Устройства преобразования сигналов кратко
Обновлено: 07.07.2024
Как происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой
В электронике сигналы делят на: аналоговые, дискретные и цифровые. Начнем с того, что все, что мы чувствуем, видим, слышим в большинстве своем является аналоговым сигналом, а то, что видит процессор компьютера – это цифровой сигнал. Звучит не совсем понятно, поэтому давайте разбираться с этими определениями и с тем как один вид сигналов преобразовывается в другой.
Содержание статьи
Типы сигналов
Отсюда следует, что у аналогового сигнала две особенности:
1. Непрерывность во времени.
2. Число величин сигнала стремится к бесконечности, т.е. аналоговый сигнал нельзя точно поделить на части или проградуировать, разбив шкалу на конкретные участки. Способы измерения – основаны на единице измерений, и их точность зависит лишь от цены деления шкалы, чем она меньше, тем точнее измерение.
Дискретные сигналы – это сигналы, которые представляют собой последовательность отчетов или измерений какой-либо величины. Измерения таких сигналов не непрерывны, а периодичны.
Попытаюсь объяснить. Если вы установили термометр где-нибудь он измеряет аналоговую величину – это следует из вышеописанного. Но вы, фактически следя за его показаниями, получаете дискретную информацию. Дискретный – значит отдельный.
Например, вы проснулись и узнали, сколько градусов на термометре, в следующий раз вы на него посмотрели на градусник в полдень, и третий раз вечером. Вы не знаете, с какой скоростью изменялась температура, равномерно, или резким скачком, вы знаете только данные в тот момент времени, который наблюдали.
Бит – это минимальная величина представления информации в цифровом виде, в нём может храниться только два типа значений 1 (логическая единица, высокий уровень), или 0 (логический ноль, низкий уровень).
В электронике бит информации представляется в виде низкого уровня напряжения (близкое к 0) и высокого уровня напряжения (зависит от конкретного устройства, часто совпадает с напряжением питания данного цифрового узла, типовые значения – 1.7, 3.3. 5В, 15В).
Все промежуточные значения между принятыми низким и высоким уровнем являются переходной областью и могут не обладать конкретным значением, в зависимости от схемотехники, как устройства в целом, так и внутренней схемы микроконтроллера (или любого другого цифрового устройства) могут иметь разный переходный уровень, например для 5-тивольтовой логики за ноль могут приниматься значения напряжения от 0 до 0.8В, а за единицу от 2В до 5В, при этом промежуток между 0.8 и 2В – это неопределенная зона, фактически с ее помощью отделяется ноль от единицы.
Чем более точные и ёмкие значения нужно хранить, тем больше нужно бит, приведем таблицу-пример с отображением в цифровом виде четырёх значений времени суток:
Ночь – Утро – День – Вечер
Для этого нам нужно уже 2 бита:
Аналогово-цифровое преобразование
В общем случае аналогово-цифровым преобразованием называется процесс перевода физической величины в цифровое значение. Цифровым значением является набор единиц и нолей воспринятых обрабатывающим устройством.
Такое преобразование нужно для взаимодействия цифровой техники с окружающей средой.
Он представляет собой сумму волн с различными частотами. Которые, при разложении по частотам (подробнее об этом смотрите преобразования Фурье), так или иначе, можно приблизить к похожей картинке:
Другим примером необходимости преобразования аналоговой величины в цифровую, является её измерение: электронные термометры, вольтметры, амперметры и прочие измерительные приборы взаимодействую с аналоговыми величинами.
Как происходит преобразование?
Сначала посмотрите на схему типового преобразования аналогового сигнала в цифровой и обратно. Позже мы к ней вернемся.
Фактически это сложный процесс, который состоит из двух основных этапов:
1. Дискретизация сигнала.
2. Квантование по уровню.
Дискретизация сигнала это определения промежутков времени, на которых измеряется сигнал. Чем короче эти промежутки – тем точнее измерение. Периодом дискретизации (Т) называется отрезок времени от начала считывания данных до его конца. Частота дискретизации (f) – это обратная величина:
После считывания сигнала происходит его обработка и сохранение в память.
