Elektrický signál je elektrický množství , jehož změna v průběhu času předává informace ze zdroje do místa určení .
Elektrická veličina uvažovaná pro přenos a zpracování signálu může být přímo potenciální rozdíl nebo intenzita elektrického proudu ; nebo také modulace podle amplitudy , frekvence nebo fáze periodické variace těchto veličin, které se označuje jako nosič ; v komunikaci digitální pomocí modemu řídí pravidla modulace, aby lépe obsadila přidělenou šířku pásma .
Komunikace ve vzdálenosti stejného řádu nebo větší než minimální vlnová délka signálu vyžaduje pozornost teorii přenosových vedení .
Elektrické signály se obecně liší podle povahy informací, které přenášejí.
Morseova , vynalezený v roce 1832, spojuje se sekvencí kolísání v čase logického signálu symbol, odebraného ze seznamu 54 možných. Představuje tedy první digitální elektrický signál.
V opačném případě,
Na druhé straně může signál přenášet buď spojitou nebo diskrétní informaci. V současné době, i když existují diskrétní analogové signály a spojité digitální signály, existují většinou spojité analogové signály - s výraznou výjimkou analogového video obrazu, který je diskrétní a synchronní - a signály diskrétní digitální.
Konverze spojitého signálu na diskrétní signál se provádí vzorkováním , kde se v pravidelných intervalech zvyšuje okamžitá hodnota signálu, následovaná kvantizací , díky které je tato hodnota nejvhodnější z možných hodnot a kódování , který transformuje tuto hodnotu do uspořádání logických hodnot.
pokračoval | diskrétní | |
---|---|---|
Analogový signál | Signál ze snímače nebo senzoru (např. Mikrofonu ). | Signál jasu bodu v analogovém videu . |
Logický signál | Signál z ovládacího tlačítka spínače dálkového ovládání v elektrické instalaci. Hodinový signál. | Signály synchronního logického systému. |
Digitální signál | Signál z enkodérového kola , optický snímač polohy. | Analogové signály převedené na digitální signály. |
Celý signál je často rozdělen na několik komponent, které lze buď přenášet paralelně na několika kanálech, nebo je kombinovat multiplexováním do složeného signálu.
Příklad složených signálů:Lze uvažovat, že digitální signál je složen z logických signálů přenášených buď současně, nebo postupně, přičemž každý představuje bit digitální informace, kterou nese.
V elektronice se často používají signály, které přenášejí velmi malé množství informací, dokonale známých, aby se ověřila funkčnost obvodů.
U analogových signálů umožňuje sinusový signál mnoho měření; čtvercové , trojúhelníkové a pilovité signály mohou být také užitečné. Automatizované analytické systémy často používají chirp .
Vzor pruhů nebo jiných složitějších vzorů používaných pro testovací sadu všech kanálů kompozitního televizního signálu.
V síťových výpočtech je ping testovacím signálem, který nevysílá nic jiného než požadavek na odpověď ze vzdáleného počítače.
Analogové elektrické signály nejčastěji odrážejí kolísání fyzikálních veličin, například teploty nebo akustického tlaku . Z měničů nebo senzorů provádí zpracování, obvykle co nejlineárnější , původní velikost na elektrický signál.
Matematické modely, které zohledňují analogové signály, berou v úvahu hodnoty definované přes množinu reálných čísel, od minus nekonečna po plus nekonečno, s nekonečnou časovou přesností a v nekonečném čase. Skutečné elektrické signály, které procházejí hardwarovými zařízeními, jsou nutně omezené
Kromě toho jsou všechny skutečné analogové signály ovlivněny šumem pozadí . Poměr signálu k šumu je jedním z indikátorů kvality přenosu spolu s celkovou mírou harmonického zkreslení a intermodulací .
Nejjednodušší z hodinových signálů označuje okamžik spuštění přechodem mezi dvěma úrovněmi. Doba náběhu (nebo pádu) tohoto kroku je hlavní charakteristikou signálu.
V analogové televizi se pro synchronizaci používá složený signál černého obrazu.
Normy musí definovat elektrická napětí nebo přechody odpovídající hodnotě true nebo 1 a hodnotě false nebo 0.
Příklady:Charakteristiky obvodů indikují fan-out , to znamená jejich kapacitu dodávat nebo absorbovat proud, aby na svém výstupu udržovaly napětí odpovídající hodnotě, kterou musí přenášet. Složení obvodů s CMOS a TTL vyžaduje úpravy, aby se zabránilo mezilehlým úrovním, jejichž význam není znám.
Kódování linky se týká sériových přenosových signálů a nejčastěji využívá obvody rozhraní.
Může být přenášen digitální elektrický signál
Digitální elektrický signál je charakterizován rychlostí vyjádřenou v bitech za sekundu.
U sériových linek se hodinový signál obvykle přenáší současně s daty (například Manchesterské kódování ).
Často vysíláme více bitů, než je nutné,
Ke zvýšení přenosové rychlosti se používají složité protokoly modemu, které vytvářejí několik kanálů na stejném kabelu a co nejvíce využívají jejich analogovou šířku pásma.
Myšlenka využití elektrické energie pro přenos signálů těsně po jeho odhalení na počátku XVII th století . V roce 1774 vynalezl Georges-Louis Le Sage telegraf běžící na statickou elektřinu s dvaceti čtyřmi vodiči paralelně. Vynález elektrické baterie od Volty a elektromagnetu od Françoise Araga umožní vývoj telegrafu, který se oslnivě vyvíjí od roku 1840 se systémem Samuela Morseho , který používá sériový digitální signál a již není paralelní jako jeho předchůdci . Bezdrátová telegrafie, s vysokofrekvenční nosič přerušeno, se vyvíjí z práce Guglielmo Marconi v prvních letech XX -tého století . Telefon, který Alexander Graham Bell vynalezl v roce 1876 označil vzhled analogový elektrický signál. Četné logické signály jsou vyvíjeny ze signálu telefonního hovoru pro vstupní dveře a další podobné aplikace, zdokonalené v indikačních panelech. Je to současně datum vynálezu hodinového signálu, který synchronizuje číselníky distribuované ve městě nebo podél železniční trati, a prvních automatů , které zpracovávají logické signály, s použitím pravidel booleovské algebry .
Vynález triódy umožňující zesílení signálu umožňuje vývoj telefonu na velké vzdálenosti a vzhled zvukového vysílání od roku 1920.
Je v druhé polovině XX tého století vývoj v elektronice umožňuje konverzi analogového signálu na digitální signály, na základě teoretických úvah o Harry Nyquist a Claude Shannon , jehož věta upravuje vzorkování signálu před jeho kvantifikace .