Сигналы компьютера: Сигналы bios. Сигналы биос.
Содержание
Расшифровываем звуковые сигналы BIOS
Наиболее внимательные пользователи ПК могут слышать звуковые сигналы при загрузке компьютера, которые раздаются из системного блока. Большинство на это не обращают никакого внимания. И это совершенно нормально, так как этим коротким звуком ПК сообщает пользователю, что все нормально и самотестирование прошло успешно. Но бывает, что комбинация звуков совершенно другая и грамотный пользователь по нему сразу определяет, какая неисправность обнаружена при тестировании устройств ПК. Кто подает нам эти «оповещения», и что они означают, разъяснят в сегодняшней публикации специалисты нашей компании, занимающейся поставкой и компьютерной техники.
Устройство тестирования ПК
На самом деле, никакого отдельного устройства для тестирования компонентов нет, а подает нам звуковые сигналы, bios, который и тестирует конфигурацию вашего ПК перед запуском операционной системы. Все неисправности, который обнаружил БИОС, закодированы в определенные комбинации коротких и длинных «сообщений».
Причем, все производители BIOS делают коды ошибок одинаковыми, для удобства в первоначальном выявлении неисправности без применения специализированного оборудования. Главное, чтобы к материнской плате был подключен динамик, который располагается внутри системного блока и пользователь знал расшифровку звуковых сигналов bios.
Как расшифровать комбинации звуков
Значения того или иного «сообщения» БИОСа, как правило, расписаны в инструкции к материнской плате, но зачастую только на английском, или того хуже, китайском языке. О чем сигнализирует ваш ПК можно узнать, сделав запрос в поисковой строке браузера, но в некоторых случаях, особенно в новых версиях БИОСа, производители добавляют дополнительные комбинации кодированных сообщений. Мы постарались учесть наиболее частые проблемы, возникающие при тестировании оборудования ПК, и составили таблицы наиболее распространенных кодов оповещений для таких популярных производителей, как AWARDBIOS и AMIBIOS.
Для более точного определения кода неисправности, лучше всего найти инструкцию к конкретно вашей модели материнской платы.
Звуковые сигналы AWARDBIOS, которые «говорят» о проблемах в устройствах ПК:
Звуковые сигналы AMIBIOS, которые оповещают о возможной неисправности:
Разъяснения по восстановлению работоспособности ПК
Если BIOS выдает код ошибки ОЗУ или видеоадаптера, то не спешите мчаться в магазин компьютерных комплектующих.
- Обесточьте ПК и снимите крышку корпуса системного блока.
- Соблюдая аккуратность, раскройте защелки каждого модуля и попробуйте вставить планку памяти с небольшим нажимом. Если она сидит достаточно плотно в слоте, то выньте ее и протрите контакты чуть влажной спиртовой салфеткой и продуйте сам разъем. После, хорошенько высушите контакты модуля сухой салфеткой, и вставьте планку ОЗУ на место до щелчка замков. Ту же операцию можно проделать с видеоадаптером.
- Запустите ПК. В большинстве случаев, ошибка памяти случается из-за пыли, попавшей в слот и загрязненных контактов на модуле.
Если вы получили «сообщение» что не работает блок питания, то:
- Обесточьте ПК и снимите боковую крышку «системника».
- Отключите все потребители от БП кроме дисковода.
- Подключите питание к ПК и произведите пуск. Если услышите писк, значит, блок питания запускается.
- После, подключайте по одному устройству и повторяйте процедуру. Таким образом, можно вычислить, что в конкретном случае не работает.
Если Биос «говорит», что не видит клавиатуру:
- Отключите питание на ПК.
- Выньте и еще раз вставьте коннектор клавиатуры в порт ПК. Если клавиатура USB попробуйте подсоединить ее к другому порту.
- Нажмите на кнопку NUMLOCK, если индикатор не работает, то замените клавиатуру.
- Таким нехитрым способом можно решить множество проблем, связанных с сообщениями об ошибках от BIOS.
Изучив данные таблицы, вы всегда сможете самостоятельно идентифицировать звуковые сигналы БИОС и принять решение об устранении неисправности, не разбирая системный блок.
Что означают звуковые сигналы компьютера? – PROCOMPUTERY.
RU
- Автор записи:Ильдар Мухутдинов
- Рубрика записи:Программы
Здравствуйте, дорогие друзья!
В сегодняшней небольшой заметке мы поговорим об одной интересной теме — это звуковые сигналы компьютера, и что они означают? В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) BIOS компьютера записана диагностическая программа, которая запускается при включении персонального компьютера. Данная программа позволяет самостоятельно выяснить и диагностировать неисправность компьютера.
При включении компьютера, программа POST производит проверку основных компонентов ПК:
- оперативную память,
- работу процессора,
- CMOS,
- находит подключенные устройства: жесткий диск, привод и др.
Во время загрузки компьютера на экран выводится информация о ходе проверки, в зависимости от результатов, дополнительно на динамик (не путать с колонками) компьютера выводится определенные звуковые коды.
Если в работе компьютера нет сбоев, то вы при загрузке компьютера услышите один короткий звуковой сигнал, после чего будет продолжен запуск операционной системы компьютера.
