamisen jokaisesta yksittäisestä anturista ja tarvittaessa digitaalisten kanavien järjestämisen tiedon siirtämiseksi mittakaavassa. Tällaisten järjestelmien muunnosten rakennekaaviot voidaan esittää seuraavasti:
Kaavio 3: Analogisten venymäanturien kytkeminen 8-kanavaisen ADC:n kautta.
Kaavio 4: Analogisten venymäanturien kytkeminen painonilmaisimeen sisäänrakennetun 8-kanavaisen ADC:n kautta.
Tällaisten rakenteellisten muutosten toteuttaminen on mahdollista käyttämällä monikanavaisia analogia-digitaalimuuntimia (ADC). Rakenteellisesti niitä ei yhdistetä antureiden kanssa, ja ne voidaan sijoittaa joko digitaaliseen punnitusindikaattoriin, jolloin tiedot jokaisesta anturista indikaattorille lähetetään analogisessa muodossa, tai suoraan antureiden viereen (esimerkiksi painon vastaanottoalustan alle) , jolloin tiedot välitetään punnitusjärjestelmään digitaalisessa muodossa .
Näin saat hyödyt järjestelmistä, joissa käytetään sekä digitaalisia venymämittareita että analogisia.
Toivon, että perusteluni täydentää ajatuksiasi nykyaikaisista punnitusvenymämittarijärjestelmien rakentamisen järjestelmistä ja on hyödyllinen sinulle käytännön toiminnassa!
Voit nähdä monia muita mielenkiintoisia artikkeleita venymäantureista ja niiden sovelluksista verkkosivuillamme ARTIKKELIosiossa.
Yritysryhmän "World of Libra" (Ukraina) pääjohtaja,
ZEMIK CIS LLC:n (Venäjä) pääjohtaja,
Johdanto
Tämän työn tarkoituksena on pohtia digitaalisen tekniikan etuja ja niiden syitä.
Digitaaliset tekniikat sinänsä luottavat signaalien esittämiseen analogisten tasojen diskreetillä kaistalla jatkuvan spektrin sijaan. Kaikki kaistan tasot edustavat samaa signaalitilaa.
Viime vuosisadan 90-luvun lopulta lähtien on yleisesti hyväksytty, että tulevaisuus on digitaalisissa teknologioissa. Tässä työssä yritän tuoda esiin tämän näkökulman tärkeimmät syyt ja teesit.
1. Analoginen signaali
Analoginen signaali on datasignaali, jossa jokainen edustava parametri on kuvattu ajan funktiolla ja jatkuvalla mahdollisten arvojen joukolla. Tällaisia signaaleja kuvaavat jatkuvat ajan funktiot, minkä vuoksi analogista signaalia kutsutaan joskus jatkuvaksi signaaliksi.
Analogisten signaalien ominaisuudet heijastavat suurelta osin niiden jatkuvuutta:
· Selkeästi erotettavissa olevien diskreettien signaalitasojen puuttuminen tekee mahdottomaksi soveltaa informaation käsitettä siinä muodossa kuin se ymmärretään digitaalitekniikassa kuvaamaan sitä. Yhden lukeman "informaation määrää" rajoittaa vain mittauslaitteen dynaaminen alue. · Ei redundanssia. Arvoavaruuden jatkuvuudesta seuraa, että signaaliin tuotu kohina on mahdotonta erottaa itse signaalista, joten alkuperäistä amplitudia ei voida palauttaa. Itse asiassa suodatus on mahdollista esimerkiksi taajuusmenetelmillä, jos tämän signaalin ominaisuuksista (erityisesti taajuuskaistasta) tiedetään jotain lisätietoa. Tarkastellaan tämän tyyppistä signaalia yksinkertaisella esimerkillä. Keskustelun aikana äänihuultemme lähettävät tiettyä värähtelyä, jonka tonaalisuus (taajuus) ja voimakkuus (äänisignaalin taso) vaihtelevat. Tämä värähtely, joka on kulkenut tietyn matkan, tulee ihmisen korvaan ja vaikuttaa siellä niin kutsuttuun kuulokalvoon. Tämä kalvo alkaa värähtelemään samalla taajuudella ja värähtelyvoimakkuudella kuin äänijohdomme lähettävät, sillä ainoalla erolla, että värähtelyn voimakkuus heikkenee jonkin verran etäisyyden ylittämisen vuoksi. Joten puhepuheen siirto henkilöltä toiselle voidaan kutsua turvallisesti analogisen signaalin siirto, ja siksi. Tässä on kysymys siitä, että äänihuulet lähettävät samaa äänivärähtelyä, jonka ihmiskorva itse havaitsee (kuulemme mitä sanomme), eli lähetetyllä ja vastaanotetulla äänisignaalilla on samanlainen pulssimuoto ja saman taajuusspektrin äänivärähtely, tai toisin sanoen "analoginen" äänivärähtely. Katsotaanpa nyt monimutkaisempaa esimerkkiä. Ja tätä esimerkkiä varten otetaan yksinkertaistettu kaavio puhelimesta, toisin sanoen puhelimesta, jota ihmiset käyttivät kauan ennen matkapuhelinviestinnän tuloa. Keskustelun aikana puheäänivärähtelyt välittyvät luurin herkälle kalvolle (mikrofonille). Sitten mikrofonissa äänisignaali muunnetaan sähköisiksi impulsseiksi ja kulkee sitten johtojen kautta toiseen luuriin, jossa sähkömagneettisen muuntimen (kaiuttimen tai kuulokkeen) avulla sähköinen signaali muunnetaan takaisin äänisignaaliksi. Yllä olevassa esimerkissä jälleen " analoginen» signaalin muunnos. Eli äänivärähtelyllä on sama taajuus kuin sähköisen impulssin taajuus viestintälinjassa, ja myös ääni- ja sähköimpulsseilla on samanlainen muoto (eli samanlainen). Televisiosignaalin lähetyksessä itse analogisella radio-televisiosignaalilla on melko monimutkainen pulssimuoto, samoin kuin tämän pulssin melko korkea taajuus, koska se välittää sekä ääniinformaatiota että videota pitkiä matkoja. 2. Digitaalinen signaali
