14 Өлшеуіш ақпараттың берілісі

14.1 Өлшеуіш ақпарат берілісінің негізгі принциптері.

Зерттеу объектісінің өлшеуіш ақпаратын тұтынушыдан едәуір алыстаған кезде бұл ақпаратты байланыс арқылы беру қажет. Байланыс арнамен келесідегіде көрсетілген дабылдарды түрлендіретін құрылғылар жасайды:

- модуляция;

- дискредитация (квантты);

- кодтау.

Анықталған түрде бейнеленген ақпарат – хабар болып табылады. Ақпараты бар сигнал үзіліссіз немесе дискретті болуы мүмкін.

Ақпараттың кез-келген берілу әдісінде хабар алудың бірмәнділігін қамтамасыз етілудің және байланыс арнасында пайда болған әртүрлі себептерден өзгерден өзгерулерге төзімділігіне ие болу қажет.

Сигналдар келесі түрлерге бөлінеді:

1) Параметр және уақыт бойынша үзіліссіз дабылдар.Олар интенсивтілік (ток немесе кернеу), немесе модулирленген гармоникалық ауытқулар (амплитуда, жиілік, фаза).

2) Параметр бойынша үзіліссіз, уақыт бойынша дискретті. Ол импульсты модулирленген сигналдар.

3) Уақыт және параметр бойынша дискретті.

Уақыт бойынша арқалаушы сигналының бір немесе бірнеше параметрлері берілетін ақпаратқа сәйкес өзгеру үрдісін модуляция деп түсінеміз.

Арна байланысын параметрлердің тұрақтылық мәніне қатаң талап қойғандықтан, интенсивтілік сигналдары тек қана қысқа ұзындықты өткізгішті байланыс арналарында қолданады.

Әдетте импульстердің тізбектілігінен немесе гормоникалық көлбеулердің модуляциясымен қалыптасатын сигналдарды пайдаланады.

АӨТ-да үзіліссіз өлшемді дискретизациясы кеңінен қолданылады. Дискретизация денгеймен немесе уақытпен жасалады.

Деңгей бойынша дискретизациясы өлшеулер нәтижелері сан түрінде (цифрлы өлшеуіш құрылғылары мен жүйелерінде) берілгенде жасалады.

Уақыт бойынша дискретизация цифрлі өлшеуіш аспаптарда, ақпарат берілістің бір арнасына кезектесіп қосылған өлшеуіш ақпаратты жүйелерде жасалады.

Бір физикалық жүйенің жағдайын басқа физикалық жүйе жағдайы арқылы бейнелуін кодтау деп түсінеді. Бұл үрдістің мақсаты – дискреттік хабардағы ақпараттың берілуі және сақталуы.

Ақпаратты өлшеуіш техникада кодтау цифрлы өлшеуіш аспаптарда және жүйелерде қолданады. Олар өлшеуіш ақпаратты қабылдаушыға немесе ЭЕМ енгізуіне ыңғайлы түрде болуы үшін және байланыс арналары арқылы беріліс үшін қажет.Кодтау жоғарғы бөгеттөзімділік берілісің,сақталуын және ақпаратты өңдеуді қамтамасыз етеді. Осындай кодтарды қолдану тек қателерді тауып қана емес сонымен қатар ақпараттың берілгенде, оларды түзетуді қамтамасыздандырады.Байланыс арнасының зор мүмкіндіктерін анықтау үшін өткізгіштік қабілет ұғымы қолданылады ол келесі формуламен өрнектеледі:

;

мұндағы: I_Р – Т₀уақыт аралығында нақты берілетін ақпарат саны.

Арнаның нақты өткізгіштік қабілеті берілістін нақты мәнін ескере отырып анықталуы мүмкін.

Бірақ өндірісті ақпарат көзімен арнаның өткізгіштік қабілеті келісілуі – ең маңызды мақсат болып табылады.

14.2 Гармоникалық сигналдың модуляциясы.

Тәжірбие жүзінде гормоникалық ауытқу модуляциясымен қалыптасатын сигналдарқолданады.Бұл жағдайда ақпарат тасушылар ток пен кернеу болады, ал модуляция параметрі – оның амплитудасы, жиілігі немесе фаза.