Если диагностическая проверка находит неисправность в компонентах персонального компьютера, то она выдает специальный звуковое оповещение, которое характеризуют причину ошибки, и выключает компьютер.
Если компьютер не включается при этом, издавая звуковые сигналы, вам нужно для идентификации неисправности посчитать и записать их количество и характер.
Так как порядок звуковых сигналов был защищен авторским правом IBM (то есть его нельзя было использовать другим фирмам), большинству фирм по производству компьютеров пришлось использовать ПЗУ BIOS сторонних фирм. Это привело к тому, что у каждого производителя появился свой перечень звуковых сигналов, характеризующий неисправность аппаратного обеспечения.
Для начало нужно определить версию вашего Биоса, для этого обратите внимание на первоначальный экран загрузки.
В приведенном примере (указан выше) у нас bios от Award.
Звуковые сигналы компьютера, что они означают?
Ниже приведены таблицы звуковых сигналов.
Да, кстати, если на вашем компьютере не имеется динамик, то никакие звуковые сигналы компьютера вы не услышите. 🙂
И еще, пока не забыл! Если вы хотите более подробно знать про все тонкости системы BIOS, то специально для вас у меня имеется книга «Вся правда о BIOS. На простом и понятном языке». Это полноценная пошаговая электронная книга о системе BIOS со всеми иллюстрациями и пояснениями. Ключ к «мозгам» вашего компьютера!
Она предназначена для широкого круга пользователей, желающих легко и быстро разобраться в принципах работы BIOS и научиться настраивать компьютер с её помощью. Книга написана в формате PDF на простом понятном русском языке со всеми необходимыми пояснениями и иллюстрациями. В ней без проблем разберётся даже обычный школьник!
На этом пока все! Надеюсь, что вы нашли в этой заметке что-то полезное и интересное для себя.
Если у вас имеются какие-то мысли или соображения по этому поводу, то, пожалуйста, высказывайте их в своих комментариях. До встречи в следующих заметках! Удачи! 😎
Как компьютеры хранят и передают данные
Автомобиль выезжает из туннеля Сион-Маунт-Кармель, расположенного в национальном парке Сион, штат Юта. Кредит: Викисклад.
Наконец-то лето! Вы и ваша семья находитесь в путешествии по пересеченной местности. У вас включено радио, и вы все подпеваете своей любимой песне. Вы проезжаете тоннель, и музыка останавливается. Если вы слушаете местную радиостанцию, музыка станет статической, но если вы слушаете спутниковое радио, музыка полностью замолкнет. Радио, будь то спутник или эфир, передается в виде сигнала, который интерпретируется вашим устройством. Если вы слушаете спутниковое радио, сигнал равен 9.0005 цифровой , но если вы слушаете трансляцию или «эфирное» радио, сигнал аналоговый . В следующих упражнениях мы узнаем больше об особенностях цифровых и аналоговых сигналов, моделируя, как эти два типа сигналов передаются и используются для хранения информации.
Аналог. Цифровые сигналы
Цифровые и аналоговые сигналы передаются посредством электромагнитных волн. Изменения частоты и амплитуды создают музыку, которую вы слушаете, или изображения, которые вы видите на экране. Аналоговые сигналы состоят из непрерывных волн, которые могут иметь любые значения частоты и амплитуды. Эти волны бывают гладкими и изогнутыми. С другой стороны, цифровые сигналы состоят из точных значений единиц и нулей. Цифровые волны имеют ступенчатый вид.
Аналоговые сигналы подвержены искажениям, поскольку даже незначительные ошибки в амплитуде или частоте волны изменят исходный сигнал. Цифровые сигналы являются более надежной формой передачи информации, поскольку ошибка в значении амплитуды или частоты должна быть очень большой, чтобы вызвать переход к другому значению.
| Аналоговый | Цифровой |
|---|---|
| Сигналы состоят из бесконечного числа возможных значений. | Сигналы состоят только из двух возможных значений: 0 или 1. |
| Звуковые сигналы могут плавно изменяться по громкости и высоте. | Сигнал переходит от одного значения к другому. |
Эти два типа сигналов используются для связи и отправки информации в различных формах, таких как радиопередача, текстовые сообщения, телефонные звонки, потоковое видео и видеоигры. Они также могут использоваться для хранения информации и данных. Хранилище данных используется крупными компаниями, такими как банки, для хранения записей. Частные лица также используют хранилище данных для личного использования, например, для хранения файлов, фотографий, результатов игр и многого другого.
Узнайте больше о функциях хранения данных из серии Science Friday, Файл не найден.
Связанная статья
Призраки в барабанах
Интерьер ленточной библиотеки StorageTek в NERSC. Кредит: Викисклад.
Упражнение 1: Моделирование сигнала связи
В этом упражнении учащиеся будут моделировать передачу аналоговых и цифровых сигналов, подобно детской игре «телефон», но в форме копирования ряда рисунков.
Это упражнение моделирует ключевые различия между цифровыми и аналоговыми сигналами в их разрешении и точности сигнала. Учащиеся выполнят две симуляции: одну, имитирующую множественные передачи аналогового сигнала, и одну, имитирующую множественные передачи цифрового сигнала.