Digitaalinen signaali on datasignaali, jossa jokainen edustava parametri on kuvattu diskreetillä aikafunktiolla ja äärellisellä joukolla mahdollisia arvoja. Signaalit ovat erillisiä sähkö- tai valopulsseja. Tällä menetelmällä koko viestintäkanavan kapasiteetti käytetään yhden signaalin lähettämiseen. Digitaalinen signaali käyttää koko kaapelin kaistanleveyttä. Kaistanleveyson ero suurimman ja pienimmän taajuuden välillä, joka voidaan lähettää kaapelilla. Jokainen laite tällaisissa verkoissa lähettää tietoja molempiin suuntiin, ja jotkut voivat vastaanottaa ja lähettää samanaikaisesti. Kapeakaistaiset järjestelmät lähettävät dataa digitaalisena signaalina yhdellä taajuudella. Diskreetti digitaalinen signaali on vaikeampi lähettää pitkiä matkoja kuin analoginen signaali, joten sen on ensin oltava moduloidalähettimen puolella ja demoduloi tiedon vastaanottimen puolella. Algoritmien käyttö digitaalisen tiedon tarkistamiseen ja palauttamiseen digitaalisissa järjestelmissä voi merkittävästi lisätä tiedonsiirron luotettavuutta. On pidettävä mielessä, että todellinen digitaalinen signaali on fyysiseltä luonteeltaan analoginen. Kohinasta ja siirtolinjojen parametrien muutoksista johtuen siinä on vaihteluita polarisaation amplitudissa, vaiheissa/taajuudessa. Mutta tämä analoginen signaali (pulssi ja diskreetti) on varustettu luvun ominaisuuksilla. Tämän seurauksena on mahdollista käyttää numeerisia menetelmiä (tietokonekäsittely) sen käsittelemiseen. Esimerkiksi, "digitaalinen signaali"Otetaan periaate tiedon välittämisestä melko tunnetulla "morsekoodilla". Niille, jotka eivät ole perehtyneet tämäntyyppiseen tekstitiedon siirtoon, selitän lyhyesti perusperiaatteen alla. Aikaisemmin, kun signaalin lähetys ilmassa (radiosignaalia käyttäen) oli vasta kehittymässä, lähetys- ja vastaanottolaitteiden tekniset ominaisuudet eivät sallineet puhesignaalin lähettämistä pitkiä matkoja. Siksi puheinformaation sijasta käytettiin tekstiinformaatiota. Koska teksti koostuu kirjaimista, nämä kirjaimet lähetettiin käyttämällä tonaalisen sähkösignaalin lyhyitä ja pitkiä pulsseja. Tätä tekstitiedon siirtoa kutsuttiin tiedon siirtämiseksi morsekoodin avulla. Äänisignaalilla oli sähköisten ominaisuuksiensa vuoksi suurempi suorituskyky kuin puhesignaalilla, minkä seurauksena lähetys- ja vastaanottolaitteiston kantama kasvoi. Tietoyksiköitä tällaisessa signaalinsiirrossa kutsuttiin perinteisesti "pisteiksi" ja "viivaksi". Lyhyt sävy tarkoitti pistettä ja pitkä sävy viivaa. Tässä jokainen aakkosten kirjain koostui tietystä joukosta pisteitä ja viivoja. Esimerkiksi kirje Aon nimetty yhdistelmällä" .-
" (piste-viiva) ja kirjain B" - …
"(viiva-piste-piste-piste) ja niin edelleen. Toisin sanoen lähetetty teksti koodattiin käyttämällä pisteitä ja väliviivoja äänisignaalin lyhyiden ja pitkien segmenttien muodossa. Jos sanat "MORSE-KOODI" ilmaistaan pisteillä ja viivoilla, se näyttää tältä: Digitaalinen signaali perustuu hyvin samanlaiseen tiedon koodausperiaatteeseen, vain itse tiedon yksiköt ovat erilaisia. Mikä tahansa digitaalinen signaali koostuu niin sanotusta "binäärikoodista". Tässä informaatioyksikköinä käytetään loogista 0 (nolla) ja loogista 1 (yksi). Jos otamme esimerkkinä tavallisen taskulampun, niin jos laitat sen päälle, se näyttää tarkoittavan loogista, ja jos sammutat sen, se tarkoittaa loogista nollaa. Digitaalisissa elektroniikkapiireissä loogisilla yksiköillä 1 ja 0 tarkoitetaan tiettyä sähköjännitetasoa voltteina. Joten esimerkiksi looginen yksi tarkoittaa 4,5 volttia ja looginen nolla tarkoittaa 0,5 volttia. Luonnollisesti jokaiselle digitaaliselle mikropiirityypille loogisen nollan ja yhden jännitearvot ovat erilaisia. Mikä tahansa aakkosten kirjain, kuten yllä kuvatun morsekoodin esimerkissä, digitaalisessa muodossa, koostuu tietystä määrästä nollia ja ykkösiä, jotka on järjestetty tiettyyn järjestykseen, jotka puolestaan sisältyvät loogisten pulssien paketteihin. Joten esimerkiksi kirjain A on yksi impulssipaketti ja kirjain B on toinen paketti, mutta kirjaimessa B nollien ja ykkösten sarja on erilainen kuin kirjaimessa A (eli eri yhdistelmä nollien ja ykkösten järjestelystä). Digitaalisessa koodissa voit koodata melkein minkä tahansa tyyppisen lähetetyn sähkösignaalin (myös analogisen), eikä sillä ole väliä, onko kyseessä kuva, videosignaali, äänisignaali vai tekstitieto, ja voit lähettää tämän tyyppisiä signaaleja. lähes samanaikaisesti (yhdessä digitaalisessa streamissa) . 3. Analogiset laitteet