Сол себептен, амплитудалы және бұрыштың модуляцияларына бөлінеді. Бұрышты модуляция жиілікті және фазалы (ЖМ және ФМ) депбөлінеді.Жилікті және фазалы модуляциялардың сипаты жилік өзгергенде, фаза өзгереді және керісінше. Лездік фазалық уақытында екеуінің арасындағы айырмашылықтын өзгеру сипаты бірдей модулирленген функциясы болып ьтабылады. Гармоникалық модуляция келесі жетістіктермен қамтамасыздандырады:

- берілетін сигналдың арнаның жиілікті сипатымен спектрдің келістірілуі;

- бір арнадан жабылатын спектлері бар, бірнеше ақпаратты сигналдардың бір сәтті берілісі қажет болғанда бірнеше сигналдардың спектрлерінің бөлінуі.

Модуляция кезінде, тасушы сигнал болып гормоникалық сигнал болса онда ақпаратты сигналдың спектрі өзгереді. Ол оның төменгі жиілілік ауданынан тасушы жиілік жанындағы жиілік ауданына ауысумен негізделеді.

14.2.1 Амплитудалық модуляция. АМ кезінде тасушы ауытқу амплитудасы модулирленген x(t) функциясында өзгереді.

Модулирленбеген ауытқулар келесі түрде болсын:

мұндағы: А₀ ,w₀ и j₀ – амплитуда, шеңберлі жиілік және тасушы ауытқулардың бастапқы фазасы.

АМ кезінде амплитуда келесі заң бойынша өзгереді:

мұндағы: – амплитудалық модуляция коэффициенті;

А₀ – моду лирленбеген тасушының модуляциясы несущей;

DАм – тасушы ауытқудың амплитуда өсімшесі;

х(t) – салыстырмалы бірліктегі модулирленген функция.

x(t) функциясының модулирлейтін әсерінен пайда болған тасушы ауытқу амплитудасынын өзгеру сипаты келесі түрде болады:

14.1 суретінде x(t)=cоs (W×t) әсерінен модулирленген сигнал көрсетілген, мұндағы W ³ w₀.

14.1сурет - тональды модуляция кезіндегі амплитудалық – модулирленген сигнал

Көлбеулердің бастапқы фазалары нольге тең деп алсақ, онда сигналдың АМ лездік мәні келесі түрде жазылады:

Берілген теңдеуді келесі түрге түрлендіреміз:

Формуладан сигналдың АМ спектрі екі бүйірлі жиіліктердің w₀ + W және w₀ - W тасушы w₀ ауытқуларының жиілігі барекенін көреміз.

Сигнал спектрі жиілікке қатынасты симметриялы, ал бүйірлі жиіліктің амплитудалары А₀×m_AM / 2ге тең. Бұл жағдайда спектр ені 2W ге тең, ол модулирлейтін функция спектрінің енінен екі есе артық.

АМ кезінде сигнал қуатты барлық спектральды құраушылардың жалпы санына тең болғандықтан, ал жиілікпен құраушысы модулирлеуші функция турулы ақпаратқа ие болғандықтан, оның берілісіне арна арқылы передатчиктің қуаты босқа шығарылады. Бұл кемшілікті болдырмау үшін, тасушы жиілігі жоқ АМ қолданылады, ол балансты амплитудалық модуляция (БАМ) деп аталады. Бұл АМ түрінің сигналдық АМ лездік мәні келесідей болады:

АМ сигналының спектр симметриясының қасиеті бір ғана бүйірлі сызық берілітін бір сызықты АМ қолдануға береді. Бұл жағдайда АМ сигналының спектр ені екі есе кішірейеді, бірақ құрал күрделенеді.

АМ шамдарда, транзисторларда басқарылатын күшейту коэффициенті бар операционды күшейткіштерде жүзеге асады.

Байланыс арнадан сигнал берілгеннен кейін демодуляция жасау керек, яғни модулирленген жоғаоғы дәлдікті сигнал ішінде айқындалмаған орналасқан модулирлейтін x(t)функциясын алу.

Детектор түріне байланысты бір жартылай периодты және екі жартылайпериодты детектрлеу бөлінеді.

Демодуляция үрдісі бір жарты периодты және екі жарты периодты түзеткіш үрдісімен ұқсас. Түзетуден кейін түзеткіш шығысында ось қарағанда симетриялы емес пішінді ток пайда болады.

Бұл токтын орта мәні модуляция жиілігіне сәйкес өзгеріп отырады. Шығыста орналасқан гормрникалардың фильтрленуі қажет, бірақ фильтрді модулирленген функциясының сипатын беретін ток өзгерулерін түзетпейтін етіп тандау қажет: Модуляторды құрастырғанда алдынғы және кейінгі тізбектермен оның шығу және кіру кедергілерін келістіру қажет.

