Дискретные сигналы. Возможные состояния. Измеримые параметры.
Дискретные сигналы
Дискретные (цифровые) сигналы имеют два возможных состояния – «включено» (высокий уровень напряжения, состояние «истина») и «выключено» (низкий уровень напряжения, состояние «ложь»). В современной технике дискретные сигналы часто представлены сигналами транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ-сигналы). Технические условия ТТЛ сигналов определяют уровень напряжения от 0 до 0.8 вольт как «низкий», а уровень напряжения от 2 до 5 вольт как «высокий». Большинство цифровых устройств принимают любой TTЛ-совместимый сигнал.
Информация в дискретном сигнале
В дискретном сигнале можно измерить только два параметра: состояние (уровень) и скорость изменения.
Состояние — Цифровой сигнал имеет два возможных состояния (уровня): «включено» и «выключено». Поэтому один из возможных для измерения параметров – это проверка состояния: «включено» или «выключено».
Частота (скорость изменения) — Состояние цифрового сигнала также может изменяться со временем. Поэтому другой измеримый параметр – это скорость изменения состояний сигнала с течением времени.
Параметр системы сбора данных – разрешающая способность и шаг дискретизации.
Разрешающая способность
Разрешающая способность характеризуется шагом дискретизации. Шаг дискретизации – наименьшее изменение сигнала, которое может обнаружить измерительная система.
Шаг дискретизации вычисляется по следующей формуле:
Шаг дискретизации |
= |
диапазон напряжений |
(усиление×2разрядность в битах) |
Чем меньше шаг дискретизации, тем более точно DAQ устройство может представить сигнал. Формула подтверждает то, что мы уже обсудили при разговоре о разрешении, рабочем диапазоне и усилении:
•Большая разрядность = меньший шаг дискретизации = более точное представление сигнала
•Большее усиление = меньший шаг дискретизации = более точное представление сигнала
•Больший рабочий диапазон = больший шаг дискретизации = менее точное представление сигнала
Определение шага дискретизации играет важную роль при выборе устройства сбора данных. Например, 12-битовое устройство с рабочим диапазоном от 0 до 10 вольт и единичным усилением фиксирует изменение напряжения на 2.4 мВ, в то время как то же устройство с рабочим диапазоном от -10 до 10 вольт сможет зафиксировать изменение на 4.8 мВ.
диапазон напряжений |
= |
10 |
= |
2.4 мВ |
20 |
= |
4.8 мВ |
(усиление×2разрядность) |
1×212 |
1×212 |
Преимущества использования аналоговых триггеров.
Большинство устройств сбора данных поддерживают использование аналоговых триггеров.
Аналоговые триггеры не требуют больших вычислительных ресурсов.
Аналоговые триггеры по фронту
Аналоговый триггер по фронту срабатывает, когда аналоговый сигнал удовлетворяет поставленному вами условию, такому как уровень сигнала и нарастающий/спадающий фронт сигнала. Когда измерительное устройство распознает триггерное условие, оно выполняет действие, которое вы соотнесли с триггером, такое как запуск измерения или запоминание номера выборки, полученной в момент возникновения триггерного события. Например, рассмотрим устройство, следящее за температурой в системе. Если вы хотите начать сбор данных, когда температура возрастет до 50 C, настройте так, чтобы аналоговый триггер возник, когда сигнал с датчика температуры будет иметь нарастающий фронт и уровень напряжения соответствовать 50 C. Следующая иллюстрация показывает триггерное событие при нарастающем фронте и уровне 2.7 вольт.
Аналоговый триггер по двум фронтам
Аналоговый триггер по двум фронтам (analog window trigger) возникает, когда аналоговый сигнал входит или выходит из диапазона, заданного двумя уровнями напряжений. Задать уровни напряжений можно, определяя верхнее и нижнее значения (window top/bottom value). На следующем рисунке показано, как при помощи триггера получаются данные, когда сигнал входит в заданный диапазон.