Получается, что за время, которое считываются и обрабатываются показания сигнала, он может измениться, таким образом, происходит искажение измеряемой величины. Есть такая теорема Котельникова и из нее вытекает такое правило:
Частота дискретизации должны быть как минимум в 2 раза больше чем частота дискретизируемого сигнала.
Это скриншот из википедии, с выдержкой из теоремы.
Для определения численного значение необходимо квантование по уровню. Квант – это определенный промежуток измеряемых значений, усреднено приведенный к определенному числу.
Т.е. сигналы величиной от X1 до X2, условно приравнивается к определенному значению Xy. Это напоминает цену деления стрелочного измерительного прибора. Когда вы снимаете показания, зачастую вы их равняете по ближайшей отметке на шкале прибора.
Так и с квантованием по уровню, чем больше квантов, тем более точные измерения и тем больше знаков после запятой (сотых, тысячных и так далее значений) они могут содержать.
Точнее сказать число знаков после запятой скорее определяется разрядностью АЦП.
На картинке изображен процесс квантования сигнала с помощью одного бита информации, как я описывал выше, когда при превышении определенного предела принимается значение высокого уровня.
Количество уровней квантования определяется по формуле:
Где n — количество разрядов, N — уровень квантования.
Вот пример сигнала разбитого на большее число квантов:
Отсюда очень хорошо видно, что чем чаще снимаются значения сигнала (больше частота дискретизации), тем точнее он измеряется.
Аналогово-цифровые преобразователи
АЦП или Аналогово-цифровой преобразователь может выполняться в виде отдельного устройства или быть встроенным в микроконтроллер.
Ранее в микроконтроллеры, например семейства MCS-51, не содержали в своем составе АЦП, использовалась для этого внешняя микросхема и возникала необходимость писать подпрограмму обработки значений внешней ИМС.
Сейчас они есть в большинстве современных микроконтроллеров, например AVR AtMEGA328, который является основой большинства популярных плат Ардуино, он встроен в сам МК. На языке Arduino чтение аналоговых данных осуществляется просто – командой AnalogRead(). Хотя в микропроцессоре, который установлен в той же не менее популярной Raspberry PI его нет, так что не все так однозначно.
Фактически существует большое число вариантов аналогово-цифровых преобразователей, у каждого из которых есть свои недостатки и преимущества. Описывать которые в пределах этой статьи не имеет особого смысла, так как это большой объём материала. Рассмотрим лишь общую структуру некоторых из них.
Если говорить о современных АЦП прямого преобразования имеют следующую схему:
Отсюда видно, что вход представляет собой цепочку из компараторов, которые на выходе своем выдают сигнал при пересечении какого-то порогового сигнала. Это и есть разрядность и квантование. Кто хоть немного силен в схемотехнике, увидел этот очевидный факт.
Кто не силен, то входная цепь работает таким образом:
Urefi=(1/16, 3/16, 5/16, 7/16, 9/16, 11/16, 13/16)*Uref
В скобках через запятую указано, какую часть от общего опорного напряжения Uref подают на вход каждого входного напряжения.
Такой компаратор хорош скоростью обработки данных, все элементы входной цепи срабатывают параллельно, основная задержка этого вида АЦП формируется из задержки 1 компаратора (все же одновременно параллельно срабатывают) и задержки шифратор.
Однако есть огромный недостаток параллельных цепей – это необходимость большого числа компараторов, для получения АЦП высокой разрядности. Чтобы получить, например 8 разрядов, нужно 2^8 компараторов, а это целых 256 штук. Для десятиразрядного (в ардуино 10-разрядный АЦП, кстати, но другого типа) нужно 1024 компаратора. Судите сами о целесообразности такого варианта обработки, и где он может понадобиться.
Есть и другие виды АЦП:
Преобразование аналогового сигнала в цифровой нужно для считывания параметров с аналоговых датчиков. Есть отдельный вид цифровых датчиков, они представляют собой либо интегральные микросхемы, например DS18b20 – на его выходе уже цифровой сигнал и его можно обрабатывать любыми микроконтроллерами или микропроцессорами без необходимости применения АЦП, или аналоговый датчик на плате на которой уже размещен свой преобразователь. У каждого типа датчиков есть свои плюсы и минусы, такие как помехоустойчивость и погрешность измерений.