14,2 суретінде қарапайым бір жарты периодта демотулятордың схемасы, ал 14.3 суретінде демодуляция үрдісінің уақыт диаграммалары көрсетілген.

14.2. сурет – бір жарты периодты демодулятор схемасы.

14.3 сурет –Демодуляция үрдісінің уақыт диаграммасы.

С_Ф және R_Н тізбектей қосылуы фильтрді құрайды. Бұл фильтр шығысты жоғары жиілікте шунтирлеп, модулирлейтін функция жиілігімен шығу кернеу өзгерулерін өткізу қажет. Оны орындау үшін келесі теңсіздік орындалу қажет:

;

мұндағы: w_С – тасушы жиілік жилігі;

W - модуляция жиілігі;

14.2.2 Бұрыштық модуляция.Бұрыштық модуляция екі түрге бөлінеді: фазалық және жиілікті модуляция.

Фазалық модуляция (ФМ) электр емес өлшемдерін өлшеу үшін пайдаланады. Ол біліктегі айналу моментін өлшеу, доплер әсерімен өлшеу – қозғалыстағы объектілердің жылдамдығын анықтау (көліктер,жұлдыздар,сұйықтар).

Фазалық модуляция сигналы келесі формуламен суреттеледі:

;

мұндағы Dj - фаза девиациясы немесе ФМ нәтижесінің фазаның максимальды өзгеру ретінде анықталатын фазалық модуляция коэффициенті. Бірақ фаза модуляциясы сәйкес заң бойынша жиілік өзгеруін туғызады.

Лездік фаза тізбекті заң бойынша өзгереді деп алайық:

Онда сигналдың лездік жилігі тең:

Осылай x(t) заң бойынша фаза модулчяциясы заң бойынша жиіліктің өзгеруін тудырады.

Жиіліктің модуляциясы өлшеуіш техникада өткізгіштің арнасы немесе байланыс радиоарнасы бар әртүрлі телеөлшеуіш жүйелер параметрлері өзгеріп отыратын үлкен ұзындықты байланыс арнадан ақпаратты беру үшін арналған.редачи информации по каналам связи большой протяженности с изменяющими параметрами.

ЖМ кезінде x(t) моделирлейтін функция тікелей жиілікке әсер етеді, ал фаза өзгеруі – жиілік өзгеруі болып табылады.Лездік жиілік келесі заңмен өзгерсін:

;

мұндағы Dw - ЖМ нәтижесінде пайда болған жиіліктің максимальды өзгеруіне тең жиілік девациясы.

Онда сигналдың лездік фазасы тең:

Ал жиілікті – модулирленген сигнал формуласы келесі түрде:в следующем виде:

Сөйтіп соңғы формуладан, х(t) заң бойынша модуляция заң бойынша фаза модуляциясына әкеледі. ЖМ және ФМ арсындағы байланыс ЖМ сигналдарын алу үшін фазалық модуляторларды пайдалануға мүмкіндік береді.

Гармоникалық сигналдардың ЖМ ең кең тараған түрі. Модулирлейтін функцияның қарапайым жағдайын қарастырайық:

Онда жиілікті – модулирленген сигнал теңдеуі мынандай:

;

мұндағы - ЖМ кезіндегі бастапқы фазаның максимальды ауытқуына тең жиілікті модуляция индексі.

УҚТ – дағы радиобайланыс кезінде жиілікті модуляция индексі мыңдаған радианға жетеді.

Жиілікті модулирлеу кезінде келесі: - - өлшемнің үлкен мәні үлкен мәні бар, ол – жиіліктің қатынасты өзгеруі немесе жиілікті модуляция тереңдігі.

Өлшеуіш аспаптарда m_ОТН мәнінің қажеті зор. Ол модуляция кезінде жиілікті спектрді кеңейту арқылы минимальды қателіктерді алуын қамтамасыз етеді(- 5 ¸ 15%).