Аналоговые изображения состоят из закругленных линий, чтобы показать, что аналоговые волны могут иметь бесконечные значения.
Цифровые изображения состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных значений.
Материалы
— Ножницы
— Лента или клей
— Черная ручка или маркер с тонким наконечником (учащиеся не должны допускать многократных попыток воссоздания изображения)
— Страницы чертежей моделирования сигналов связи.
— По одной копии каждого из 5 цифровых и 5 аналоговых инопланетян на стол (по одному инопланетянину на человека) со страниц для рисования имитации сигнала связи стол.
(Пять — это количество инопланетян, представленное в наборе, а также предоставляет учащимся оптимальные возможности для рисования заданных инопланетян.)
Объедините учащихся в группы по пять человек. Кредит: Андреа ЛаРоса
Моделирование сигнала связи Указания для учащихся
Мы собираемся смоделировать обмен сообщениями во времени и на расстоянии. Это занятие требует передачи бумаги от человека к человеку, чтобы каждый человек воспроизвел на ней рисунок, а затем передал его следующему человеку за вашим столом.
Передача бумаги и воспроизведение рисунка имитируют время и пространство, по которым распространяются сигналы. В первой части задания мы будем моделировать аналоговые сигналы. Во второй части мы будем моделировать цифру.
- Разрежьте бумагу по пунктирной линии и склейте две половинки встык.
- В сетке справа от инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы максимально перерисовать изображение инопланетянина. Вам не разрешается стирать или исправлять свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы закончить рисунок.
Студент делает одну копию изображения пришельца. Кредит: Андреа ЛаРоса
- Через две минуты сложите исходное изображение пришельца за бумагу так, чтобы был виден только ваш новый рисунок.
- Передайте бумагу слева от вас. Каждый бумажный проход представляет собой сообщение, перемещающееся во времени и на расстоянии. Когда вам передают нового инопланетянина, не смотрите на подвернутую часть.
- В сетке сразу справа от перерисованного инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы перерисовать изображение инопланетянина, которое вы можете видеть, насколько это возможно. Не стирайте и не исправляйте свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы закончить рисунок. Сложите изображение инопланетянина, которое вы скопировали, за бумагу так, чтобы был виден только ваш новый рисунок.
- Повторяйте шаги 4-5, пока пришелец, которого вы изначально нарисовали, не вернется к вам.
- Анализ перехода от исходного изображения к последнему рисунку. Запишите свои наблюдения в Лист наблюдений учащихся.
- Повторите всю симуляцию еще раз с цифровыми круглыми изображениями инопланетян.
Созданная учащимися последовательность рисунков пришельцев. Кредит: Андреа ЛаРоса
- Обязательно проанализируйте переход от исходного изображения к последнему рисунку. Запишите свои наблюдения в Лист наблюдений учащихся.
Не стирайте и не исправляйте свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы закончить рисунок. Сложите изображение инопланетянина, которое вы скопировали, за бумагу так, чтобы был виден только ваш новый рисунок.Вопросы по заданию
(заполнить после аналогового и цифрового раундов)
Разверните свои рисунки инопланетян и посмотрите на изображения, нарисованные во время задания.
— Сравните исходное изображение с окончательным рисунком.
Определите и опишите сходства и различия между двумя изображениями.
– Наблюдайте за развитием рисунков во время занятия. Определите и опишите, что изменилось во время каждого рисунка.
Примечание учителя: В ходе аналогового моделирования учащиеся увидят, как крошечные изменения (искажения/шумы) в каждой копии изображения (сигнала) приводят к значительным искажениям конечного изображения после многократной передачи.
Сравнение аналогового и цифрового раундов
Сравните изображения из заданий 1-го и 2-го раундов.
– В каком раунде окончательный рисунок оказался более точным? Подтвердите свой выбор доказательствами из деятельности.
Примечание для учителя: В цифровом круговом моделировании изображения инопланетян состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантуется или ограниченное количество значений. Когда учащиеся сравнивают изображения, которые они передавали с помощью аналоговых и цифровых «сигналов», они замечают, что искажения в цифровом изображении незначительны даже после многократной передачи, в отличие от того, что они наблюдали при передаче изображения с использованием аналогового сигнала.
Связанный сегмент
Предотвращение «цифрового темного века»
Упражнение 2: Сортировка цифровых и аналоговых сигнальных карт
В этом упражнении учащиеся познакомятся с характеристиками цифровых и аналоговых сигналов и применят их характеристики для выбора цифрового или аналогового хранилища для конкретного примера.
Материалы
-Ножницы
-Цифровая и аналоговая карта. Сортировка
-Подсказка для написания песен с птицами
-претензии-овощные рубрики
Учитель создан
- Организация студентов в группы. три.
- Предварительно нарежьте и перемешайте набор карточек для каждой группы.
- Поделитесь рубрикой CER со студентами.
Указания для учащихся
- Рассортируйте изображения и утверждения по двум категориям: цифровые сигналы или аналоговые сигналы.
- Используйте отсортированные изображения и утверждения, чтобы направлять свое мышление при выполнении письменной подсказки.
