Πώς εισάγουν αναλογικά σήματα υπολογιστών;

Οι υπολογιστές είναι ψηφιακές συσκευές, που σημαίνει ότι λειτουργούν με διακριτές τιμές (0s και 1s). Τα αναλογικά σήματα, από την άλλη πλευρά, είναι συνεχείς και ποικίλλουν ομαλά με την πάροδο του χρόνου. Για να επεξεργαστούν αναλογικά σήματα, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν μετατροπείς αναλογικών προς ψηφιακό (ADCs) .

Δείτε πώς λειτουργεί:

1. δειγματοληψία: Το ADC παίρνει ένα στιγμιότυπο του αναλογικού σήματος σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η συχνότητα αυτών των στιγμιότυπων ονομάζεται ρυθμός δειγματοληψίας . Ένας υψηλότερος ρυθμός δειγματοληψίας καταγράφει περισσότερα σημεία δεδομένων ανά δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα μια ακριβέστερη ψηφιακή αναπαράσταση.

2. Στη συνέχεια, κάθε δείγμα εκχωρείται μια διακριτή ψηφιακή τιμή μέσα σε ένα προκαθορισμένο εύρος. Αυτό το εύρος χωρίζεται σε σταθερό αριθμό επιπέδων, γνωστό ως επίπεδα ποσοτικοποίησης . Όσο περισσότερα επίπεδα υπάρχουν, τόσο πιο ακριβής είναι η αναπαράσταση του αναλογικού σήματος.

3. κωδικοποίηση: Οι ψηφιακές τιμές στη συνέχεια κωδικοποιούνται σε δυαδική μορφή, την οποία οι υπολογιστές μπορούν να κατανοήσουν και να επεξεργαστούν.

Εδώ είναι μια αναλογία: Φανταστείτε ότι θέλετε να συλλάβετε μια φωτογραφία ενός κινούμενου αντικειμένου. Δεν μπορείτε να καταγράψετε ολόκληρη την κίνηση της ταυτόχρονα, οπότε παίρνετε πολλαπλά στιγμιότυπα σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αυτά τα στιγμιότυπα είναι σαν τα δείγματα που λαμβάνονται από το ADC.

Μερικοί κοινοί τύποι ADC:

* Διαδοχική προσέγγιση ADC: Αυτός ο τύπος λειτουργεί επανειλημμένα συγκρίνοντας το αναλογικό σήμα με μια τάση αναφοράς και ρυθμίζοντας την ψηφιακή έξοδο μέχρι να ταιριάζει με το σήμα.

* flash adc: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί μεγάλο αριθμό συγκριτών για να συγκρίνει ταυτόχρονα το αναλογικό σήμα με ένα σύνολο τάσεων αναφοράς. Είναι πολύ γρήγορο αλλά μπορεί να είναι ακριβό.

* sigma-delta adc: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί τεχνικές oversaming και διαμόρφωσης θορύβου για την επίτευξη υψηλής ανάλυσης και χαμηλού θορύβου.

Παραδείγματα αναλογικών σημάτων που μπορούν να επεξεργαστούν οι υπολογιστές:

* Κύματα ήχου: Τα μικρόφωνα μετατρέπουν την ηχητική πίεση σε αναλογικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια ψηφιοποιούνται από ADCs για εγγραφή ήχου και αναπαραγωγή.

* φως: Οι κάμερες χρησιμοποιούν αισθητήρες που μετατρέπουν την ένταση του φωτός σε αναλογικά σήματα, τα οποία ψηφιοποιούνται για τη λήψη εικόνων και την επεξεργασία.

* Θερμοκρασία: Οι θερμοστάτες και άλλοι αισθητήρες μετατρέπουν τις μεταβολές της θερμοκρασίας σε αναλογικά σήματα που μπορούν να ψηφιοποιηθούν για μέτρηση και έλεγχο.

Εν ολίγοις, οι ADCs γεφυρώνουν το χάσμα μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών κόσμων, επιτρέποντας στους υπολογιστές να επεξεργάζονται τις συνεχείς πληροφορίες από τον πραγματικό κόσμο.