Жиілікті модуляция спектірін анықтау үшін Бессель функциясын пайдаланады. Қарапайым синусоидалық модуляцияда ЖМ спектрі шексіз кең және сызықты болады. Спектральды сызықтар арасындағы қашықтық W. Тең. Әр спектральджы құраушының амплитудасы m_ЧМ өлшемімен анықталады және w₀құраушысынан қашықтығы К деп белгіленген ЖМ кезінде амплитудалар спектрі w₀мен салыстырғанда симметриялы, ал фазалық спектр симметрилы емес: Тәжірбие жүзінде ЖМ спектрін спектральды құраушыларын елемей шектеуге болады. Онда спектрдің нақты ені келесідей:

Осыдан, жиілікті модуляцияның кіші индекстерінде (m_ЧМ << 1) спектрінің нақты ені тең:

Жиілікті модуляцияның үлкен индекстерінде (m_ЧМ >> 1) спектр ені тең:

14.2.3 Жиілікті демодуляция. Жиілікті демодуляцияның барлық әдістері жиілікті-модулирленген сигналы амплитудалық детектор көмегімен детекторлейтін амплитудалық модуляция сигналына алдын ала түрлендіруге негізделген осындай түрленудің мысалы 14.4 суретінде көрсетілген. Бұл дискриминатор схемасы.

14.4 сурет - Жиілікті демодулятор схемасы.

I және II тербілісті жиектері ЖМ сигнал жиілігінің шеткі мәндеріне келтіріледі - w₀+Dw және w₀-Dw. VД1 және VД2 диотарының көмегімен аиплитудалық демодуляция үрдісі пайда болады. Оның нәтижесінде түзелген токтар R1C1 және R2C2 фильтрлеріне түседі. Фильтрленуден кейін U¢ және U² бір-біріне бағытталған кернеулер U шығу кернеуін құрайды. Сөйтіп демотулятция кезінде келесі тәуелділік туады:

14.2.4 Фазалық демодуляция. Қарапайым фазалық демодулятор – ол фазаметр ретінде жиі қолданылатын дифференцәиалды фазалық демодулятор оны 14.5 суретінен көруге болады.

14.5 сурет – Фзалық демодулятор схемасы

Фазалық демодуляторда екі кірісі бар. Егер R_Н орнына магнит электрлі жүйеннің аспабын қосса, онда бүкіл құрылғы фазаметр болады.

14.3 Импульсты модуляция.

Импульсты модуляция арналардың уақытты бөлінуі бар ақпаратты - өлшеуіш техникасында пайдаланылады. Оларда бір өлшенетін өлшем туралы ақпаратты таситын импульстер үзілістерінде басқа өлшенетін өлшемдер туралы ақпарат орналасақан. Импульсты сигналдарды пайдалану орташа кіші қуат кезінде импульсте қуатты көбейтуге мүмкіндік береді. Ол ақпарат берілісінің бөгетке төзімділігін көбейтеді.

Тәжірбиеде тікбұрышты импульстерін қолданады.Олардың уақыт диаграммасы 14.6 суретінде көрсетілген.

14.6 сурет- Импульстердің периодты тізбектелуінің уақыт диаграммасы.

Импульс тізбегі келесі параметрлермен сипатталады:

- А_М –импульстер амплитудасы;

- Т - қайталану периоды;

- f - ипульстер жиілігі;

- t - импульстердің ұзындығы;

- - скважность;

- - импульстер фазасы;

- tз – импульстердің тіректі тізбектелуіне қатынасты импульстердің бөгелуі.

Кез келген айтылған параметрдің біреуі модулияция параметрі бола алады. Сол себептен модуляция келесі түрлерге бөлінеді:

- амплитудалық - импульсты модуляция АИМ

- жиілікті-импульсты модуляция ЖИМ

- енді-импульсты модуляция ЕИМ

- фаза-импульсты модуляция ФИМ

14.7 суретінде әртүрлі импульсты модуляциялар көрсетілген.

14.3.1 Амплитудалық-импульсты модуляция. Оның екі түрі бар :АИМ-1 және АИМ-2. АИМ-1 кезінде импульс төбесі модулирлеуші функция қисығының аумағын қайталайды.

АИМ-2 кезінде имульс төбесінің биіктігі ғана өзгереді, бірақ олардың пішіні тік бұрышты болып қала береді.

14.3.2 Жілікті-импульсты модуляция. Мұнда импульстер қайталануының жиілігі өзгереді. ЖИМ екіге бөлінеді: ЖИМ-1 және ЖИМ-2. ЖИМ-1 де импульстер ұзындықтары тұрақты, скважность өзгереді. ЖИМ-2-де импульстер ұзындықтары өзгеріп, скважность тұрақты.

14.3.3 Енді-импульсты модуляция. Енді-импульсты модуляция ЕИМ кейде ұзындық бойынша модуляция депте атайды. Оның екі түрі бар ЖИМ-1-де импульстың артқы шебінің жағдайы өзгереді. ЖИМ-2-де симметриялы өзгереді.

