Билет 20

11. Передаточная функция и частотные характеристики усилительного звена.

Передаточная функция — один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном втеории управления, связи, цифровой обработке сигналов. Представляет собой дифференциальный оператор, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.

В теории управления передаточная функция непрерывной системы представляет собой отношение преобразования Лапласавыходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.

Частотные характеристики усилительного звена

Исходя из выражения (2), можно записать:

 (29) Рис. 12. Частотные характеристики усилительного звена. Таким образом, амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) усилительного звена представ­ляет вектор, совпадающий с положительным направле­нием оси абсцисс, модуль которого не зависит от часто­ты и равен коэффициенту передачи звена.

Отношение выходной величины системы к входной величине, выраженное в комплексной форме называется АФХ системы.

Воздействия любой частоты, поступающие на вход этого звена, усиливаются в одинаковой степени без фа­зового сдвига. Частотные характеристики усилительного звена представлены на рис. 12. Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) звена определяется выраже­нием

 (30) и представляет собой прямую параллельную оси абсцисс и проходящую от нее на расстоянии 20lgk.  Зависимость отношения амплитуд выходных и входных колебаний от их частоты называется АЧХ.

Логарифми­ческая фазо-частотная характеристика (ФЧХ) при всех частотах совпадает с осью абсцисс, так как фазовый сдвиг при всех частотах равен нулю [см. выражение (29)].

Зависимость разности фазы выходных и входных колебаний от частоты называется ФЧХ системы.

11. Топология промышленных сетей. Физическая реализация каналов передачи данных. Определение

Сетевая топология описывает способ (тип) сетевого объединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям: режим доступа к сети; средства контроля передачи и восстановления данных; возможность изменения числа узлов сети.

Основные топологии - это звезда, кольцо и шина. Сравнение этих топологий представлено в таблице.

 

Структура "звезда"

В данной топологии вся информация передается через некоторый центральный узел, так называемый обрабатывающий компьютер. Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения. Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел. Преимущество этой структуры в том, что никто другой не может влиять на среду передачи. Один собственник управляет и владеет ею. С другой стороны, центральный узел должен быть исключительно надежным устройством как в смысле логического построения сети (отслеживание конфликтных ситуаций и сбоев), так и физического, поскольку каждое периферийное устройство имеет свой физический канал связи и, следовательно, все они должны обеспечивать одинаковые возможности доступа. Дополнительное устройство может быть включено в сеть только в том случае, если организован порт для его подсоединения к центральному узлу.

Структура "кольцо"

В кольцевой структуре информация передается от узла к узлу по физическому кольцу. Приемник копирует данные, регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информация была корректно получена адресатом. В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контроллера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач. Чтобы этого избежать, необходимо включать в сеть автоматические переключатели, которые берут на себя инициативу, если данное устройство вышло из режима нормальной работы. То есть, они позволяют включать/выключать отдельные узлы без прерывания нормальной работы.

Структура "шина"

В любой шинной структуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине. В отличие от "кольца" адресат получает свой информационный пакет без посредников. Процесс подключения дополнительных узлов к шине не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети, как это имеет место в случае топологии "звезда". Однако шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Существует два метода регулирования такого доступа, известного еще под термином "шинный арбитраж":

"фиксированный мастер" (централизованный контроль шины): доступ к шине контролируется центральныммастер-узлом; "плавающий мастер" (децентрализованный контроль шины): благодаря собственному интеллекту каждое устройство само определяет регламент доступа к шине.

Физическая среда передачи данных

Физическая среда является основой, на которой строятся физические средства соединения. Сопряжение с физическими средствами соединения посредством физической среды обеспечивает Физический уровень. В качестве физической среды широко используются эфир, металлы, оптическое стекло и кварц. На физическом уровне находится носитель, по которому передаются данные. Среда передачи данных может включать как кабельные, так и беспроводные технологии. Хотя физические кабели являются наиболее распространенными носителями для сетевых коммуникаций, беспроводные технологии все более внедряются благодаря их способности связывать глобальные сети.

На физическом уровне для физических кабелей определяются механические и электрические (оптические) свойства среды передачи, которые включают:

-  тип кабелей и разъемов;

-  разводку контактов в разъемах;

-  схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Канальный уровень определяет доступ к среде и управление передачей посредством процедуры передачи данных по каналу. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.