Цифровые сигналы. Одноразрядные цифровые сигналы

Цифровой сигнал, представляет собой комбинацию отдельных (или дискретных) элементов, получивших наименование «бит». Бит может принимать только одно из двух возможных значений: либо значение единицы (1), либо значение нуля (0). Значения 0 и 1 могут быть поставлены в соответствие большому количеству двухзначных (или парных) условий: это могут быть состояния «включено-выключено», условие протекания тока или его отсутствия в цепи, состояние высокого уровня напряжения или состояние низкого уровня напряжения на участке цепи, состояние достоверного (истинного) или ложного и т.д. Для лучшего понимания всего вышесказанного следует обратиться к рис. 6.1а.

Рис. 6.1. Цифровые сигналы: одноразрядные и многоразрядные с последовательной поразрядной передачей

Цифровой сигнал представляет последовательность битов, которые могут принимать одно из двух значений.

Одноразрядные цифровые сигналы.Цифровой сигнал, представленный на рис. 6.1а, изменяет свое значение от уровня 0 до уровня 1, а затем обратно, по мере того, как изменяется переменная координата, имеющая размерность времени. Состояния 0 и 1 также могут быть представлены значениями напряжения, как это изображено на рис. 6.1б: напряжение +5В будет соответствовать уровню 1, а напряжение 0В будет соответствовать уровню 0. Далее, форма сигнала, представленного на рис. 6.1б, может быть получена путем измерения напряжения на переключателе S0, установленном в электрической цепи, показанной на рис. 6.1в, контакты которого замыкаются и размыкаются через определенные интервалы времени.

Для того чтобы получить рассматриваемую форму сигнала, контакты переключателя S0 должны быть разомкнутыми в течение одной секунды, затем быть замкнутыми в течение одной секунды, затем оставаться разомкнутыми в течение четырех секунд, замкнутыми в течение двух секунд, разомкнутыми в течение трех секунд, замкнутыми в течение одной секунды, разомкнутыми в течение одной секунды, замкнутыми в течение одной секунды и разомкнутыми в течение двух секунд.

Цифровой сигнал в электрической цепи может быть образован путем механического замыкания или размыкания контактов переключателя, производимого в строго фиксированные промежутки времени. Напряжение выходного сигнала, графически воспроизведенное по оси времени, будет представлять последовательность цифровых сигналов.

Хотя данный пример и оказывается полезным для понимания природы цифрового сигнала, читатель уже осознал, что подвижные контакты переключателя S0, изображенного на рис. 6.1в, перемещающиеся взад и вперед для формирования сигнала, а также измерение состояний дискретных значений сигнала с использованием вольтметра было бы слишком медленным процессом для реально действующих цифровых систем.

Электронные схемы распознают уровни и значения цифровых сигналов, а также передают эти состояния между электронными цепями со скоростью нескольких миллиардов в секунду (1 10-9 с), так что за мгновенье ока будут произведены миллионы операций.

Цепь L1, представленная на рис. 6.1в, может рассматриваться в качестве цепи управления или контроля в любой цифровой системе либо же, говоря более профессионально, она может рассматриваться в качестве цепи управления коммутируемой линии связи. Если постоянно определять уровень сигнала в цепи L1, то можно определять состояние цепи управления.