Sähkön myötä ihmisillä oli mahdollisuus käyttää virralla toimivia laitteita. Joka päivä ilmestyi yhä enemmän uusia laitteita, tiede kehittyi ja tekniikka parani. Tuolloin kaikkia keksintöjä pidettiin analogisina. Sana "analoginen" tarkoitti, että laite toimii analogisesti jonkin kanssa. Selvyyden vuoksi harkitaan mittauslaitetta. Oletetaan, että sinun täytyy rakentaa kaavio mittauksista itse mittaustiedot. Laite johtaa ensin tunnetuista tiedoista yhtälön, joka kuvaa kaavion käyttäytymistä, ja yrittää sitten muodostaa kaavion. Se toimii analogisesti yhtälön kanssa ja noudattaa tiukasti sen lakeja. Ja kuinka tarkasti yhtälö kuvaa kaaviota, ei ole laitteelle tärkeää. Analogiset elektroniset laitteet ovat siis laitteita analogisten sähköisten signaalien vahvistamiseksi ja käsittelemiseksi, jotka on valmistettu elektronisten laitteiden pohjalta. Analogiset elektroniset laitteet voidaan luokitella kahteen suureen ryhmään: · Vahvistimet ovat laitteita, jotka virtalähteen energiaa käyttämällä muodostavat uuden signaalin, joka on muodoltaan enemmän tai vähemmän tarkka kopio annetusta, mutta ylittää sen virralla, jännitteellä tai teholla. · Vahvistinpohjaiset laitteet ovat pääasiassa sähköisten signaalien ja vastusten muuntajia. Sähköiset signaalimuuntimet (aktiiviset analogiset signaalinkäsittelylaitteet) valmistetaan vahvistimien pohjalta joko käyttämällä jälkimmäistä suoraan erityisillä takaisinkytkentäpiireillä tai muuttamalla niitä jollain tavalla. Näitä ovat mm. summaus-, vähennys-, logaritmis-, antilogaritmis-, suodatus-, ilmaisu-, kerto-, jako-, vertailulaitteet jne. Resistanssimuuntimet perustuvat takaisinkytkettäviin vahvistimiin. Ne voivat muuttaa vastuksen suuruutta, tyyppiä ja luonnetta. Niitä käytetään joissakin signaalinkäsittelylaitteissa. Erikoisluokka koostuu kaikenlaisista generaattoreista ja niihin liittyvistä laitteista. 4. Digitaaliset laitteet
Digitaaliset ovat mittauslaitteita, jotka generoivat automaattisesti erillisiä mittaustiedon signaaleja ja antavat lukemia digitaalisessa muodossa. Alla diskreettiymmärtää signaaleja, joiden arvot ilmaistaan pulssien lukumäärällä N. Sääntöjärjestelmää informaation esittämiseksi diskreeteillä signaaleilla kutsutaan koodiksi. Diskreeteillä signaaleilla, toisin kuin jatkuvilla signaaleilla, on vain rajallinen määrä arvoja, jotka määritetään valitulla koodilla. Sähköisten digitaalisten mittauslaitteiden pääasialliset ja pakolliset toiminnalliset yksiköt ovat analogia-digitaalimuuntimet, joissa mitataan analogista, ts. jatkuva ajassa, fyysinen suure X muunnetaan automaattisesti vastaavaksi digitaaliseksi koodiksi, samoin kuin digitaaliset lukulaitteet, joissa vastaanotetut koodisignaalit N muunnetaan visuaalisen havaitsemisen kannalta käteväksi desimaalilukujärjestelmän digitaalisiksi symboleiksi. Mittaustuloksen digitaalinen esitysmuoto analogiseen verrattuna nopeuttaa lukemista ja vähentää merkittävästi subjektiivisten virheiden todennäköisyyttä. Koska useimmat digitaaliset mittauslaitteet sisältävät alustavia analogiamuuntimia, jotka on suunniteltu muuttamaan mitatun tuloarvon x asteikkoa tai muuttamaan sen toiseksi arvoksi Y = f(x), joka on sopivampi valitulle koodausmenetelmälle, niin yleisessä tapauksessa lohkokaavio laite on esitetty kuvan muodossa. Digitaalisen mittalaitteen lohkokaavio Nykyaikaiset digitaaliset instrumentit sisältävät analogia-digitaalimuuntimia, jotka pystyvät tuottamaan satoja tai enemmän muunnoksia sekunnissa, mikä mahdollistaa nopeasti tapahtuvien fyysisten prosessien tallentamisen ja tutkimusobjektien helpon liittämisen tietokoneeseen. Digitaaliset laitteet ovat uusi vaihe digitaalista dataa hyödyntävän teknologian kehityksessä. Tarkastellaan selvyyden vuoksi samaa tapausta - sinun on rakennettava kaavio annettujen mittausten perusteella. Laite ei luo yhtälöä, se jakaa kaavion pieniin osiin ja laskee kunkin kappaleen koordinaatit tunnetun tiedon perusteella. Sitten laite piirtää jokaisen palan saatujen koordinaattien mukaan, ja koska tällaisia kappaleita on valtava määrä, ne edustavat jatkuvaa kuvaajaa. Näin digitaalitekniikka toimii. 5. Digitaalisten instrumenttien tärkeimmät edut analogisiin verrattuna
Digitaalisella signaalilla on sähköisten ominaisuuksiensa vuoksi (kuten äänisignaalin esimerkissä) suurempi tiedonsiirtokapasiteetti kuin analogisella signaalilla. Myös digitaalinen signaali voidaan lähettää pidemmälle kuin analoginen ilman, että lähetettävän signaalin laatu heikkenee. Esimerkiksi jatkuva äänisignaali, joka lähetetään 1s:n ja 0:n sekvenssinä, voidaan rekonstruoida virheettömästi, mikäli lähetyskohina ei riittänyt estämään ykkösten ja nollien tunnistamista. Tunti musiikkia voidaan tallentaa CD-levylle 6 miljardia binäärinumeroa. Tämä pätee erityisesti viime vuosina, kun otetaan huomioon siirrettävän tiedon valtava kasvu (televisio- ja radiokanavien määrän kasvu, puhelintilaajien määrän kasvu, Internetin käyttäjien määrän kasvu ja Internet-linjojen nopeus) . Tietojen tallentaminen digitaalisiin järjestelmiin on helpompaa kuin analogisissa. Digitaalisten järjestelmien kohinansieto mahdollistaa tietojen tallentamisen ja hakemisen ilman korruptiota. Analogisessa järjestelmässä vanheneminen ja kuluminen voivat heikentää tallennettua tietoa. Digitaalisesti, niin kauan kuin yleinen häiriö ei ylitä tiettyä tasoa, tiedot voidaan palauttaa täysin tarkasti. Digitaalisia tietokoneohjattuja järjestelmiä voidaan