14.3.4 Фазаимпульсты модуляция. Егер импульс пішіні тұрақтылығында модулирлейтін функциясы импульс жағдайын уақыт осьі бойымен ығыстырса, онда ол фазаимпульсты модуляция ФИМ.

14.7 сурет – Импульсты модуляцияның уақыт диаграммалары.

14.3.5 Импульсты модулирленген сигналдардың демодуляция АИМ және ШИМ демодуляциясы амплитудалық гормоникалық демодуояция сияқты, диод және конденсатор, көиегімен жасалады. ФИМ кезінде демодуляция амплитудалық модуляция сияқты сигнал шығаратын ФИМ нан в АИМ неиесе ЕИМ түрленуі арқылы орындалады.

14.4 Үзіліссіз өлшемдерді денгей бойынша дискретизациясы.

Денгей бойынша дискретизация (кванттау) деп аталады,үзілісіз өлшемнің мәнін ұрықсат етілген кванттау өлшемесіне ауысуы операциясын айтады. Матимтакалық тұрғыдан кванттау операциясы үзіліссіз өлшем мәнін бекітілген шешуі ережеге сәйкес (кванттаудың жоғарғы, төменгі және ортаңғы шегіне апару) жуықтаумен түсіндіріледі. Сандық баға алу үшін денгей бойынша кванттаудан кейін кодтау операцияларының мүмкін түрлері көрсетілген.

14.8 суретінде денгей бойынша бірқалыпты кванттаудан операцияларының мүмкін түрлері көрсетілген.

14.8сурет – Денгей бойынша бірқалыпты кванттау түрлері.

Бұл жағдайда Х үзіліссіз өлшемнің мүмкін мәндерінің диапозоны тең n кванттау интервалдарына бөлінеді.

Әр кванттаудың ұзындығы кванттау қадамы деп аталады:

Бірқалыпты кванттағанда болғанда D_КВ=const кванттау нәтижесінде

[x_i-1, x_i], интервалындағы кез-келген x_Квi мәні кейбір мәніне жуықталады.кванттау денгейі ретінде жоғарғы немесе төменгі кванттау шегін,немесе оның ортасын таңдайды (14.8 сурет).

Бірінші және екінші жағдайда абсолютті қателік кванттау қадамына тең, ал соңғы жағдайда –кванттау қадамының жартысына тең. Сөйтіп кванттау денгейі ретінде кваннтау интервалының ортасын таңдаған жөн.

Цифрлі өлшеуіш аспаптарында кванттау автоматты түрде орындалады. Денгей бойынша кванттау анолгты аспаптың өлшемесінен саналатын сандық регистрациясыменде жасалады.

14.5 Уақыт дискретизациясы.

Уақыт бойынша үзіліссіз функциядан дискретті уақыт функциясына ауысудың ең қарапайым әдісі.

Уақыттың анықталмаған дискретті моментерінде функция есептеулерін алумен жасалады. Нәтижесінде x(t) үзіліссіз функциясы x(ti) лездік мәнімен ауысады x(ti) мәнімен жаңа бастапқы y(t) функциясын жаңадан қалыптастыруға болады. 14.9 суретінде дискретті есептеу арасында сызықты интерполяциясымен бастапқы үзіліссіз ақпарат әдісі көрсетілген. Уақыт бойынша дискретизацияланғанда дискретизация қадамын таңдау қажет.Уақыт бойынша дискретизацияның басқа әдісі болып [0,Т] бақылау интервалында x(t) үзіліссіз функциясының тандалған жүйесі бар l_i ыдырау коэффиценттінің соңғы санымен ауыстыру болып табылады. Бұл жағдайда арнамен тек ыдырау коэффициенттері беріледі, ал бастапқы үзіліссіз функция жандандыру жалпы санды есептеу жолымен жасалады:

14.9 сурет – Уақыт бойынша бірқалыпты дискретизация.

Уақыт бойынша дискретизацияның бірінші әдісі кең тараған. Бірақ кейбір үрдістер үшін нольден өзгеше Dt дискретизациясы қадамының сқңғы мәні болғанда дәл жандандыру қажет болады: Ол шектелген спектрлі сигналдар. Оптимальды кванттау интервалы Котельников теоремасыментаңдалады. Ол келесідей тұжырымдалады:

Егер x(t) үзіліссіз функция шектелсе, бөлшекті үзіліссіз және экстремдардың соңғы санына ие болып ал оның спектрі кейбір w_С (қиылу жиілігі) жиілігімен шектелсе, онда дискретті есептеулер бойынша x(t) функциясын қажетсіз жандандыру мүмкіндігі бар есептеулерарасындағы t максималды интервалы болады. Бұл максималды интервал тең болады:

Котельников теоремасы үзіліссіз функцияның Котельников қатарына ыдырау мүмкіндігіне негізделген:

x(kDt) санақ жүргізу тізбектелуі торлы функцияны құрайды, ал көбейткіші санақ функциясы болып табылады. Сөйтіп x(t) функциясы Котельников қатарына g_K(t) базисты функция жүйесіменыдырайды, және уақыттың дискретті моментінде x(kDt) мәндері коэффициенттері болып келеді.

