1.7. Типові електронні інформаційні системи
1.7.1. Електроніка та радіотехніка
Умовно виділяють три типи інформаційних систем: радіотехнічні, електронні та радіоелектронні (рис.1.20).
Принциповою ознакою радіотехнічних систем є передача інформації шляхом випромінювання високочастотних електромагнітних коливань. Радіотехнічні системи відносять до техніки високочастотних електромагнітних коливань.
|
Рис.
1.20. Радіотехніка та електроніка.
В електронних системах передача, перетворення та відображення інформації відбувається шляхом керування потоками носіїв зарядів в твердих тілах, вакуумі, плазмі, газах та на кордоні цих середовищ. Вирізняють інформаційну, енергетичну та технологічну електроніку. Зрозуміло, процеси, притаманні електронним системам, використовуються в традиційних радіотехнічних системах (радіомовлення, телебачення), а тому їх можна віднести до радіоелектронних систем. Датчики, комп’ютери, канали зв’язку – це чисто електронні системи.
Електричні та електронні системи формування та передачі ЕІС пройшли шлях від простої системи електричного телеграфу до сучасних глобальних систем Internet.
1.7.2. Вимірювальна система
Задача вимірювальної системи полягає в тому, щоб одержати інформацію від відповідних датчиків про поведінку деякої фізичної системи і зареєструвати цю інформацію. Прикладом такої системи є цифровий термометр (рис. 1.21).
|
Рис. 1.21. Функціональна схема цифрового термометра. |
Два спаї термопари – один в тепловому контакті з тілом, температуру якого треба виміряти, інший занурений в судину з льодом (для отримання стабільної точки відліку) – формують напругу, залежну від різниці температур тіла і льоду. Ця напруга вводиться в процесор. Оскільки напруга термопари не пропорційна точно різниці температур, для отримання строгої пропорційності необхідна невелика корекція. Корекцію виконує лінеаризуючий пристрій. Аналогова напруга термопари спочатку підсилюється, потім лінеаризується і перетворюється в цифрову форму. Нарешті, з'являється, на регістрі цифрових індикаторів, що використовуються як вихідний пристрій термометра.
Якщо основна задача системи зв'язку — передача вірної копії сигналу джерела, то основною задачею вимірювальної системи є отримання чисельно вірних даних. Тому слід чекати, що у вимірювальних системах особливе значення матиме виявлення і виключення навіть невеликих помилок, які можуть спотворити сигнал на кожному етапі його обробки.
1.7.3. Аналогові та цифрові системи
Сучасні інформаційні комплекси складаються з аналогових та цифрових систем, які призначаються для обробки відповідних сигналів: аналогових та цифрових (рис. 1.22).
Аналогові електронні пристрої (АЕП) сприймають, обробляють та передають ЕІС, які змінюються за законом безперервної (аналогової) функції. При цьому кожному конкретному значенню реальної фізичної величини на вході датчика однозначно відповідає певне значення вибраного електричного параметра постійного чи змінного струму. Аналогові сигнали формуються датчиками температури, на виході мікрофонів, на вході гучномовців.
Перевагами АЕП є теоретично максимальні точність та швидкодія, простота пристроїв. До недоліків відносять низьку завадостійкість і нестабільність параметрів через сильну залежність параметрів таких пристроїв від впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів (зміни температури, зміни параметрів елементів – старіння, дії зовнішніх полів та ін.), а також великі спотворення сигналів при передачі на великі відстані, значні труднощі довготермінового зберігання інформації, низька енергетична ефективність.
Другим поширеним типом ІЕС є цифровий сигнал. Він фіксується двома рівнями напруги чи струму (високий рівень: логічна 1; низький рівень: логічний 0). Інформація фіксується цифровим кодом (наприклад, 1100101), який відповідає значенню ЕІС в дискретній точці за рівнем та часом. Цифрові електронні пристрої (ЦЕП) перетворюють та передають електричні сигнали, які формуються шляхом квантування за часом та дискретизації за рівнем вхідного аналогового сигналу. Таке перетворення відбувається за допомогою аналого-цифрових перетворювачів (АЦП).
У фіксовані моменти часу сигнали ЦЕП тільки приблизно відповідають значенню вхідних сигналів. Процес перетворення та передачі сигналів за допомогою ЦЕП зводиться до обробки кодів, пов`язаних зі вхідним аналоговим сигналом. До переваг ЦЕП відносять: високі завадостійкість та надійність, можливість довготривалого зберігання інформації без втрат, економічна та енергетична ефективність, сумісність з інтегральною технологією.
Недоліки ЦЕП: малі швидкодія та точність порівняно з АЕП. Сучасні електронні системи в основному передбачають обробку цифрових сигналів. З кожним роком обсяг виробництва ЦЕП суттєво збільшується і у відсотках значно перевищує виробництво АЕП.
Рис.1.22.
Узагальнена структурна схема
аналого-цифрової системи.