ohjata ohjelmiston avulla lisäämällä uusia ominaisuuksia laitteistoa vaihtamatta. Usein tämä voidaan tehdä ilman valmistajan osallistumista yksinkertaisesti päivittämällä ohjelmistotuote. Tämän ominaisuuden avulla voit nopeasti mukautua muuttuviin vaatimuksiin. Lisäksi on mahdollista käyttää monimutkaisia algoritmeja, jotka ovat mahdottomia analogisissa järjestelmissä tai toteutettavissa, mutta vain erittäin korkein kustannuksin. Lähetettäessä digitaalista televisiosignaalia katsoja ei enää näe sellaista vikaa kuin "kuva on luminen", kuten tapahtui analogisessa signaalissa, jonka vastaanotto on huono. TV-kanavien digitaalisessa lähetyksessä kuvanlaatu voi olla vain hyvä, tai kuvaa ei tule ollenkaan, jos vastaanotto on huono (eli joko kyllä tai ei). Mitä tulee puhelinkeskustelujen digitaaliseen välittämiseen, täällä voidaan hyvällä laadulla lähettää sekä kuiskausta että huutoa, sekä matalaa että korkeaa ääntä, eikä sillä ole väliä, millä etäisyydellä puhelintilaajat sijaitsevat. Digitaalinen tekniikka on aina ollut tarkkuudeltaan analogista tekniikkaa parempi. Verrataanpa esimerkiksi analogisia ja digitaalisia ääninauhureita. Jos haluat äänittää äänitietoja, digitaalinen laite selviää tehtävästä paremmin kuin analoginen. Tämä näkyy tallennuksen laadussa. Tosiasia on, että analoginen tallennin ei toista tietoa niin tarkasti, kohina sekoittuu tallenteeseen, kun taas digitaalinen tallennin suodattaa tarpeettoman kohinan, ja näin ollen ääni on uskottavampi. Digitekniikka on pienempi. Laitteet on rakennettu mikropiireihin, jotka pystyvät suorittamaan lukujen yhteen- ja vähennysoperaatioita, joten niiden pieni koko. Toisin kuin analogiset laitteet, nykyaikaisten laitteiden tiedot voidaan käsitellä nopeasti tietokoneilla. Tietysti analogista dataa voidaan sijoittaa myös tietokoneeseen, mutta sen on ensin käännettävä ne "omalle" digitaaliselle kielelleen. Digitaalinen tekniikka on taloudellisempaa ja kestää pidempään. Mikropiirit kuluttavat vähemmän energiaa ja voivat toimia kunnolla pitkään, kun taas mekaaniset laitteet hajoavat nopeasti. Digitaalisissa laitteissa on myös: · Pieni virhe. Analogisten instrumenttien tarkkuutta rajoittavat mitta-anturien virheet, itse mittausmekanismi, asteikkovirheet jne. · Korkea suorituskyky (mittausten määrä aikayksikköä kohti); 6. Digitaalinen suodatin
Digitaalinen suodatin - elektroniikassa mikä tahansa suodatin, joka käsittelee digitaalista signaalia korostaakseen ja/tai vaimentaakseen tämän signaalin tiettyjä taajuuksia. Toisin kuin digitaalinen suodatin, analoginen suodatin käsittelee analogista signaalia, sen ominaisuuksia ei-diskreetti, vastaavasti siirtofunktio riippuu sen muodostavien elementtien sisäisistä ominaisuuksista. Digitaalisten suodattimien edut analogisiin verrattuna ovat: · Suuri tarkkuus (analogisten suodattimien tarkkuutta rajoittavat elementtitoleranssit). · Vakaus (toisin kuin analogisessa suodattimessa, siirtofunktio ei riipu elementtien ominaisuuksien ajautumisesta). · Konfiguroinnin joustavuus, vaihtamisen helppous. · Kompakti - analoginen suodatin erittäin alhaisella taajuudella (esimerkiksi hertsin murto-osat) vaatisi erittäin tilaa vieviä kondensaattoreita tai induktoreja. Mutta on myös haittoja: · Vaikeus työskennellä korkeataajuisten signaalien kanssa. Taajuuskaistaa rajoittaa Nyquistin taajuus, joka on yhtä suuri kuin puolet signaalin näytteenottotaajuudesta. Siksi korkeataajuisille signaaleille käytetään analogisia suodattimia, tai jos suurilla taajuuksilla ei ole hyödyllistä signaalia, ne ensin vaimentavat korkeataajuiset komponentit analogisella suodattimella ja käsittelevät sitten signaalin digitaalisella suodattimella. · Vaikeus työskennellä reaaliajassa - laskelmat on suoritettava näytteenottojakson aikana. · Suuri tarkkuus ja nopea signaalinkäsittely vaatii tehokkaan prosessorin lisäksi myös ylimääräisiä, mahdollisesti kalliita laitteistoja, jotka ovat erittäin tarkkoja ja nopeita analogia-digitaalimuuntimia. 7. Analogi-digitaali-muunnin Tyypillisesti analogia-digitaalimuunnin on elektroninen laite, joka muuntaa jännitteen binääridigitaalikoodiksi. Jotkin digitaalisella lähdöllä varustetut ei-elektroniset laitteet tulisi kuitenkin luokitella tähän tyyppiin, esimerkiksi tietyntyyppiset kulma-koodimuuntimet. Yksinkertaisin yksibittinen binäärimuunnin on vertailija. ADC resoluutio- pienin muutos analogisen signaalin voimakkuudessa, jonka tämä laite voi muuntaa, liittyy sen bittikapasiteettiin. Kun kyseessä on yksittäinen mittaus ilman kohinaa, resoluutio määräytyy suoraan muuntimen bittikapasiteetin mukaan. ADC-kapasiteettikuvaa erillisten arvojen lukumäärää, jotka muunnin voi tuottaa lähdössä. Binäärilaitteissa se mitataan bitteinä, kolmiosaisissa laitteissa triteinä. Esimerkiksi binäärinen 8-bittinen muunnin pystyy tuottamaan 256 diskreettiä arvoa (0...255), koska . 8-bittinen kolmiosainen pystyy tuottamaan 6561 diskreettiä arvoa, koska .