Санақ функциясы келесі қасиеттерге ие:

- t = kDt уақыт моментерінде бірге тең ең үлкен мәніне жетеді;

- t = n Dt (n ¹ k) функциясы уақыт моментінде нольге тең;

x(t) үзіліссіз функциясының байланыс арнасынан беріліс үшін келесі операцияларды орындау қажет:

- kDt уақыт моментіндегі x(t) функциясының x(kDt) санақтарын алу қажет.

-байланыс арнасынан ыңғайлы жолмен бұл өлшемдерді беру;

- қабылдау жағында берілген санақтарды жандандырып, санаққа тең немесе пропарционал болатын амплитудалары мен импульстерін құрастыру;

- бұл импульстерді шегіне сәйкес санақ функциялары қалыптасқан төменгі жиіліктегі идеалды фильтрдің кірісіне беру қажет;

- алынған функциаларды қосқаннан кейін бастапқы x(t) немесе ұқсас функцияны табу керек;

Қалыпты жағдайда үзіліссіз өлшемнің дәл қалпына келтіру мүмкін емес, өйткені w_С қиылу жиілікті таңдау спектрдің Dt дискретизациясының сәйкес қадамын таңдау спектрдің w_С дан +¥ дейін жоғары жиілікті құраушыларын жойылуын әкеледі және әдістемелік қателігін тудырады.

14.10 сурет- Үзілісті функцияның Котельников қатарына ыдырауы.

15 ӨЛШЕУІШ АҚПАРАТТЫ КОДТАУ

15.1 Жалпы мәліметтер

Кодтау дегеніміз ақпараттардың дискретті сигналдарынан қомбинацияларға түрлену үрдісі, ал осы түрленудің ереже жиынтығы кодболып табылады.

Техникалық құрылғыларда тұақты және айнымалы тоқ импульстері мен импульстер арасындағы үзілісі кодты комбинация элементтері болады.

Кодты белгі ретінде келесі параметрлер қолданылады: өлшем, полярлық, уақыт интервалы, фаза, жиілік. Код берілген ақпарат жиынтығы үшін кейбір жалпы тілдің барлығын жазуға мүмкіндік береді. Берілген кодтың элементтер жиынтығы алфавит болады, ал бұл элементтерден кодтық комбинациясы – кодты сөздер.

Ақпараттардың кодты комбинацияға (кодты сөздер) түрленуі келесілерді қамтамасыз етеді:

- ЭЕМ-ға еңгізуге қажатті және адамның қабылдауына ыңғайлы түрде берілуі;

- m кодты белгісі бар, n элементтерден тұратын жинақтау арқылы берілген байланыс арнасымен әртүрлі ақпараттың қажетті санның берілісін;

- байланыс арна параметрлері мен берілетін ақпараттың келістірілуі;

- бөгетке төзімді берілісін, сақталуын және ақпаратты өңдеуді жоғарылату;

- беріліс бағасын, ақпаратты сақталуы мен өңделуін кішірейту.

Кодты комбинацияны құрастыру ережесі мен кодты комбинацияның өздері келесідей, әртүрлі сипаттары бар:

- комбинирлеуге қолданатын кодтық сипат саны;

- кодты комбинацияның разряд саны;

- комбинирлеу әдісі (бірлік элементтерінен кодты комбинация пайда болатын заң);

- код элементтерінің құралу әдісі (импульсті қасиет);

- қарапайым сигналдардың берілу әдісі.

Қолданылатын кодты белгі санына байланысты кодтар бірлік, екілік және көп позициялықтарға бөлінеді.

Бірлік (санды - импульсты) код бір ғана элементті қолданады (әдетте, 1 санын). Кез-келген N санын бейнелеу үшін N ретке бірді жазу керек. Таңбаның сандық мәні оның орны мен санның жазылуынан тәуелді емес болғандықтан, бірлік код позициондық емес болып табылады. Бұл код қарапайым, бірақ ол экономды емес және кейбір аналогты-цифрлі түрлендіргіш түрлерінде және цифрлі аспаптарда қолданылады.

