Глава I. Сигналы и их форма

1. Форма сигналов

Электрические системы автоматического управления используют электрический ток для переработки и передачи определенной информации. Благодаря этому обработка информации в системах сводится к соответствующим преобразованиям тока.

В зависимости от вида кривой тока изменяется и способ, при помощи которого можно передать информацию. Имеется два основных вида кривой тока, несущего информацию: непрерывная кривая и дискретная.

а) Непрерывная форма

Непрерывной формой сигнала является такой вид тока, когда его величина изменяется непрерывно (рис. 1.1). В этом случае информация, передаваемая сигналом, заключена в величинах амплитуд кривой тока.

Рис. 1.1. Непрерывная форма кривой тока

Непрерывная форма тока до последнего времени была наиболее распространенной в системах автоматического управления. Однако в последнее время, в связи с тем, что были установлены прерывистый характер передачи информации в живых организмах и некоторые преимущества дискретных систем автоматического управления (в основном - точность и помехоустойчивость), все шире начинает использоваться дискретная форма тока.

б) Дискретная форма

Дискретная форма тока отличается от непрерывной тем, что в этом случае ток изменяется не непрерывно, а скачками. Так, например, ток, закон изменения которого показан на рис. 1.1, может иметь вид ступенчатой кривой (рис. 1.2). В этом случае информация, так же как и при непрерывной форме тока, заключается в высоте ординат кривой тока. Отличие здесь состоит в том, что информация (величина тока) изменяется не непрерывно, а в дискретные моменты времени (через каждые Δt секунд). При этом каждая предыдущая величина тока (i_к) остается неизменной в течение Δt секунд, из-за чего форма тока является дискретной.

Рис. 1.2. Дискретная форма тока

Дискретная форма тока может быть получена также превращением непрерывной кривой тока (прерывистой линии) в ступенчатую. Подобное превращение называется квантованием непрерывной кривой. В данном случае (рис. 1.2) ток квантуется во времени, т. е. ток измеряется дискретно через определенные (Δt) промежутки времени.

Необходимо отметить, что чем чаще измеряется ток (чем меньше Δt), тем ближе дискретная форма к непрерывной. Преимущество дискретной формы тока заключается в том, что она значительно легче поддается обработке электронными средствами, нежели непрерывная запись. Наиболее важной дискретной формой представления сигнала является так называемая импульсно-кодовая модуляция тока. В этом случае каждому сигналу присваивается код в виде ряда определенным образом расположенных импульсов. Тогда передача информации сводится к передаче группы импульсов.

Наиболее простым примером импульсно-кодовой модуляции является азбука Морзе. В этой азбуке каждая буква и каждая цифра передается в виде определенной последовательности длинных (тире) и коротких (точки) сигналов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Передача информации в виде азбуки Морзе