Muunnostiheysilmaistaan yleensä luvuina sekunnissa. Nykyaikaisten ADC:iden kapasiteetti voi olla jopa 24 bittiä ja muunnosnopeus jopa miljardi operaatiota sekunnissa (ei tietenkään samanaikaisesti). Mitä suurempi nopeus ja bittikapasiteetti, sitä vaikeampaa on saavuttaa vaaditut ominaisuudet, sitä kalliimpi ja monimutkaisempi muunnin. Muunnosnopeus ja bittisyvyys liittyvät toisiinsa tietyllä tavalla, ja voimme lisätä tehollista muunnosbittisyvyyttä nopeudesta tinkimällä. Kvantisointikohina- virheet, jotka tapahtuvat analogista signaalia digitoitaessa. Riippuen analogia-digitaalimuunnoksen tyypistä, ne voivat johtua signaalin pyöristämisestä (tiettyyn numeroon) tai signaalin katkaisemisesta (alhaisten numeroiden hylkäämisestä). Jotta varmistetaan 100 kHz:n sinimuotoisen signaalin näytteistys 1 %:n virheellä, ADC-muunnosajan on oltava 25 ns. Samaan aikaan käyttämällä tällaista nopeaa ADC:tä on pohjimmiltaan mahdollista ottaa näytteitä signaaleista, joiden spektrin leveys on noin 20 MHz. Näin ollen näytteenotto itse laitteella johtaa havaittavaan eroon ADC-nopeuden ja näytteistysjakson vaatimusten välillä. Tämä ero voi olla 2...3 suuruusluokkaa ja lisää huomattavasti näytteenottoprosessin kustannuksia ja monimutkaisuutta, koska se vaatii jopa kapeakaistaisia signaaleja varten melko nopeita muuntimia. Suhteellisen laajalle nopeasti muuttuvien signaalien luokalle tämä ongelma ratkaistaan käyttämällä näyte- ja pitolaitteita, joilla on lyhyt aukkoaika. 8. Digitaalinen ja analoginen kopiointi
1990-luvun lopulta lähtien suurikokoisten kopiokoneiden ja teknisten järjestelmien markkinoilla on ollut selvä suuntaus siirtyä analogisesta digitaaliseen teknologiaan. Nykyään useimmat valmistajat ovat muuttaneet tuotevalikoimaansa. Monet heistä ovat kokonaan luopuneet analogisten kopiokoneiden valmistuksesta. Suuntaus kohti digitaalitekniikkaa on täysin ymmärrettävää. Ensinnäkin monet yritykset, jotka haluavat pysyä ajan tasalla ja olla kilpailukykyisiä, ratkaisevat ongelman asiakirjavirran muuntamisesta sähköiseen muotoon. Toiseksi asiakirjojen laatuvaatimukset kasvavat, mikä määrittää yrityksen imagoa kumppaneiden ja asiakkaiden silmissä. Tässä suhteessa monitoiminnallisella digitaalitekniikalla on merkittäviä etuja analogiseen tekniikkaan verrattuna, mikä johtuu ennen kaikkea digitaalisen ja analogisen kopioinnin periaatteista. Edut: · Mahdollisuus liittää tietokoneeseen · Digitaalisella tekniikalla voidaan paitsi kopioida asiakirjoja, myös tulostaa tiedostoja tietokoneelta, skannata alkuperäisiä ja muuntaa ne sähköiseen muotoon esimerkiksi tallennettavaksi sähköiseen arkistoon. Analogiset laitteet voivat vain kopioida. · Kopioinnin laatu · Digitaalitekniikan avulla voit saada korkealaatuisempia kopioita, koska laitteen muistiin skannattu tiedosto voidaan käsitellä digitaalisesti. Tämän ominaisuuden hyödyllisin käyttötapa on taustan tyhjentäminen piirustuksia kopioitaessa. Lisäksi digitaalikamerat tukevat valokuvatilaa ja tekevät harmaan sävyt ja rasterit paljon paremmin. Värikuvia kopioidessaan digitaaliset koneet voivat erottaa eri värit tulostamalla ne harmaan eri sävyinä. · Tämän lisäksi digitaalitekniikka ei käytä optiikkaa, joka välittää alkuperäisestä heijastuneen valon valorumpuun. Tämä analogisten laitteiden optiikka vaatii säännöllistä huoltoa, koska se kerää pölyä, mikä vaikuttaa myös tulosteiden laatuun. · Laaja toiminnallisuus · Alkuperäisen digitaalinen käsittely mahdollistaa paitsi kopioiden laadun parantamisen, myös alkuperäisen muuntamisen, esimerkiksi skaalauksen, inversion, negatiivin jne. · Luotettavuus · Digitaalisen tekniikan korkeampi luotettavuus ei liity pelkästään optiikan ja taustavalolampun puuttumiseen, joka on vaihdettava säännöllisesti, vaan myös erilaiseen replikointimenetelmään. Kun painos tehdään analogisella koneella, alkuperäistä ei tarvitse vain vetää skannaussuuntaan, vaan myös palauttaa alkuperäiseen asentoonsa ennen seuraavaa kopiota. Digitaalinen laite syöttää alkuperäisen kerran, muistaa sen ja tekee sitten kopiot ja tulostaa kopiot muistista. 9. Digitaaliset ja analogiset musiikkilaitteet
Olemme jo pitkään, digitaalisen teknologian aikana, lakanneet pohtimasta sitä, kuinka kätevämpiä digitaalisia laitteistoresursseja on verrattuna analogisiin. Periaatteessa, kun siirtyminen analogisista digitaalisiin laitteisiin oli vasta alkamassa, käytiin paljon keskustelua aiheesta helppokäyttöisyys, tekniset edut ja päinvastoin digitaalisen analogiseen verrattuna. Mutta nyt, ajoittain, tämä kysymys herää edelleen eri tilanteissa, sekä eri äänitysstudioissa että klubeilla. Mitkä ovat digitaalisten laitteiden edut analogisiin verrattuna ja kuinka digitaalinen on huonompi kuin vanhemmat mallit? Puhutaanpa ensin lyhyesti periaatteista, joihin äänen digitalisointi perustuu. Analogisen äänen muuntamiseksi digitaaliseksi on olemassa analogia-digitaalimuuntimia, jotka pystyvät muuntamaan jatkuvan analogisen signaalin yksittäisten numeroiden sarjaksi, toisin sanoen tekemään siitä erillisen. Muunnos tapahtuu seuraavasti: digitaalinen laite mittaa analogisen signaalin amplitudin monta kertaa sekunnissa ja tulostaa näiden mittausten tulokset suoraan numeroiden muodossa. Samanaikaisesti mittaustulos ei ole tarkka analogi jatkuvalle sähköiselle signaalille. Ottelun täydellisyys riippuu mittausten määrästä ja niiden tarkkuudesta. Taajuutta, jolla mittaukset suoritetaan, kutsutaan näytteenottotaajuudeksi, ja