Запись подсказки
Какой тип сигнала вы бы предложили для записи очень подробной песни исчезающей птицы? Подтвердите свой выбор доказательствами из вашей карты. Используйте рубрику «Утверждения-доказательства-обоснование» (CER), чтобы помочь вам в написании.
Связанный образовательный ресурс
Сотрудничество преподавателей научной пятницы 2019 г.
Действие 3: Двоичное преобразование
В этом упражнении мы будем использовать двоичное кодирование для представления путей через ряд «высоких» и «низких» вариантов выбора, которые представляют, какой путь выбрать на логической карте. Студенты будут действовать как цифро-аналоговые преобразователи для декодирования двоичных импульсов и создания изображения путем преобразования импульсов в цветные пиксели.
Музыка, передаваемая в ваш автомобиль по спутниковому радио, и информация, хранящаяся в библиотеках данных, являются цифровыми сигналами, использующими двоичную систему .
В двоичной системе есть только две цифры, 1 и 0. Значение или значение этих цифр может варьироваться. Например, они могут представлять «истина» и «ложь», «включено» и «выключено» или «высокое» и «низкое».
На этом рисунке показано, как можно использовать двоичное кодирование для представления путей через серию «высоких» и «низких» вариантов. Следование двоичному коду укажет путь к логической карте и поможет найти нужные цвета.
«1» будет указывать на «высокий» путь, а «0» — на «низкий» путь. С помощью этой карты, называемой «картой логических ворот», двоичная последовательность 0 и 1 может указывать, когда «идти вверх» или «идти вниз», передавая путь на карте для «кодирования» для цвета. Например, используя приведенную выше логическую карту, 010 будет означать, что «0» идет вниз, «1» идет вверх, «0» идет вниз.
Это будет код для зеленого цвета.
Теперь попробуйте
Используйте эту таблицу, чтобы определить, какой цвет будет кодироваться числом 111 ?
Если вы закончили черным цветом, вы его получили!
Цифровые сигналы передаются на компьютеры в виде электронных сигналов, посылаемых в виде импульсов. Цифровое устройство интерпретирует напряжение каждого импульса как 0 или 1. Изображение ниже является примером оцифрованной волны.
Используя этот график, где красные линии в верхней части представляют «1», а красные линии в нижней части представляют «0», вы можете видеть, что вся красная линия представляет собой последовательность единиц и 0 в верхней части графика: 11001110111011.
Если бы мы использовали каждую группу из трех чисел, чтобы найти соответствующий цвет в таблице выше, мы бы использовали:
110 — розовый
011 — синий
101 — красный
Объяснение пикселей
Большинство электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры и телевизионные экраны используют технологию жидкокристаллических дисплеев (LCD).
Экран состоит из миллионов крошечных кусочков, называемых пикселей . Электронное устройство получает закодированную информацию в виде цифровых сигналов и использует электричество для управления цветом пикселей. Каждый крошечный пиксель просто меняет цвет с одного на другой в зависимости от электрического сигнала, но, поскольку пиксели настолько малы, что ваш глаз улавливает движение на общем изображении. Удивительным примером этого в природе являются чешуйки или «пиксели» на изображении крыла бабочки ниже и в этом классном видео.
Замысловатые узоры на крыльях мотылька состоят из отдельных клеток, выражающих разные цвета. Кредит: Викисклад.
Как работает деятельность?
Каждому учащемуся назначается цифровой волновой график, подобный изображенному ниже. Используя карту логических элементов, учащиеся будут декодировать сигнал в цвета пикселей для части мозаики.
Первые цифры будут введены в первую ячейку, а следующие цифры будут заполнены по порядку. Затем карта логических вентилей будет использоваться для определения их цветов.
Предоставлено: Андреа ЛаРоса. Студенты будут заполнять эту таблицу, расшифровывая свои цвета. В этом примере цвета, расшифрованные учеником №1, показаны в верхнем левом углу. Предоставлено: Андреа ЛаРоса Сигнал каждого ученика внесет свой вклад в общую картину. Кредит: Андреа ЛаРоса
Чтобы создать свой собственный мозаичный шедевр в классе, четыре класса завершают панель большой фрески Post-it.
Фреска, созданная четырьмя классами, представляет собой сцену океана. Предоставлено: Andrea LaRosa
Материалы
— Измерительная линейка
— Лента
— Бумага формата Legal, разрезанная пополам вдоль для меток сетки
— восемь досок для плакатов размером 22×28 дюймов (рекомендуется использовать по две на класс):
— 2 x 2-дюймовых стикера Post-it:
— 2 упаковки Post-it Super Sticky Notes, 2 x 2 дюйма, Коллекция Рио-де-Жанейро
— 1 упаковка Post-it Super Sticky Notes, 2 x 2 дюйма, Marrakesh Collection
— 1 упаковка Post-it Super Sticky Notes, 2 дюйма x 2 дюйма, яркие неоны
— Примечание для преподавателей: стикеры на плакат).
Если стикеры Post-it недоступны, учащиеся могут раскрасить сетку маркерами.
Подготовка
Перед тем, как учащиеся создадут свой шедевр, нарисуйте квадратную сетку 14 на 11 на каждом плакате. Ряды и столбцы будут шириной два дюйма (ширина ваших стикеров). Соедините две доски для плакатов вместе по 28-дюймовым сторонам, чтобы создать сетку 22 x 11.
