Составление технических условий и их обоснование

При расчете и проектировании радиоэлектронной аппаратуры различного назначения одной из важных задач является определение тежнических условий эксплуатации и их обоснование для разрабатываемого устройства.

Проектируемое устройство есть лабораторный макет, и условия, в которых он будет эксплуатироваться, известны заранее. Предполагается, что с макетом будут работать технически подготовленные студенты 4 курса, но все же, чтобы избежать неправильных действий с их стороны, необходимо сократить число органов управления, не участвующих непосредственно в выполнении лабораторной работы до минимума. В частности, при неправильном подключении источника питания или неправильном выставлении питающих напряжений могут выйти из строя целые блоки устройства, а при коротком замыкании может выйти из строя и сам источник питания.

Следовательно, дляпроектируемого устройства и подробного рода устройств желательно использовать встроенные источники питания, не требующие никаких дополнительных регулировок напряжения питания.

Кроме того, необходимо учесть воздействие окружающей среды на разрабатываемый лабораторный макет и предусмотреть возможность длительного использования его в работе.

Определим условия эксплуатации лабораторного макета в лаборатории института.

1. Температура окружающей среды в пределах от 18 до 25 °С

2. Влажность воздуха 45-75%.

3.Давление 750-780мм. рт. столба.

Но при этом необходимо заменить, что температура внутри устройства не остаетсяпостоянной в процессе эксплуатации, т.к. при длительной непрерывной работе нагреваются детали, такие как трансформаторы источника питания и мощные микросхемы.

Все эти условия необходимо учесть в расчетах и особенно при разработке конструкции лабораторного макета.

5. Теоретическаячасть

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ или англ. PCM — PulseCodeModulation) используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных (видео, голос, музыка, данные телеметрии, виртуальные миры) допускают применение PCM.Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-сигнал из аналогового, мгновенное значение аналогового сигнала измеряется через равные промежутки времени. Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из нескольких заранее определенных значений. Этот процесс называется квантованием, а количество уровней всегда берется кратным степени двойки, например, 8, 16, 32 или 64. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5 или 6 битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 или 1).На приёмном конце канала связи демодулятор преобразует последовательность битов в импульсы собственным генератором с тем же уровнем квантования, который использовал модулятор. Далее эти импульсы используются для восстановления аналогового сигнала в ЦАП.

Квантование (англ. quantization) — в информатике разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Простейшим видом квантования является деление целочисленного значения на натуральное число, называемое коэффициентом квантования.

Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации). При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали). Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть, разбивает по уровню сигнала (на графике — по вертикали). Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым. Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений.

При оцифровке сигнала уровень квантования называют также глубиной дискретизации или битностью. Глубина дискретизации измеряется в битах и обозначает количество бит, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому. В случае однородного квантования глубину дискретизации называют также динамическим диапазоном и измеряют в децибелах (1 бит ≈ 6 дБ).

Дискретизация (от лат. discretio — «различать», «распознавать») — преобразование непрерывной функции в дискретную.

Преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов в дискретное множество называется дискретизацией или квантованием по уровню (ср. «Квантование по времени»).

Квантование по уровню широко используется в цифровых автоматах. При квантовании по уровню производится отображение всевозможных значений величины x на дискретную область, состоящую из величин (инверсия) x уровня квантования.

Используется в гибридных вычислительных системах и цифровых устройствах при импульсно-кодовой модуляции сигналов в системах передачи данных[1]. При передаче изображения используют для преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный или дискретно-непрерывный сигнал.

Обратный процесс называется восстановлением. При дискретизации только по времени, непрерывный аналоговый сигнал заменяется последовательностью отсчётов, величина которых может быть равна значению сигнала в данный момент времени. Возможность точного воспроизведения такого представления зависит от интервала времени между отсчётами.

Согласно теореме Котельникова:

где Fmax-наибольшая частота спектра сигнала.