amplitudimittausten tarkkuus ilmaisee mittaustuloksen ilmaisemiseen käytettyjen bittien lukumäärän. Tämä parametri on bitin syvyys. Joten analogisen signaalin muuntaminen digitaaliseksi signaaliksi koostuu kahdesta vaiheesta: häpäistäajan mukaan ja kvantisointi(tasoitus) amplitudissa. Diskreditoiminen ajan mukaan tarkoittaa, että signaali esitetään sarjalla sen lukemia (näytteitä), jotka otetaan tasaisin aikavälein. Esimerkiksi, kun sanomme, että näytetaajuus (jota kutsutaan yleisemmin näytteenottotaajuudeksi) on 44,1 kHz, tämä tarkoittaa, että signaali näytteistetään 44 100 kertaa sekunnissa. Yleensä pääkysymys analogisen signaalin digitaaliseksi muuntamisen ensimmäisessä vaiheessa (digitointi) on analogisen signaalin taajuuden valinta, koska muunnostuloksen laatu riippuu suoraan tästä. Uskotaan, että henkilön kuulemien taajuuksien alue on 20-20 000 Hz, ja jotta analoginen signaali voitaisiin rekonstruoida tarkasti sen näytteistä, häpäisytaajuuden on oltava vähintään kaksi kertaa äänen maksimitaajuutta suurempi. Siten, jos todellinen analoginen signaali, joka myöhemmin muunnetaan digitaaliseen muotoon, sisältää taajuuskomponentteja 0 kHz - 20 kHz, tällaisen signaalin näytteenottotaajuuden tulee olla vähintään 40 kHz. Diskreditointiprosessin aikana analogisen äänen taajuusspektri käy läpi erittäin merkittäviä muutoksia. Kun se on hylätty, suhteellisen matalataajuinen alkuperäinen analoginen signaali on peräkkäinen aikasarja erittäin kapeista pulsseista, joilla on vaihtelevat amplitudit ja joiden spektri on erittäin laaja, jopa useita megahertsejä. Siksi huonontuneen signaalin spektri on paljon laajempi kuin alkuperäisen analogisen signaalin spektri. Tästä päätelmä: sopivin digitalisointi tapahtuu lisääntyneellä diskreditointitiheydellä ja suurella bittisyvyydellä. Analogisten laitteiden toimintaperiaatteet perustuvat signaalin jatkuvuuteen sähköpiirissä. Syynä tuotantoteknologioiden siirtymiseen analogisista digitaalisiin oli tarve ennen kaikkea parantaa äänenlaatua, tallennusta ja työprosessin automatisointia. Mutta samaan aikaan, koska alkuperäinen signaali on pakattu digitointiprosessin jälkeen, CD-levy on yleisen äänenlaadultaan huonompi kuin vinyyli, koska alkuperäisen signaalin taajuusalue analogisen tallennuksen aikana ei muutu käytännössä (kuten kohinanvaimennus). , tämä riippuu myös pelaajien neuloista). Siksi ammattilaiset pitävät vinyyliäänestä CD-levyjen sijaan. 10. Digitaalisten laitteiden haitat
Haluaisin omistaa vielä muutaman sanan digitaalitekniikan haitoista, jotka voivat olla erittäin tärkeitä massatuotannossa. Joissakin tapauksissa digitaaliset piirit käyttävät enemmän tehoa kuin analogiset piirit saman tehtävän suorittamiseen ja tuottavat enemmän lämpöä, mikä lisää piirien monimutkaisuutta, esimerkiksi lisäämällä jäähdytin. Tämä saattaa rajoittaa niiden käyttöä akkukäyttöisissä kannettavissa laitteissa. Esimerkiksi matkapuhelimet käyttävät usein pienitehoista analogista liitäntää tukiaseman radiosignaalien vahvistamiseen ja virittämiseen. Tukiasema voi kuitenkin käyttää virtaa vaativaa mutta erittäin joustavaa ohjelmiston määrittelemää radiojärjestelmää. Tällaiset tukiasemat voidaan helposti ohjelmoida uudelleen käsittelemään uusissa solukkoviestintästandardeissa käytettyjä signaaleja. Digitaaliset piirit ovat joskus kalliimpia kuin analogiset. On myös mahdollista menettää tietoja, kun analoginen signaali muunnetaan digitaaliseksi. Matemaattisesti tätä ilmiötä voidaan kuvata pyöristysvirheeksi. Joissakin järjestelmissä yhden digitaalisen datan katoaminen tai vioittuminen voi muuttaa kokonaan suurten tietolohkojen merkityksen. Bibliografia analoginen digitaalinen signaalilaite 1. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuit Design. 3 osassa: T. 2. Trans. englannista - 4. painos, tarkistettu. ja ylimääräisiä - M.: Mir, 1993. - 371 s. Hanzel G.E. Käsikirja suodattimien laskemiseen. USA, 1969. / Käännös. englannista, toim. A.E. Znamensky. M.: Sov. radio, 1974. - 288 s. . "Digitaalinen signaalinkäsittely". L.M. Goldenberg, B.D. Matyushkin - M.: Radio ja viestintä, 1985 Biryukov S.A. Digitaaliset laitteet MOS-integroiduilla piireillä / Biryukov S.A.-M.: Radio and Communications, 2007.-129 s.: ill. - (Mass Radio Library; numero 1132). Gorbatšov G.N. Chaplygin E.E. Teollisuuselektroniikka / Toim. prof. V.A. Labuntsova. - M.: Energoatomizdat, 1988. Shkritek P. Audiopiirien viiteopas: Transl. saksalaiselta-M. Mir, 1991. - 446 s.: ill. Shilo V.L. Suositut digitaaliset mikropiirit: Hakemisto / Shilo V.L.-M.: Metallurgy, 2008.-349 s. - (Mass Radio Library; numero 1111). Goldenberg L.M. Pulssi ja digitaaliset laitteet: Oppikirja yliopistoille / Goldenberg L.M.-M.: Viestintä, 2009.-495 s.: ill..-Bibliografia: s. 494-495. Bukreev I.N. Digitaalisten laitteiden mikroelektroniset piirit / Bukreev I.N., Mansurov B.M., Goryachev V.I. - 2. painos, tarkistettu. ja lisä..-M.: Sov. radio, 2008.-368 s.
Ajassa vaihtelevia määriä mitattaessa suorituskyky on tärkeässä roolissa. Jos priorien ilmoittaminen ei vaadi suurta nopeutta, koska niillä työskentelevän operaattorin mahdollisuudet ovat rajalliset, niin päinvastoin nopeuden vaatimus tulee tärkeäksi käsiteltäessä tietoa tietokoneilla, joihin usein liitetään digitaalisia laitteita.
· Subjektiivisen virheen puuttuminen mittaustuloksen lukemista - ihmisen näön ominaisuuksiin liittyvät subjektiiviset virheet, jotka johtuvat parallaksista, silmän resoluutiosta.