Знание принципов преобразование обязательно для всех кто работает с микроконтроллерами, ведь не в каждой даже современной системе встроены такие преобразователи, приходится использовать внешние микросхемы. Для примера можно привести такую плату, разработанную специально под GPIO-разъём Raspberry PI, с прецизионным АЦП на ADS1256.
Обучение программированию и созданию устройств на микроконтроллерах AVR
У электронщиков, специализирующихся на проектировании микроконтроллерных устройств, существует термин "быстрый старт " . Относится он к случаю, когда надо в короткий срок опробовать микроконтроллер и заставить его выполнять простейшие задачи.
Цель состоит в том, чтобы, не углубляясь в подробности, освоить технологию программирования и быстро получить конкретный результат. Полное представление, навыки и умения появятся позже в процессе работы.
Освоить работу с микроконтроллерами в режиме "быстрый старт", научиться их программировать и создавать различные полезные умные электронные устройства можно легко с помощью обучающих видеокурсов Максима Селиванова в которых все основные моменты разложены по полочкам.
Методика быстрого изучения принципов работы с микроконтроллерами основывается на том, что достаточно освоить базовую микросхему, чтобы затем достаточно уверенно составлять программы к другим ее разновидностям. Благодаря этому первые опыты по программировании микроконтроллеров проходят без особых затруднений. Получив базовае знания можно приступать к разработке собственных конструкций.
На данный момент у Максима Селиванова есть 4 курса по созданию устройств на микроконтроллерах, построенные по принципу от простого к сложному.
Курс для тех, кто уже знаком с основами электроники и программирования, кто знает базовые электронные компоненты, собирает простые схемы, умеет держать паяльник и желает перейти на качественно новый уровень, но постоянно откладывает этот переход из-за сложностей в освоении нового материала.
Курс замечательно подойдет и тем, кто только недавно предпринял первые попытки изучить программирование микроконтроллеров, но уже готов все бросить от того, что у него ничего не работает или работает, но не так как ему нужно (знакомо?!).
Курс будет полезен и тем, кто уже собирает простенькие (а может и не очень) схемы на микроконтроллерах, но плохо понимает суть того как микроконтроллер работает и как взаимодействует с внешними устройствами.
Курс посвящен обучению программирования микроконтроллеров на языке Си. Отличительная особенность курса - изучение языка на очень глубоком уровне. Обучение происходит на примере микроконтроллеров AVR. Но, в принципе, подойдет и для тех, кто использует другие микроконтроллеры.
Курс рассчитан на подготовленного слушателя. То есть, в курсе не рассматриваются базовые основы информатики и электроники и микроконтроллеров. Но, что бы освоить курс понадобятся минимальные знания по программированию микроконтроллеров AVR на любом языке. Знания электроники желательны, но не обязательны.
Курс идеально подойдет тем, кто только начал изучать программирование AVR микроконтроллеров на языке С и хочет углубить свои знания. Хорошо подойдет и тем, кто немного умеет программировать микроконтроллеры на других языках. И еще подойдет обычным программистам, которые хотят углубить знания в языке Си.
Этот курс для тех, кто не хочет ограничиваться в своем развитии простыми или готовыми примерами. Курс отлично подойдет тем, кому важно создание интересных устройств с полным пониманием того, как они работают. Курс хорошо подойдет и тем, кто уже знаком с программированием микроконтроллеров на языке Си и тем, кто уже давно программирует их.
Материал курса прежде всего ориентирован на практику использования. Рассматриваются следующие темы: радиочастотная идентификация, воспроизведение звука, беспроводной обмен данными, работа с цветными TFT дисплеями, сенсорным экраном, работа с файловой системой FAT SD-карты.
Дисплеи NEXTION представляют собой программируемые дисплеи с тачскрином и UART для создания самых разных интерфейсов на экране. Для программирования используется очень удобная и простая среда разработки, которая позволяет создавать даже очень сложные интерфейсы для различной электроники буквально за пару вечеров! А все команды передаются через интерфейс UART на микроконтроллер или компьютер. Материал курса составлен по принципу от простого к сложному.
