Sisteme de achiziții și interfețe

1. Semnale analogice si numerice(digitale)

În domeniul telecomunicațiilor, procesării semnalelor, sau mai general în electricitate și electronică, un semnal este orice cantitate care variază în timp sau spațiu. În lumea fizică, orice cantitate măsurabilă în timp sau spațiu poate fi luată drept semnal. Într-o societate complexă, orice set de informații umane sau date de calculator pot fi de asemenea considerate semnale.

Câteva definiții

În teoria informației, un semnal este un mesaj codificat, adică, secvența din starea comunicației care codează un mesaj.

Într-un sistem de comunicație, un emitor codează un mesaj într-un semnal care este transmis unui receptor prin canalul de comunicație. De exemplu, când vorbim la telefon, sunetele sunt convertite în semnale electrice, care sunt transmise spre receptor prin fire, iar receptorul le reconvertește în sunete.

În rețeaua de telefonie, un semnal se referă mai de grabă la numărul de telefon sau altă informație digitală de control decât la semnalul prin voce.

Semnalele pot fi clasificate în mai multe feluri. Cel mai uzual mod de clasificare este cel dintre spațiile discrete și cele continue peste care sunt definite funcțiile, de exemplu, domeniile discrete sau continue ale timpului. Semnalele discrete în timp sunt adesea numite în alte domenii serii de timp. Semnalele continue în timp sunt considerate semnale continue chiar dacă funcția semnalului nu este continuă; un exemplu fiind acela al semnalelor undelor pătratice.

O a doua deosebire importantă este cea dintre valorile discrete și cele continue. Semnalele digitale sunt câteodată definite ca secvență de valori discrete ale cantităților, care pot fi sau nu derivate din procesele fizice de valori continue. În primul caz, un semnal care este generat prin metoda de medie a modulației digitate este considerat drept convertor dintr-un semnal analogic, în timp ce al doilea caz este considerat ca un semnal digital.

Mai puțin formal decât deosebirile teoretice de mai sus, în practică se întâlnesc două tipuri principale de semnale analogic și digital. Pe scurt, diferența dintre ele este că semnalele digitale sunt discrete și cuantificate, în timp ce semnalele analoagice nu posedă acestă proprietate.

Discretizarea

Una din deosebirile fundamentale dintre diferitele tipuri de semnale este cea dintre semnalele discrete și continue. În abstractizarea matematică, domeniul semnalelor continue în timp conține un set de numere reale, în timp ce domeniul semnalelor discrete în timp conține o serie de numere întregi, iar ceea ce reprezintă acești întregi depinde de natura semnalului.

Adesea semnalele digitale se nasc prin reducerea semnalelor continue la cele discrete. De exemplu, semnalul audio constă dintr-o continuă fluctuație a tensiunii pe o linie care poate fi digitizat printr-un convertor analogic-numeric, în care circuitul va citi nivelul tensiunii pe linie din timp în timp. Rezultă un sir de numere care sunt stocate ca valori digitale de semnal discret în timp. Calculatoarele precum și alte sisteme digitale sunt limitate la a lucra cu semnale discrete.

Cuantificarea

Dacă un semnal este reprezentat ca o secvență de numere, este imposibil de a menține o precizie înaltă arbitrară, deoarece fiecare număr din secvență trebuie să aibă un număr finit de cifre. Rezultă că valorile unui astfel de semnal sunt limitate la o serie finită de cifre. Cu alte cuvinte, semnalul este cuantificat.

Forma sub care se prezintă semnalele depinde de natura mărimii și de scopul în care folosim semnalul. Din punctul de vedere al continuității în timp și în valori, folosim două variante:

- Semnal analogic (continuu în timp și în valori)

- Semnal numeric (discontinuu în timp și în valori, se mai numește semnal în timp discret și cu valori discrete. Semnalul în timp discret se mai numește semnal eșantionat).

Modelul matematic al semnalului analogic este o aplicație pe mulțimea numerelor reale, cu valori în mulțimea numerelor reale (sau un interval de numere reale). În figura 1 apare înregistrarea fotografică a unui semnal de pe ecranul osciloscopului. Este un semnal analogic. Semnalul acustic care sosește la un microfon, semnalul electric pe care îl produce microfonul, poziția acului unui instrument de măsură cu ac, semnalul captat de antena unui receptor radio, semnalul electric produs de o cameră video analogică, semnalul afișat de tubul catodic al unui televizor, timpul indicat de un ceasornic mecanic - toate sînt semnale analogice, fiind continue în timp și în valori.

Noțiunea de semnal este o noțiune centrală în electronică și telecomunicații. Întrucît am arătat că electronica este o tehnologie a prelucrării informației, apare întrebarea: cine conține și transportă informația? Răspunsul electroniștilor: semnalele.

Un semnal este o mărime fizică purtătoare de informație. Cel mai adesea, este o funcție scalară de variabila timp, ca în exemplele uzuale următoare:

- Tensiunea sau curentul furnizate de un traductor de temperatură

- Tensiunea de la intrarea unui amplificator de putere

- Tensiunea de la ieșirea modulului tuner radio

- Tensiunea de la bornele microfonului

- Cîmpul electromagnetic produs în antena telefonului mobil (la emisie sau la recepție)

- Poziția acului la un aparat indicator cu ac

- Presiunea aerului în sistemele pneumatice de măsurare și comandă a proceselor (se folosește în mediile cu potențial de explozie)

- Poziția deschis-închis a releului electromagnetic cu care se comandă funcționarea centralei termice

- Succesiunea de valori afișate de ecranul unui voltmetru digital (numeric)