Äänisignaalien lähettämiseen, käsittelyyn ja tallentamiseen tarkoitettujen digitaalisten järjestelmien tärkeimmät haitat ovat:
1) taajuuskaistan laajentaminen. Analogisten signaalien siirto vaatii taajuuskaistan, joka ei ole suurempi kuin alkuperäisen signaalin kaistanleveys. Tarve laajentaa kaistanleveyttä digitaalisten signaalien kulkua varten määräytyy sillä, että näytteet esitetään binäärikoodiyhdistelmien muodossa, joiden lähetyksen aikana koodiyhdistelmän jokainen bitti näytetään erillisenä pulssina. Siksi yksi signaalien digitaalisen esityksen suurimmista haitoista on korkeat vaatimukset viestintäkanavien kaistanleveydelle ja tallennuslaitteiden kapasiteetille;
2) analogia-digitaalimuunnos. ADC:itä toteutettaessa pyritään löytämään kompromissi alkuperäisen digitaalisen signaalin esityksen tarkkuuden, joka saavutetaan lisäämällä kvantisointitasojen ja näytteenottotaajuuksien määrää, ja digitaalisen signaalin lähettämiseen tarvittavan kaistanleveyden laajennusasteen välillä, tai sen säilyttämiseen tarvittava tallennuskapasiteetti. On yleinen käytäntö, että ADC-äänisignaalit tehdään melko suurella tarkkuudella (luokkaa 16 bittiä näytettä kohti) ja vähennetään sitten bittien määrää näytettä kohti käyttämällä erilaisia digitaalisia pakkausmenetelmiä;
3) aikasynkronoinnin tarve. Synkronointi määrittää ajat, jolloin saapuva signaali on laskettava, jotta voidaan päättää, mikä arvo on lähetetty. Optimaalista signaalin havaitsemista varten pulssigeneraattori on synkronoitava linjalta tulevien pulssien ajoituksen kanssa. Ongelma pahenee tapauksissa, joissa verkko muodostuu useista kytkentäasemista ja on tarpeen ratkaista sisäisen ja verkonlaajuisen synkronoinnin ongelmat;
4) yhteensopimattomuus olemassa olevien analogisten laitteiden kanssa. Digitaaliset laitteet, kuten paikallisissa puhelinverkoissa käytettävät laitteet, tarjoavat välttämättä standardin analogisen "rajapinnan" muun verkon kanssa. Siksi, kunnes kaikki verkot ovat täysin digitaalisia, on käytännössä mahdotonta saavuttaa digitaalisten puhelinjärjestelmien suurinta hyötyä signaalin laadun ja "ei-äänipalvelujen" tarjoamisen osalta.
Digitaalisten järjestelmien tärkeimmät tekniset edut audiosignaalien käsittelyyn, lähettämiseen ja tallentamiseen ovat seuraavat:
1) signaalin regeneroinnin mahdollisuus. Digitaalisen järjestelmän tärkein etu on se, että todennäköisyys sille, että viestiä lähetettäessä tapahtuu virhe lineaarisella tiellä, voidaan pienentää ottamalla käyttöön regeneraattoreita siirtolinjojen välissä. Välisolmut havaitsevat ja muodostavat uudelleen digitaaliset signaalit ennen kuin kanavalla esiintyvä vääristymä saavuttaa tason, joka johtaa vastaanottovirheisiin, ts. näiden vääristymien vaikutus on poissuljettu. Sitä vastoin analogisissa järjestelmissä kohinaa ja säröä kertyy signaalin siirtyessä paikasta toiseen. Jos suunnitellun digitaalisen viestintäjärjestelmän regenerointipisteiden määrä on riittävä poistamaan kanavan virheet, viestintäverkon lähetyksen laatu määräytyy vain signaalin digitaaliseen muotoon muuntamisprosessin, ei siirtojärjestelmän perusteella. ;
2) kyky työskennellä alhaisilla signaali-kohinasuhteen arvoilla (häiriö). Äänisignaalien siirrossa analogisissa verkoissa esiintyvät kohinat ja häiriöt ilmenevät eniten taukojen aikana, kun signaalin amplitudi on pieni. Toinen suurimmista ongelmista analogisten verkkojen suunnittelussa ja toiminnassa, esimerkiksi puhelintoiminnassa, on tarve eliminoida ohimenevät häiriöt niiden piirien välillä, joiden kautta puhe välitetään. Ongelma pahenee entisestään silloin, kun keskustelussa on tauko yhdellä kanavalla ja toinen, vaikuttava kanava lähettää signaalia maksimitehotasolla. Digitaalisissa järjestelmissä taukojen aikana lähetetään tiettyjä koodiyhdistelmiä ja taukojen aikana lähetettävien signaalien tehotaso on sama kuin hyödyllistä tietoa lähetettäessä. Koska signaalin regenerointi digitaalisen lähetyksen aikana eliminoi lähes kaiken siirtovälineessä syntyvän kohinan, vapaan kanavan kohinan (tauon aikana) määrää vain koodausprosessi, ei siirtolinja. Siten tauot eivät määrittele maksimikohinatasoja, kuten analogisissa järjestelmissä, ja matalan tason ylikuuluminen eliminoidaan regenerointiprosessin aikana digitaalisissa regeneraattoreissa tai vastaanottimissa.
Digitaaliset siirtolinjat mahdollistavat käytännössä virheettömän viestien siirron viestintäkanavilla, joiden signaali-kohinasuhdearvot ovat luokkaa 15-25 dB, riippuen koodausmenetelmästä (signaali-to-signaalin hyväksytty arvo). -kohinasuhde lähetettäessä päätelaitteesta toiseen analogisessa verkossa on 46 ja 40 dB paikallisilla ja kansainvälisillä viestintälinjoilla, mikä varmistaa digitaalisten järjestelmien kilpailukyvyn analogisiin verrattuna käytettäessä matalan vastaanoton olosuhteissa signaalitasot ja ohimenevien häiriöiden esiintyminen;
3) ohjaustietojen siirron helppous. Ohjausinformaatio on luonteeltaan pääosin digitaalista, joten se voidaan helposti liittää digitaaliseen siirtojärjestelmään. Riippumatta menetelmästä, jolla ohjausinformaatio viedään digitaaliselle polulle (aikajakoinen multipleksointi, erityisten ohjauskoodiyhdistelmien käyttöönotto), siirtojärjestelmän suhteen ohjausinformaatio osoittautuu informaatiosanomista erottumattomaksi. Sitä vastoin analogisissa lähetysjärjestelmissä on vähemmän, usein hyvin rajallisia, kykyä lähettää ohjausinformaatiota, mikä on johtanut monien erityyppisten ohjaussignaalimuotojen syntymiseen ja tarpeeseen suunnitella laitteita näiden muotojen tunnistamiseksi ja muuntamiseksi;
4) sopeutumiskyky muuntyyppisiin palveluihin. Analogisen verkon, esimerkiksi puhelinverkon, käyttö muun tyyppisen viestinnän järjestämiseen, jota ei ole tarkoitettu puheinformaation siirtoon, saattaa edellyttää erityistoimenpiteitä sopeutuakseen puhesignaalin lähetyksen olosuhteisiin (erityisesti taajuuden noudattamiseksi). taajuus jopa 4 kHz). Päinvastoin, digitaalisessa järjestelmässä kaikilla sanomilla on siirtojärjestelmässä hyväksytty standardimuoto. Näin ollen siirtojärjestelmän ei tarvitse analysoida välitettävän tiedon tyyppiä, ja se voi yleensä olla välinpitämätön sen palveleman kuorman luonteen suhteen;
5) digitaalinen signaalinkäsittely. Signaalinkäsittelyllä tarkoitetaan yleensä sellaisia signaaleja koskevia toimintoja, jotka parantavat tai muuttavat niiden ominaisuuksia. Digitaalisen signaalinkäsittelyn tärkeimmät edut ovat seuraavat:
Ohjelmoitavuus. Yhtä perusrakennetta, jossa on muuttuva algoritminen tai parametrinen kuvaus digitaalisessa muistissa, voidaan käyttää erityyppisten signaalien käsittelyyn;
Jakaminen. Yhtä digitaalista signaalinkäsittelylaitetta voidaan käyttää käsittelemään monia signaaleja tallentamalla kunkin prosessin välitulokset hajasaantimuistiin (RAM) ja käsittelemällä signaalisekvenssi jollain syklisellä aikajakotavalla;
Automaattinen ohjaus. Koska digitaalista dataa käytetään digitaalisen signaalinkäsittelylaitteen tuloissa ja lähdöissä, laitteen oikea toiminta voidaan tarkastaa normaalisti vertaamalla sen lähdössä olevaa vastetta tiettyyn muistiin tallennettuun testisekvenssiin;
Monipuolisuus. Koska digitaalinen signaalinkäsittely toteutetaan digitaalisilla logiikkapiireillä, käsittelyprosessi voi sisältää monia erilaisia toimintoja, joita ei ehkä ole mahdollista tai epäkäytännöllistä toteuttaa analogisessa muodossa.