Этот курс рассчитан на тех, кто хотя бы немного имеет опыта в программировании микроконтроллеров или arduino. Курс отлично подойдет и для тех, кто уже пытался изучать дисплеи Nextion . Из курса вы узнаете много новой информации, даже если думаете, что хорошо изучили дисплей!
Приближается осень, а вместе с ней наступит День знаний! Это отличная пора для новых дел, идей и начинаний и самое время для обучения. Используйте это время с пользой для прокачки своих знаний!
Полный курс обучения программированию микроконтроллеров со скидкой: Все 4 курса со скидкой
Темы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований являются достаточно важными в курсе электроники, поскольку большинство устройств, взаимодействующих с компьютером, имеют аналоговый вход/выход, а компьютер умеет обрабатывать исключительно цифровые сигналы. В этой статье я хочу поделиться с вами самыми основами таких преобразований.
Типы сигналов
- Аналоговые
- Дискретные
- Цифровые
Для того, что бы компьютер мог выполнить обработку сигнала необходимо выполнить преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую.
После обработки выполняется обратное преобразование, поскольку большинство бытовых устройств управляются аналоговыми сигналами.
Структурная схема цифровой обработки сигнала в общем виде выглядит следующим образом:
Аналого-цифровое преобразование сигнала
- Дискретизация сигнала (во времени или пространстве)
- Квантование по уровню
Процесс получения отсчёта входного сигнала должен занимать очень малую часть периода дискретизации, что бы снизить динамические ошибки преобразования, обусловленные изменением сигнала за время снятия отсчёта.
Частота дискретизации выбирается из теоремы Котельникова. В ней утверждается, что для того что бы по отсчётам сигнала можно было бы сколь угодно точно восстановить непрерывный сигнал необходимо что бы частота дискретизации не менее чем в два раза превосходила верхнюю частоту спектра дискретизируемого сигнала.
Любой сигнал имеет своё спектральное представление. Любое представление сигнала – это представление в виде суммы (или интеграла) гармонических составляющих (синусоид и косинусоид), различных частот взятых с определёнными весовыми коэффициентами (имеющими определённую амплитуду)
Для периодических сигналов это сумма, для непериодический – интеграл.
Переход к спектру сигнала осуществляется с помощью прямого преобразования Фурье.
Рассмотрим переход к спектральному представлению в виде периодической функции:
Как известно периодическая функция удовлетворяющая условию Дирихле может быть представлена рядом гармонических функций.
По формуле Эйлера любое выражение можно представить в виде
— частота первой гармоники
— частота n-ой гармоники
— круговая частота n-ой гармоники
— комплексная амплитуда гармоники, где — фазовый спектр.
Совокупность амплитуд гармоник ряда Фурье называется амплитудным спектром, а совокупность их фаз называется фазовым спектром.
Для непериодический функции , а тогда заменяется непрерывно изменяющейся частотой => сумма заменяется интегралом.
Прямое преобразование Фурье для непериодического сигнала
Таким образом спектр непериодической функции представляется суммой бесконечного количества гармонических колебаний, частоты которых расположены бесконечно близко друг к другу.
Квантование сигнала по уровню
Количество уровней квантования определяется по формуле
n — количество разрядов
N — уровень квантования
Выбор количества уровней квантования сигналов производится на основе компромиссного подхода, учитывающего с одной стороны необходимость достаточно точного представления сигнала, что требует большого числа уровней квантования, а с другой стороны количество уровней квантования должно быть меньше, что бы разрядность кода была минимальной.
На этом я закончу свою статью, что бы не перегружать читателя лишней информацией. Удачи в начинаниях!