Распечатайте бинарные последовательности учащихся и таблицы назначения сетки. Разрежьте эти листы по пунктирным линиям и дайте каждому учащемуся заданную последовательность и соответствующую таблицу сетки. Ваша установка должна выглядеть так:
Процедура студента
Расшифровать : Вы расшифруете 10-12 квадратов на сетке. Ниже приведен пример графа двоичной последовательности. Красная линия представляет собой цифровое представление сигнала. Используйте назначенный вам график сигнала и логическую карту, чтобы декодировать двоичную последовательность и цвет в таблице сетки.
Проверьте свои ответы с учителем, прежде чем переходить к построению мозаики.
Construct : Получите количество и цвета стикеров для вашей части мозаики. Поместите свои стикеры на соответствующие квадраты в сетке плаката.
Совет учителю: создайте заранее размеченный плакат, чтобы помочь учащимся создать мозаику. Фото: Andrea LaRosa
Добавьте стикеры на сетку плаката в правильном порядке. При этом думайте о каждом квадрате сетки как о пикселе, а о выборе цвета — как о результате обработки двоичного кода для получения правильного цвета!
— Что сделал ваш класс?
— Как вы думаете, вы могли бы создать руководство по двоичному коду, чтобы сделать фреску?
Упражнение 4: Моделирование сигнала и отражение двоичного преобразования
Материалы.
Подсказка при записи
— Используйте следующие таблицы, чтобы определить, какой тип сигнала, цифровой или аналоговый, является более надежным способом кодирования и передачи информации.
Предоставьте три доказательства, подтверждающие ваше заявление на основе результатов, полученных в результате обучения симуляции сигнала и бинарного преобразования.
Таблица 1: Моделирование сигнала
| Аналоговый |
|---|
| Цифровой |
Таблица 2: Двоичное преобразование: эти данные представляют информацию, закодированную только для 3 учащихся.
| Аналоговый | Цифровой |
|---|---|
| 11001110111011001100110011101 1001100110011101100111011101 01111011001011010111100101011 10111010111101100101101011110 0101011111011101011110111010111 1011100110110111111101011110111 0101111011100110110111111 | Цвет ячейки A1, зеленый. Цветная ячейка B1, Синий. Цветная ячейка C1, Синий. Цвет ячейки D1, зеленый. Цветная ячейка A2, зеленый. Цвет ячейки B2, зеленый. Цветная ячейка C2, Синий. Цвет ячейки D2, зеленый. Цвет ячейки А3, зеленый. Цветная ячейка B3, зеленый. Цветная ячейка C3, Синий. Цветная ячейка D3, зеленый. Цвет ячейки E1, синий. Цвет ячейки F1, Синий. Цвет ячейки G1, Бирюзовый. Цвет ячейки h2, Синий. Цвет ячейки E2, зеленый. Цвет ячейки F2, Бирюзовый. Цвет ячейки G2, Бирюзовый. Цвет ячейки h3, Розовый. Цвет ячейки E3, зеленый. Цвет ячейки F3, Бирюзовый. Цвет ячейки G3, Розовый. Цвет ячейки h4, ярко-розовый. Цветная ячейка I1, Синий. Цвет ячейки J1, Синий. Цвет ячейки К1, Синий. Цвет ячейки L1, Бирюзовый. Цвет ячейки I2, розовый. Цветовая ячейка J2, ярко-розовый. Цветовая ячейка K2, Бирюзовый. Цвет ячейки L2, Синий. Цвет ячейки I3, розовый. Цвет ячейки J3, розовый. Цвет ячейки К3, Розовый. Цвет ячейки L3, Синий. Цвет ячейки М1 Зеленый. Цветная ячейка N1, Синий. Цветная ячейка O1, Синий. Цвет ячейки P1, зеленый. Цвет ячейки М2, зеленый. Цвет ячейки N2, зеленый. Цветная ячейка O2, Синий. Цвет ячейки D2, зеленый. Цвет ячейки А3, зеленый. Цветная ячейка B3, зеленый. Цветная ячейка O3, Синий. Цвет ячейки М3, зеленый. Цветная ячейка A11, Синий. Цвет ячейки F11, Синий. Цвет ячейки G11, Бирюзовый. Цвет ячейки h21, Синий. Цвет ячейки E12, зеленый. Цветовая ячейка I12, Розовый. Цветовая ячейка J12, ярко-розовый. Цветовая ячейка K12, Бирюзовый. Цвет ячейки L12, Синий. Цветовая ячейка I13, Розовый. Цвет ячейки J13, Розовый. Цвет ячейки К13, Розовый. Цвет ячейки L13, Синий. Цветная ячейка A14 Зеленый. Цветная ячейка B14, Синий. Цвет ячейки C14, Синий. Цвет ячейки D14, зеленый. Цветная ячейка A22, зеленый. Цвет ячейки B22, зеленый. Цветная ячейка C22, Синий. Цвет ячейки D22, зеленый. Цветная ячейка A23, зеленый. Цвет ячейки B23, зеленый. Цветная ячейка C23, Синий. Цвет ячейки D23, зеленый. Цвет ячейки E12, Синий. Цвет ячейки F15, Синий. Цвет ячейки G15, Бирюзовый. Цвет ячейки h25, Синий. Цвет ячейки E25, зеленый. |
Набор инструментов для преподавателя
Научные стандарты следующего поколения
MS-PS4-3: Объединить качественную научную и техническую информацию для поддержки утверждения о том, что оцифрованные сигналы являются более надежным способом кодирования и передачи информации, чем аналоговые сигналы.