Esimerkkejä signaalinkäsittelyyn liittyvistä ja digitaalisessa prosessoinnissa tehokkaammin toteutetuista toiminnoista ovat: tiettyjen taajuuksien havaitseminen (generointi), vahvistus (vaimennus), korjaus, suodatus, kompandointi, erilaisten viestimuotojen muuntaminen;
6) Ryhmän muodostamisen helppous. Ryhmänmuodostusmenetelmien (monikanavainen signaalinsiirto) olemus on, että eri tietolähteistä tulevat viestit yhdistetään ryhmäsignaaliksi, joka välitetään viestintälinjaa pitkin. Analogisia viestintäjärjestelmiä käytettäessä käytetään yleensä kanavien taajuusjaon (FDM) periaatetta, jossa jokaiselle järjestelmän kanavalle on järjestetty tietty osa taajuusaluetta, jonka leveys on yhtä suuri tai suurempi kuin taajuus. tilaajakanavan kaista. Digitaalisissa monikanavaisissa viestintäjärjestelmissä, jotka on yleensä rakennettu kanavien aikajaon (TDDC) periaatteelle, signaalit lähetetään vuorotellen viestintälinjaa pitkin eri viestilähteistä käyttäen lineaarisen polun täyttä taajuuskaistaa signaalien lähettämisen aikana kustakin lähteestä.
FDM-laitteet ovat yleensä kalliimpia kuin TDM-laitteet, vaikka analogia-digitaalimuunnoksen kustannukset otettaisiin huomioon. On huomattava, että ryhmäanalogisten signaalien muodostaminen TRC:llä on myös melko yksinkertaisesti toteutettu, mutta TRC:llä varustettujen analogisten järjestelmien haittana on niiden alhainen kohinansieto, joka johtuu kapeiden analogisten pulssien herkkyydestä häiriöille, vääristymille, ylikuulumiselle ja symbolienvälisille symboleille. häiriöitä;
7) luokittelun helppous. Toisin kuin analogisissa viesteissä, joiden salaus on melko työvaltainen tehtävä ja salauksen luotettavuus usein riittämätön, digitaalisen virran salauksen ja salauksen purkamisen toteuttaminen on yksinkertaisempaa ja tehokkaampaa.
Monet digitaalisen lähetyksen edut (analogiseen verrattuna) voidaan lukea myös digitaalisen tallennuksen ansioksi. Ensimmäinen näistä eduista on kyky määrittää toiston laatu tallennuksen aikana ja säilyttää tämä laatu loputtomiin kopioimalla (generoimalla) digitaalisesti tallennettua tietoa ajoittain, mikä ei ole mahdollista analogisessa tallennuksessa.
Toinen digitaalisten tallennusjärjestelmien etu on kyky käyttää huonolaatuisia (epälineaarisia) tallennusvälineitä alhaisemmalla signaali-kohinasuhteella verrattuna analogiseen mediaan. Tämän seurauksena digitaalisista toistolaitteista tulee kuluttajille taloudellisesti houkuttelevia elektronisten tuotteiden ja tallennusvälineiden kustannusten alenemisen vuoksi.
8) Äänisignaalien, erityisesti puheen, analysointi ja synteesi on laajalle levinnyt tutkimusalue, joka liittyy läheisesti puheen muuntamiseen digitaaliseen muotoon. Jotkut alhaisimmilla bittinopeuksilla toimivista puhekoodereista ja -dekoodereista sisältävät jonkin verran puhesignaalien analysointia ja synteesiä digitaalisessa muodossa.
9) korkea luotettavuus ja integrointiaste muihin laitteisiin (ensisijaisesti digitaalisiin), helppokäyttöisyys tietokoneeseen.
DSP:n käyttöönotto tapahtuu erityisen nopeasti erityyppisissä tietoliikenteessä, erityisesti langattomassa. Tällaisia työkaluja ovat automaattisten puhelinvaihteiden digitaaliset kytkimet, puheentunnistustyökalut puheohjausjärjestelmissä, puheen koodaus- ja kanavien multipleksointityökalut puhelin- ja soluradiopuhelinviestintäjärjestelmissä, kuvanpakkaustyökalut videopuheluissa ja tietojen suojaustyökalut luvattomalta käytöltä. Uusia teknisiä vaatimuksia 3G-sukupolven tietoliikennejärjestelmille ovat korkeampien taajuusalueiden käyttö (2-3 GHz), lisääntynyt kanava- ja pakettikaistanleveys sekä suuret tiedonsiirtonopeudet (jopa 2 Mbit/s). Uuden sukupolven mobiilipäätelaitteiden on tarjottava täydellinen Internet-yhteys ja mahdollisuus vaihtaa ääni-/videotietoja.
Digitaalisiin signaaliprosessoreihin (DSP) perustuvat kiihdyttimet lisäävät tietokoneen suorituskykyä suuruusluokkaa tai enemmän, ja yhdessä analogisten tulo/lähtöliitäntöjen kanssa ne tekevät PC:stä työaseman akustiikan, tutkan, televisio- ja radiolähetysten ongelmien ratkaisemiseksi, lääketiede jne. Monin tavoin puhe-, ääni- ja videoinformaation tehokkaan käsittelyn kyky DSP-pohjaisissa laitteistopiireissä mahdollisti laadullisen harppauksen tietotekniikan käytössä.