Устройства преобразования сигналов ( УПС) осуществляют перенос спектра двоичных сигналов данных в область рабочих частот канала связи, по которому ведется передача. Модуляция осуществляется путем воздействия на один из параметров несущей - амплитуду, частоту или фазу. Соответственно различают амплитудную, частотную и фазовую модуляции. Следовательно, УПС передачи фактически представляет собой модулятор, а УПС приема - демодулятор. Устройство, выполняющее функции модулятора и демодулятора, называется модемом. [1]
Устройства преобразования сигналов ( УПС) включаются между каналом связи и аппаратурой передачи данных - абонентскими пунктами, мультиплексорами и др. В совокупности с каналом связи УПС образуют двоичный канал, позволяющий передавать однополюсные или двухполюсные сигналы постоянного тока с определенней скоростью при определенной величине искажений, возникающих в процессе передачи. Любое УПС состоит из двух частей: передающей и приемной. [2]
Устройства преобразования сигналов предназначены для формирования и приема сигналов, непосредственно передающихся по непрерывному каналу связи. В иностранной литературе УПС часто называют модемами. Поскольку на входе УПС передатчика и выходе УПС приемника присутствуют взаимосвязанные последовательности дискретных сигналов, часть СПДС между входом УПС Прд и выходом УПС Прм ( стык С2) образует дискретный канал. [3]
Устройство преобразования сигнала , У ПС - устройство, обеспечивающее прямое и / или обратное преобразование сигналов данных в сигналы, пригодные для передачи по каналу связи. [4]
Устройство преобразования сигналов за счет амплитудной и относительной фазовой модуляции с частично подавленной одной боковой полосой АМ-ОФМ-ОБП обеспечивает передачу группового сигнала по каналу ТЧ со скоростью 5ГР 9600 бит / с. Тракт приема УПС содержит согласующее устройство ( СУ), амплитудно-частотный корректор ( АЧК), Ус с АРУ, ПСС ( БМ, ПФ), синхронный детектор ( СД), адаптивный корректор МСИ ( АКМИ), декодер-формирователь ( ДкФ), двух-петлевую систему ФАПЧ. Общим в УПС является ГГО. [6]
Устройство преобразования сигналов ( УПС) используется для телеграфных линий связи и осуществляет посылки последовательностей токовых импульсов со скоростью, определяемой пропускной способностью используемых телеграфных линии связи. [7]
Устройство преобразования сигналов ( модем ЕС-8010) преобразует дискретные сигналы двоичной информации в сигнал, пригодный для передачи по стандартному каналу ТЧ. Для скорости 2400 бит / с используется метод двукратной относительной фазовой модуляции, для 600 и 1200 бит / с - метод однократной относительной фазовой модуляции. На скорости 75 бит / с используется метод частотной модуляции. [8]
Устройство преобразования сигналов эксплуатируется при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 С. [9]
Устройство преобразования сигналов УПС служит для согласования пара-метров сигналов абонентского пункта с характеристиками канала. Если для передачи данных используется стандартный канал ТЧ, то УПС представляет собой модем, преобразующий сигналы постоянного тока в сигналы переменного тока на передаче и наоборот - на приеме. Модемы абонентских пунктов используют частотную или фазовую модуляцию сигналов несущей частоты. При использовании телеграфного канала или физической соединительной линии модуляция и демодуляция становятся не нужны, так как сигналы постоянного тока могут быть переданы непосредственно. Функции УПС сводятся к преобразованию амплитуды сигнала. [11]
Устройством преобразования сигналов ( УПС) называют часть оконечной установки передачи данных, которая осуществляет преобразование сигналов в вид, пригодный для их передачи по каналам связи и обратное преобразование сигналов, поступающих из каналов связи. [13]
Устройством преобразования сигналов УПС импульсы тока от ФП приводятся к виду, удобному для передачи, и через выходное устройство Вых У направляются в канал связи. [14]
Внимание Скидка 50% на курсы! Спешите подать
заявку
Профессиональной переподготовки 30 курсов от 6900 руб.
Курсы для всех от 3000 руб. от 1500 руб.
Повышение квалификации 36 курсов от 1500 руб.
Лицензия №037267 от 17.03.2016 г.
выдана департаментом образования г. Москвы
Устройства преобразования сигналов
УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Развитие вычислительных сетей потребовало передачи при межмашинном обмене
данными больших объемов цифровой информации с высокой скоростью и верностью.
Именно поэтому возникла проблема проектирования средств организации каналов
передачи данных эффективно использующих пропускную способность существующих
непрерывных каналов электросвязи и базирующихся на современной технике и
технологии цифровых интегральных схем.
Базовые функции по согласованию источников и приемников данных с непрерывными
частотно-ограниченными каналами возложена на устройства преобразования сигналов
(УПС), которые в значительной мере определяют такие характеристики цифровых
каналов, как скорость и верность. Поэтому разработка УПС, обеспечивающих
требуемые информационные характеристики систем передачи сигналов данных между
территориально удаленными оконечными пунктами, является одной из актуальных
задач, входящих в комплекс проблем технического обеспечения межмашинного обмена
информацией в вычислительных сетях.
УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Основной задачей создания УПС было сделать такой “переводчик”, который позволил
бы преобразовывать цифровой сигнал, более понятный ЭВМ или терминалу, в
используемый в телеграфных, телефонных и некоторых других каналах связи
Когда устройства ООД ( Оконечное Оборудование Данных - им может быть ЭВМ,
терминал и пр.) обмениваются данными друг с другом с использованием, например,
телефонной линии, сигнал должен приспособиться к ориентированному на речь
аналоговому миру. Однако устройства ООД взаимодействуют посредством цифровых (
дискретных ) сигналов. Форма цифрового сигнала существенно отличается от формы
аналогового сигнала. Сходство состоит в том, что сигнал непрерывен, повторяет
самого себя и периодичен, но он очень отличается тем, что дискретен - изменения
состояния (уровня электрического напряжения) очень резкие. ЭВМ и терминалы
используют цифровые, двоичные формы, поскольку полупроводниковые транзисторы в
своей основе - дискретные приборы с двумя состояниями. Цифровая передача
реализована в настоящее время во многих системах, к примеру - в локальных сетях,
где машины не удалены на большое расстояние, и есть возможность связать их общей
шиной. Также она широ
ко используется при непосредственной связи между компьютерами через
асинхронные порты (так называемые нульмодемы ). Цифровая передача име
ет ряд явных преимуществ по сравнению с аналоговыми системами связи. Однако
аналоговые каналы все еще доминируют в местных системах подключения устройств
ООД к каналам телефонных служб.
Различают несколько типов УПС :
Устройства преобразования сигналов телеграфного типа;
Устройства преобразования сигналов низкого уровня;
Автовызывные устройства (АВУ),
а также, возможно, некоторые другие, специфические, устройства.
В реферате более подробно рассмотрены наиболее известные и часто используемые из
них - модемы, а также автовызывные устройства, как возможное (и весьма ценное)
дополнение (а для самых современных модемов - неотъемлемая часть)
В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьютера. Установив
модем на свой компьютер, вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш
компьютер превращается из обособленного компьютера в звено глобальной сети.
Модем позволит вам, не выходя из дома, получить доступ к базам данных, которые
BBS (электронной доске объявлений), доступной другим пользователям, скопировать
с той же BBS интересующие вас файлы, интегрировать домашний компьютер в сеть
вашего офиса, при этом (не считая низкой скорости обмена данными) создается
полное ощущение работы в сети офиса. Кроме того, воспользовавшись глобальными
сетями ( RelCom, FidoNet ) можно принимать и посылать электронные письма не
только внутри города, но фактически в любой конец земного шара. Глобальные сети
дают возможность не только обмениваться почтой, но и участвовать во всевозможных
Модем (модулятор-демодулятор) является устройством, преобразующим
последовательные цифровые сигналы в аналоговые сигналы и наоборот.
Иначе говоря, модем обеспечивает цифровой/аналоговый интерфейс, позволяющий двум
устройствам общаться друг с другом посредством телефонной сети. Он изменяет либо
амплитуду, либо частоту или фазу , чтобы представить цифровые данные в виде
Чтобы быть точным, определение модуляции таково: это модификация частоты для
представления данных . Эта частота называется несущей частотой . Данные, которые
модулируют несущую (то есть данные, передаваемые терминалом или ЭВМ) называются
модулирующим сигналом . Термин “модулирующий” относится обычно к
Модем видоизменяет сигнал несущей (амплитуду, частоту, или фазу) для того, чтобы
он мог нести модулирующий сигнал.
Модем с амплитудной модуляцией ( АМ-модем ) меняет амплитуду своей несущей в
соответствии с последовательностью битов, которые должны быть переданы. Обычно
более высокая амплитуда представляет ноль, а более низкая - единицу. Более
распространенный модем - это ЧМмодем (модем с частотной модуляцией ).Здесь
амплитуда сохраняется постоянной, а меняется частота. Двоичная единица
представлена одной частотой, а двоичный ноль - другой частотой. Еще один тип
модемов - это ФМмодем (модем с фазовой модуляцией). Этот модем, для того, чтобы
представить изменение с на или с на, резко меняет фазу сигнала.