Кредиты
Помощь в кодировании от Luca Fox LaRosa
Дизайн мозаики от Stephanie Near
Монтаж Брайана Соаша и Ширли Кэмпбелл
Цифровое производство Брайана Соаша, Ариэля Зиха, Лорен Дж. Янг и Брэндона Эхтера
Познакомьтесь с писателем
Об Андреа ЛаРоса
Андреа ЛаРоса преподает естествознание в 8-м классе Вестсайдской академии средней школы в Данбери, Коннектикут. Она твердо верит в принцип «покажи один, сделай один, научи один».
Аналоговые и цифровые сигналы: использование, преимущества и недостатки | Артикул
СКАЧАТЬ PDF
Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается один раз в месяц
Подписаться
Мы ценим вашу конфиденциальность
Сигнал — это электромагнитный или электрический ток, передающий данные из одной системы или сети в другую. В электронике сигнал часто представляет собой изменяющееся во времени напряжение, которое также является электромагнитной волной, несущей информацию, хотя может принимать и другие формы, например ток.
В электронике используются два основных типа сигналов: аналоговые и цифровые сигналы. В этой статье обсуждаются соответствующие характеристики, использование, преимущества и недостатки, а также типичные применения аналоговых и цифровых сигналов.
Аналоговый сигнал
Аналоговый сигнал изменяется во времени и обычно привязан к диапазону (например, от +12 В до -12 В), но в этом непрерывном диапазоне существует бесконечное количество значений. Аналоговый сигнал использует данное свойство среды для передачи информации о сигнале, например, электричество, проходящее по проводу. В электрическом сигнале напряжение, ток или частота сигнала могут изменяться для представления информации. Аналоговые сигналы часто представляют собой рассчитанные реакции на изменения света, звука, температуры, положения, давления или других физических явлений.
При нанесении на график зависимости напряжения от времени аналоговый сигнал должен давать плавную и непрерывную кривую. Не должно быть дискретных изменений значений (см.
рис. 1) .
Рис. 1: Аналоговый сигнал
Цифровой сигнал
Цифровой сигнал — это сигнал, представляющий данные в виде последовательности дискретных значений. Цифровой сигнал может принимать только одно значение из конечного набора возможных значений в данный момент времени. В цифровых сигналах физической величиной, представляющей информацию, может быть множество вещей:
- Переменный электрический ток или напряжение
- Фаза или поляризация электромагнитного поля
- Акустическое давление
- Намагничивание магнитного носителя информации
Цифровые сигналы используются во всей цифровой электронике, включая вычислительное оборудование и устройства передачи данных. При нанесении на график зависимости напряжения от времени цифровые сигналы представляют собой одно из двух значений и обычно находятся в диапазоне от 0 В до VCC (обычно 1,8 В, 3,3 В или 5 В) (см. рис. 2) .
Analog Electronics
Большинство основных электронных компонентов — резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и операционные усилители (операционные усилители) — по своей сути являются аналоговыми компонентами.
Схемы, построенные из комбинации этих компонентов, представляют собой аналоговые схемы (см. рисунок 3) .
Рис. 3: Аналоговая схема
Аналоговые схемы могут быть сложной конструкции с несколькими компонентами или простыми, например, два резистора, образующие делитель напряжения. Как правило, аналоговые схемы проектировать сложнее, чем цифровые схемы, выполняющие ту же задачу. Для разработки аналогового радиоприемника или аналогового зарядного устройства потребуется разработчик, знакомый с аналоговыми схемами, поскольку цифровые компоненты были приняты для упрощения этих конструкций.
Аналоговые схемы обычно более чувствительны к шуму, причем «шум» — это любые небольшие нежелательные колебания напряжения. Небольшие изменения уровня напряжения аналогового сигнала могут привести к значительным ошибкам при обработке.
Аналоговые сигналы обычно используются в системах связи, которые передают голос, данные, изображение, сигнал или видеоинформацию с использованием непрерывного сигнала.
Существует два основных типа аналоговой передачи, каждый из которых основан на том, как они адаптируют данные для объединения входного сигнала с сигналом несущей. Двумя методами являются амплитудная модуляция и частотная модуляция. Амплитудная модуляция (AM) регулирует амплитуду несущего сигнала. Частотная модуляция (FM) регулирует частоту несущего сигнала. Аналоговая передача может осуществляться многими способами:
- Через витую пару или коаксиальный кабель
- Через оптоволоконный кабель
- По радио
- По воде
Подобно тому, как человеческое тело использует глаза и уши для захвата сенсорной информации, аналоговые схемы используют эти методологии для взаимодействия с реальным миром, а также для точного захвата и обработки этих сигналов в электронике.