Екілік кодтаркеңінен таралған. Олар екі белгіні - 1 және 0 пайдаланады. Екілік кодтағы разряд саны тұрақты (бірқалыпты кодтар) немесе айнымалы (бірқалыпты емес кодтар) болуы мүмкін.

Жинақтау әдісіне байланысты, мүмкін комбинацияларын пайдаланатын ( артық емес кодтар) және комбинацияны жартылай қолданатын (артық кодтар) деп бөлінеді.Артықшылықты еңгізу бөгетке төзімділігін жоғарылатады.

Кодты комбинация берілісінің сипатына байланысты жеке код белгілерін тізбектей, параллель және аралас берілу әдісіне бөлінеді.

Элемент кодтарының қалыптасу әдісін анықтайтын, импульстер белгілері амплитудалық, жиілікті, фазалық, полярлы, уақытты және комбинирленген болады.

15.2 Екілік кодтар

Екілік кодтар санақ жүргізу позициондық жүйе болатын, екілік санақ жүргізу жүйесін пайдалануына негізделген. Мұндағы белгінің сандық мәні сандағы алатын орнына тәуелді.

Жалпы жағдайда кез-келген санақ жүргізу позициондық жүйесінде N бүтін санды келесі түрде көрсетуге болады:

;

мұндағы m – берілген жүйедегі белгі санға тең жүйе негізі;

n – кодты комбинациядағы разрядтың бүтін саны;

с_i – сәйкес разрядта тұрған берілген санақ жүргізу жүйесінің сандары..

Сөйтіп, m негізі бар n-разрядты позиционды код 0-ден N_max=mⁿ-1 дейін әртүрлі сандарда mⁿ –дыкодтауға мүмкіндік береді.

Санақ ондық жүйеде c_i 0 дейін 9 дейін сандар ал екілікте 0 ден 1 дейін.

Екілік код үшін N саны келесідей өрнектеледі:

n-разрядты екілік кодпен кодталатын максимальды сан N_max=2ⁿ-1 саны болып табылады.

Екілік кодтар екіге бөлінеді. Бірінші топқа әртүрлі мүмкін комбинацияны қолданатын, яғни артық емес кодтар жатады. Екінші топқа барлық мүмкін комбинациялардың бір бөлігін қолданатын – артық кодтар жатады. Комбинацияның қалған бөлігі ақпарат берілісі кезінде пайда болатын қателерді түзету және табу үшін пайдаланады.Бұл кодтарда разрядтарды шартты түрде пайдалы ақпараттың берілісі үшін арналған разрядтарға, және қателерді табу және түзету (тексеретін разряд) разрядтарына бөлінеді.

Әр берілетін санға белгінің тұрақты санынан құралған кодты комбинация (блок) сәйкес келетін кодтарды блоктыдеп атайды.

Кодты комбинацияның кейбір разрядтары ақпаратты және тексеруші белгілеріне жіберілетін кодтарды бөлінетін деп атайды.

Бөлінбейтін кодтарда ақпаратты және тексеруші белгілеріне нақты бөлулер жоқ.

Бөлінетін блокты кодтар кеңінен тараған. Олардың тексеруші белгілері ақпарат белгілер үстінде сызықты операция өткізу нәтижесінде анықталады. Әдетте операция 2 модуль қосындысы болып табылады.

Екілік кодтың сипаты:

- m = 2 - код негізі – ол кодты құрайтын әртүрлі цифрдің саны;

- n – код ұзындығы – кодты комбинациясын құрайтын разряд саны;

- N_P – код қуаты – ақпарат берілісі үшін пайдаланатын кодты комбинация саны;

- N = 2ⁿ– кодты комбинацияның толық саны – ол барлық мүмкін комбинацияның саны;

- k – код қуатымен N_P=2 ^k қатынасымен байланысқан ақпаратты разряд саны;

- r = n-k – тексерілетін разряд саны (абсолютті артықшылық) – ол қателерді түзету үшін қажет, кодты комбинацияның разряд саны;

- R – кодтың қатынасты артықшылығы, ол жалпы жағдайда тең:

;

бөлінетін кодтар үшін қатынасты артықшылық тең:

;

- d – кодты комбинациялар арасындағы кодты қашықтық – ол әртүрлі белгілері бар сәйкес разряд саны;

- d_min – кодты минимальды қашықтық

15.3 Екілік-ондық кодтар

Екілік-ондық кодтар екілік кодтың бір түрі болып табылады. Олар қажет болса, әртүрлі техникалық құралдарымен ондық кодқа оңай түрленеді.

Бұл кодта әрбір ондық цифр төрт разрядтан тұратын екілік цифр тобымен бейнеленеді. Бірақ ондық жүйеде тек 10 саны қажет, яғни алты комбинация артық болып табылады. Өйткені артық болып, кез-келген 16 комбинация бола алғандықтан, екілік-ондық кодтардың құрылу әдістерінің үлкен санын береді.

Жалпы жағдайда екілік-ондық кодтағы сан келесі түрде жазылады:

мұндағы с_i – 0-ге тең немесе 1;

q_i – сәйкес келетін разрядтарының салмағы

0 ден 9 дейін цифрларды кодтау үшін болу қажет.

Екілік-ондық кодтарды келесі шарттарды ескеру керек:

- q₁ аз мәнді цифр салмағы 1ге тең;

- q₂ екінші мәнді цифрдің салмағы 1 немесе 2 ге тең;

- қалған екі цифріне сәйкес салмақ q₃ + q₄ ³ 7, егер q₂ = 1, немесе q₃ + q₄ ³ 6, егер q₂ = 2;

- салмақтардың қосындысы келесі сәйкестікті қанағаттандыру керек:

Осы шарттарға сәйкес келесі разряд салмағы бар 17 код құруға болады:

8-4-2-1 ; 7-4-2-1 ; 6-4-2-1 ; 5-4-2-1 ; 4-4-2-1 ; 7-3-2-1 ; 6-3-2-1 ;

5-3-2-1 ; 4-3-2-1 ; 3-3-2-1 ; 6-2-2-1 ; 5-2-2-1 ; 4-2-2-1 ; 6-3-1-1 ;

5-3-1-1 ; 4-3-1-1 ; 5-2-1-1.

Мысалы, 4-2-2-1 кодын қолданғанда 138 саны 0001 0011 1110 түрінде кодталады.

Ең көп тараған 8-4-2-1 коды. Оның бірмәнділігі ондық сандардың бейнесінде. Осындай бірмәнділіктің қалған кодтарында болмайды. Қажетті дәлдік дәлдік сәйкес кодтау және декодтау құрылғыларын құрастыруымен орындалады.

Екілік кодтардың артықшылығын анықтайық:

R = 1 – log₂10 /log₂16 = 0,2.

Ол кейбір қателерді табуға мүмкіндік беретін артықшылық және олар пайдаланбайтын кодты комбинацияның пайда болуын әкеледі.

15.4 Шағылған кодтар. Грей коды

Екілік кодта, бір санның бейнесі көрші үлкен немесе көрші кіші бейнесіне ауысқанда, бірнеше разрядтарда сандардың бірсәтті өзгеруі мүмкін. Бұл үзіліссіз ақпаратты кодтағанда үлкен қате көзі бола алады.

Осы түрдің қателерімен күресу үшін шағылған немесе рефлексты деп аталатын арнайы кодтар қолданылады.Бұл кодтардың ерекше қасиеті, кодты комбинациялардың қосылуы тек қана бір разрядтағы санымен түсіндіріледі.

Ең кеңінен тараған код – Грей коды. Мысал ретінде 15.1 кестеде 16 ақпаратты кодтау үшін Грей коды келтірілген.

15.1 кесте – Грей коды

С Х₄ Х₃ Х₂ Х₁ С Х₄ Х₃ Х₂ Х₁

0 0 0 0 0 8 1 1 0 0

1 0 0 0 1 9 1 1 0 1

2 0 0 1 1 10 1 1 1 1

3 0 0 1 0 11 1 1 1 0

4 0 1 1 0 12 1 0 1 0

5 0 1 1 1 13 1 0 1 1

6 0 1 0 1 14 1 0 0 1

7 0 1 0 0 15 1 0 0 0

Грей коды мен басқа шағылған кодтардың кемшілігі – олардың невесомостьысында, яғни бұлардың ішіндегі салмақ бірлігі разряд нөмірімен анықталмайды. Бұл ЭЕМ көмегімен өңдеу мен кодтауды тежейді. Сондықтан осындай операциялардың алдында шағылған код қарапайым екілік кодқа түрленеді.

Грей кодын жай ғана екілік кодына келесі ережелер бойынша орындалады:

- аға разряд жағынан бірінші бірлік өзгеріссіз қалады;

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 23 24 25 26 2728