Организации по стандартизации используют общепринятые аббревиатуры АПД (DCE) для
модема и ООД (DTE) для ЭВМ, терминала или любого другого устройства отображения,
подключенного к модему.
2. В обозначениях организаций по стандартам каждый проводник в многопроводном
цифровом интерфейсе называется “цепью обмена”. “Цепь обмена” используется для
передачи данных, управления и синхронизации.
Работу модема можно легче представить, если рассматривать модулятор и
демодулятор, составляющие в модеме одно целое, в виде отдельных устройств. Будем
рассматривать широко известное и простое двухпроводное соединение ( также
существует 4проводное соединение этот тип соединения используют, например, на
При подключении модема к двухпроводной линии необходимо два провода подключить
сразу и к линейному выходу модема (модулятору), и к линейному входу
(демодулятору). Они подключаются не параллельно, а через гибридный
трансформатор. В идеальном гибридном трансформа
торе аналоговые сигналы из модулятора проходят через трансформатор в
двухпроводную линию, а аналоговые сигналы из линии проходят через трансформатор
в демодулятор. Однако в реальном гибридном трансформаторе возникает обратная
связь в форме слабых аналоговых сигналов от модулятора к демодулятору. Гибридный
трансформатор является частью модема. Два провода выводятся наружу в виде
двухконтактной колодки или двухжильного шнура и могут быть подключены
непосредственно к телефонной розетке.
4.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБОРУДОВАНИИ
Простейшей сетью, в которой используются модемы, является двухточечный канал, в
котором два модема соединены с помощью одной линии связи. В примере “канал”
соединяет ООДЭВМ с ООДтерминалом, в то время, как “линия” соединяет АПДмодем с
другим АПД-модемом. Поэтому “канал” состоит из “линии” и двух модемов.
При выборе модема важное значение имеет тип связи, обеспечиваемый комбинацией
модема с линией. Дуплексный канал позволяет передавать одновременно
последовательные данные в обоих направлениях, в то время, как полудуплексный - в
каждый момент времени только в одном из двух.
Существует также симплексный канал, где данные передаются всегда только в одном
направлении. Передаваться могут отдельные знаки, блоки данных или
последовательности битов/знаков, используемые в протоколах канала данных.
При скоростях передачи до 20 Кбит/с большинство модемов используют интерфейс
V.24/V.28 МККТТ (или, аналогичный, RS232C ) осуществляемый с помощью
25контактного гнездового разъема на задней стенке модема. При скоростях передачи
от 48 до 68 Кбит/с требуются широкополосные модемы, которые используют интерфейс
V.35 МККТТ, осуществляемый с помощью 34контактного разъема на задней стенке
4.2. О синхронизации
При скоростях передачи до 20 Кбит/с используются три основных типа модемов:
Асинхронный модем (только для асинхронной передачи).
Эти модемы являются низкоскоростными и работают в режиме асинхронной
старт-стопной позначной передачи. Они не генерируют сигналов синхронизации.
Кстати, это именно те модемы которые мы привыкли видеть возле своих PC, ведь все
COM-порты персональных компьютеров, отвечающие стандарту RS232C, асинхронные.
Синхронные модемы (для синхронной передачи).
Эти модемы работают в режиме синхронной блоковой передачи и генерируют сигналы
синхронизации. Чаще используются на больших машинах.
Асинхронно-синхронные модемы (для асинхронной и синхронной передачи).
Эти синхронные модемы при использовании специальных форматов
знаков могут работать в режиме асинхронной стартстопной передачи данных. Общее
число бит в стартстопном знаке должно быть от 8 до 1.Модем удаляет стартстопные
биты перед передачей и восстанавливает их после приема. Модемы этого типа
генерируют сигналы синхронизации и имеют встроенный асинхронно-синхронный
Асинхронные модемы могут работать с любой скоростью передачи в пределах
установленных для них скоростей. Синхронный и асинхронно-синхронный модемы могут
работать только с фиксированными скоростями передачи.
4.3. Модемы с коррекцией ошибок.