MPS производит различные аналоговые ИС и компоненты, такие как MP2322, низкий I 9Синхронный понижающий преобразователь 0490 Q в крошечном корпусе QFN размером 1,5 мм x 2 мм.
Цифровая электроника
Цифровые схемы реализуют такие компоненты, как логические вентили или более сложные цифровые ИС. Такие ИС представлены прямоугольниками с отходящими от них выводами (см. рис. 4) .
Рисунок 4: Цифровая схема
Цифровые схемы обычно используют двоичную схему. Хотя значения данных представлены только двумя состояниями (0 и 1), более крупные значения могут быть представлены группами двоичных битов. Например, в 1-битной системе 0 представляет значение данных 0, а 1 представляет значение данных 1. Однако в 2-битной системе 00 представляет 0, 01 представляет 1, 10 представляет 2, а 11 представляет 3. В 16-битной системе наибольшее число, которое может быть представлено, равно 2 16 или 65 536. Эти группы битов могут быть захвачены либо как последовательность последовательных битов, либо как параллельная шина. Это позволяет легко обрабатывать большие потоки данных.
В отличие от аналоговых схем, большинство используемых цифровых схем являются синхронными, то есть для координации работы блоков схем используются опорные часы, поэтому они работают предсказуемым образом.
Аналоговая электроника работает асинхронно, то есть обрабатывает сигнал по мере его поступления на вход.
В большинстве цифровых схем для обработки данных используется цифровой процессор. Это может быть простой микроконтроллер (MCU) или более сложный процессор цифровых сигналов (DSP), который может фильтровать большие потоки данных, например видео, и управлять ими.
Цифровые сигналы обычно используются в системах связи, где цифровая передача может передавать данные по каналам передачи «точка-точка» или «точка-многоточка», таким как медные провода, оптические волокна, беспроводные средства связи, носители данных или компьютерные шины. Передаваемые данные представлены в виде электромагнитного сигнала, такого как микроволновая печь, радиоволна, электрическое напряжение или инфракрасный сигнал.
В целом, цифровые схемы легче проектировать, но они часто стоят дороже, чем аналоговые схемы, предназначенные для тех же задач.
Каталог цифровых компонентов MPS включает MP2886A, цифровой многофазный ШИМ-контроллер с интерфейсом PWM-VID, совместимым со спецификацией NVIDIA Open VReg.
Аналого-цифровое (АЦП) и цифро-аналоговое (ЦАП) преобразование сигналов
Многие системы должны обрабатывать как аналоговые, так и цифровые сигналы. Во многих системах связи обычно используется аналоговый сигнал, который действует как интерфейс для среды передачи для передачи и приема информации. Эти аналоговые сигналы преобразуются в цифровые сигналы, которые фильтруют, обрабатывают и сохраняют информацию.
На рис. 5 показана общая архитектура, в которой аналоговый ВЧ-интерфейс (AFE) состоит из всех аналоговых блоков для усиления, фильтрации и усиления аналогового сигнала. Между тем, секция процессора цифровых сигналов (DSP) фильтрует и обрабатывает информацию. Для преобразования сигналов из аналоговой подсистемы в цифровую в приемном тракте (RX) используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Для преобразования сигналов из цифровой подсистемы в аналоговую в тракте передачи (ТХ) используется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Рисунок 5: Система связи с аналоговой и цифровой подсистемами
Цифровой сигнальный процессор (DSP) — это специализированная микропроцессорная микросхема, выполняющая операции цифровой обработки сигналов.
DSP изготавливаются на интегральных схемах MOSFET и широко используются в обработке аудиосигналов, телекоммуникациях, цифровой обработке изображений, телевизионных продуктах высокой четкости, обычных бытовых электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, и во многих других важных приложениях.
DSP используется для измерения, фильтрации или сжатия непрерывных реальных аналоговых сигналов. Выделенные DSP часто имеют более высокую энергоэффективность, что делает их подходящими для портативных устройств из-за их ограничений по энергопотреблению. Большинство микропроцессоров общего назначения также могут выполнять алгоритмы цифровой обработки сигналов.
Работа АЦП
На рис. 6 показана работа АЦП. Вход представляет собой аналоговый сигнал, который обрабатывается схемой удержания выборки (S/H) для создания приблизительного цифрового представления сигнала. Амплитуда больше не имеет бесконечных значений и была «квантована» до дискретных значений в зависимости от разрешения АЦП.
АЦП с более высоким разрешением будет иметь меньшие размеры шага и будет более точно представлять входной аналоговый сигнал. Последний этап АЦП кодирует оцифрованный сигнал в двоичный поток битов, представляющий амплитуду аналогового сигнала. Цифровой выход теперь может быть обработан в цифровой области.
Рис. 6: Типичная архитектура АЦП для преобразования аналогового сигнала в цифровой
Работа ЦАП
ЦАП обеспечивает обратную операцию. Вход ЦАП представляет собой двоичный поток данных из цифровой подсистемы, и он выводит дискретное значение, которое аппроксимируется аналоговым сигналом. По мере увеличения разрешения ЦАП выходной сигнал все больше приближается к действительно гладкому и непрерывному аналоговому сигналу (см. рис. 7). Обычно в цепочке аналогового сигнала есть постфильтр для дальнейшего сглаживания формы волны.
Рис. 7: 6-битный ЦАП для цифро-аналогового преобразования сигналов
Как упоминалось ранее, многие системы, используемые сегодня, являются «смешанными сигналами», то есть они полагаются как на аналоговые, так и на цифровые подсистемы.
Эти решения требуют ADC и DAC для преобразования информации между двумя доменами.
Цифровые сигналы по сравнению с аналоговыми: преимущества и недостатки
Как и в большинстве инженерных тем, у аналоговых и цифровых сигналов есть свои плюсы и минусы. Конкретное приложение, требования к производительности, среда передачи и операционная среда могут определять, следует ли использовать аналоговую или цифровую сигнализацию (или их комбинацию).
Цифровые сигналы: преимущества и недостатки
Преимущества использования цифровых сигналов, включая цифровую обработку сигналов (DSP) и системы связи, включают следующее:
- Цифровые сигналы могут передавать информацию с меньшим уровнем шума, искажений и помех.
- Цифровые схемы могут быть легко воспроизведены в больших количествах при сравнительно низких затратах.
- Цифровая обработка сигналов более гибкая, поскольку операции DSP можно изменять с помощью систем с цифровым программированием.
- Цифровая обработка сигналов более безопасна, поскольку цифровую информацию можно легко зашифровать и сжать.
- Цифровые системы более точны, и вероятность возникновения ошибок может быть снижена за счет использования кодов обнаружения и исправления ошибок.
- Цифровые сигналы можно легко хранить на любых магнитных или оптических носителях с использованием полупроводниковых микросхем.
- Цифровые сигналы могут передаваться на большие расстояния.
Недостатки использования цифровых сигналов, включая цифровую обработку сигналов (DSP) и системы связи, включают следующее:
- Для цифровой связи требуется более высокая пропускная способность по сравнению с аналоговой передачей той же информации.
- DSP обрабатывает сигнал на высоких скоростях и содержит больше внутренних аппаратных ресурсов. Это приводит к более высокому рассеиванию мощности по сравнению с аналоговой обработкой сигналов, которая включает в себя пассивные компоненты, потребляющие меньше энергии.
- Цифровые системы и обработка обычно более сложны.
Аналоговые сигналы: преимущества и недостатки
Преимущества использования аналоговых сигналов, включая аналоговую обработку сигналов (ASP) и системы связи, включают следующее:
- Аналоговые сигналы легче обрабатывать.
- Аналоговые сигналы лучше всего подходят для передачи аудио и видео.
- Аналоговые сигналы имеют гораздо более высокую плотность и могут предоставлять более точную информацию.
- Аналоговые сигналы используют меньшую полосу пропускания, чем цифровые сигналы.
- Аналоговые сигналы обеспечивают более точное представление изменений физических явлений, таких как звук, свет, температура, положение или давление.
- Аналоговые системы связи менее чувствительны с точки зрения электрических допусков.
Недостатки использования аналоговых сигналов, включая аналоговую обработку сигналов (ASP) и системы связи, включают следующее:
- Передача данных на большие расстояния может привести к нежелательным помехам сигнала.
- Аналоговые сигналы подвержены потере генерации.
- Аналоговые сигналы подвержены шуму и искажениям, в отличие от цифровых сигналов, которые имеют гораздо более высокую устойчивость.
- Аналоговые сигналы обычно имеют более низкое качество, чем цифровые сигналы.
Аналоговые и цифровые сигналы: системы и приложения
Традиционные аудиосистемы и системы связи используют аналоговые сигналы. Однако с развитием кремниевых технологий, возможностей цифровой обработки сигналов, алгоритмов кодирования и требований к шифрованию — в дополнение к повышению эффективности полосы пропускания — многие из этих систем стали цифровыми. Это все еще некоторые приложения, в которых аналоговые сигналы имеют устаревшее использование или преимущества. Большинство систем, взаимодействующих с реальными сигналами (такими как звук, свет, температура и давление), используют аналоговый интерфейс для захвата или передачи информации. Ниже перечислены несколько применений аналоговых сигналов:
- Аудиозапись и воспроизведение
- Датчики температуры
- Датчики изображения
- Радиосигналы
- Телефоны
- Системы управления
MPS имеет широкий ассортимент аналоговых деталей, включая MP2322, MP8714, MP2145 и MP8712.
Хотя во многих первоначальных системах связи использовались аналоговые сигналы (телефоны), в новейших технологиях используются цифровые сигналы из-за их преимуществ, связанных с помехоустойчивостью, шифрованием, эффективностью полосы пропускания и возможностью использовать ретрансляторы для передачи на большие расстояния. Ниже перечислены несколько применений цифровых сигналов:
- Системы связи (широкополосные, сотовые)
- Сеть и передача данных
- Цифровые интерфейсы для программируемости
Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше о цифровых компонентах MPS, таких как MP2886A, MP8847, MP8868, MP8869S и MP5416.
Заключение
В этой статье представлены некоторые основные концепции аналоговых и цифровых сигналов и их использование в электронике. У каждой технологии есть явные преимущества и недостатки, и знание потребностей вашего приложения и требований к производительности поможет вам определить, какой сигнал (сигналы) выбрать.