Чтобы избежать ошибок, возникающих вследствие шумов в линии, используются:
асинхронные модемы для двухточечной связи, которые обеспечивают отдельный
асинхронныйканал с коррекцией ошибок. Они используют протокол типа ARQ и
хранят в буферной памяти переданные данные до тех пор, пока не получат
подтверждение или запрос на повторную передачу от принимающего модема.
синхронные модемы, работающие со скоростями от 9600 до 9200 бит/с,
использующие “ перекрестную модуляцию ” для прямой коррекции ошибок синхронных
данных. Эта модуляция основана на использовании защитной системы чередующихся
(перекрестных) избыточных кодов в потоке передаваемой информации. Избыточные
коды позволяют приемному устройству выбрать те данные, которые наиболее точно
соответствуют переданным оригиналам.
4.4. Устройства сжатия данных
Имеющиеся устройства сжатия данных выполнены в виде отдельных блоков или
встроены в синхронные модемы. Они используют адаптивные алгоритмы для сжатия
данных перед передачей и восстановления после приема. Они могут работать с
байт-ориентированными или с бит-ориентированными синхронными протоколами или с
асинхронными данными. Степень сжатия лежит в пределах от ½ до /3. Например, 9200
бит/с могут быть посланы (или приняты) модемом, работающим со скоростью 9600
4.5. Автовызывные устройства
Ручной метод установки соединения при передаче данных через телефонную сеть
общего пользования заключается в том, что первый абонент вручную набирает номер
телефона второго человека. Он, в свою очередь, отвечает на вызов, снимая
телефонную трубку, после чего, связь между этими абонентами считается
установленной. После словесного удостоверения, что связь установлена правильно,
оба человека нажимают кнопки “данные” на своих телефонных аппаратах (или
модемах), чтобы включить модемы в линию ТФОП.
Вместо набора телефонного номера вручную при установке соединения для передачи
данных может быть использована ЭВМ, автоматически набирающая нужный номер. Это
называется операцией автовызова, которая до недавних пор требовала специального
программного обеспечения и оборудования.
Оборудование состояло из специального интерфейса ЭВМ ( интерфейс автовызова
V.25) и отдельного устройства автовызова, подключенного, как показано на.
Ситуация с АВУ изменилась после появления модемов с возможностью автовызова .
ЭВМ, подключенная к одному из таких модемов, использует единственный интерфейс
V.24/V.28 (RS232C) и для оперативного автовызова, и для передачи данных. Первые
модемы с автовызовом были асинхронными и использовали процедуры для автовызова,
предложенные поставщиками модемов. Новая рекомендация V.25 bis стандартизует
процедуру автовызова для асинхронно-синхронных модемов с возможностью
Некоторые синхронные модемы содержат встроенную схему автоматического вызова,
которая устанавливает дополнительное соединение через ТФОП с целью
резервирования. Процедура включается при обнаружении модемом повреждения в
линии. Эта операция называется операцией автовосстановления .
Для окончательного установления связи между машинами, оборудование в месте
назначения обычно пересылает автоматический ответ на автовызов со стороны
В заключение можно сказать, что уже сейчас появились современные
многофункциональные модемы, которые объединяют в себе практически все достижения
в области компьютерной связи. Характерным примером такого принципиально нового
подхода могут служить довольно мощные и совершенные модемы американской фирмы
ZyXEL - одного из мировых лидеров в производстве средств коммуникации. Типичный
модем ZyXEL - интеллектуальный (то есть практически полностью контролируемый и
управляемый компьютером, и заодно умеющий определять наиболее оптимальную
скорость обмена данными перед сеансом связи во избежание ошибок, которые могут
возникнуть при слишком большой скорости передачи из-за случайных помех на
линии), большой диапазон допустимых скоростей обмена, а также применение техники
сжатия позволяет считать этот модем наиболее быстрым и универсальным.
Одновременно с этим наличие определенных внутренних устройств и различных
обслуживающих программ обеспечивает возможность использования модема ZyXEL и в
качестве факса, и в качестве автоответчика(на плате имеется встроенный динамик),
и даже в качестве определителя номера. Одним словом, модемы постепенно
превращаются из обычных УПС в маленькие, но мощные рабочие станции на телефонных
Читайте также: