Главная -> Новости It -> Как происходит аналого-цифровое преобразование

Как происходит аналого-цифровое преобразование

Мир полон изменяемых величин. Некоторые величины изменяются непрерывно, некоторые шаг за шагом. К примеру, такие явления, как температура и громкость звука, изменяются незаметно, мы не замечаем разделения или перехода от одной величины к другой.

Величины, которые изменяются непрерывно, или бесшагово, называются аналоговыми величинами. В противоположность им, переключатель электрического тока может быть либо включен, либо выключен, среднего не дано. Возьмем номер телефона 123-45-67, следующий будет 123-45-68, и ничего посередине. Величины, изменяющиеся пошагово, называются цифровыми.
Электронные схемы внутри компьютера тоже являются цифровыми и действуют на основе двух состояний электрической цепи: есть/нет ток, высокое/ низкое напряжение. Средних величин не существует. Эти два условия соответствуют цифровым значениям единицы и ноля, так что все арифметические величины могут быть представлены в терминах двоичной системы исчисления.
Цифры двоичной системы 1 и 0 могут быть ис-
пользованы в двоичных комбинациях для обозначения других символов, таких как буквы алфавита. Прежде чем информация будет введена в компьютер, она должна быть выражена в цифрах двоичной системы - 1 и 0. Нажатие литерной клавиши на клавиатуре компьютера запускает поезд из единиц и нолей, при помощи которых закодирована данная буква.
С другой стороны, аналоговые величины не могут быть непосредственно введены в компьютер или выведены из него. Сначала они должны быть обработаны при помощи аналого-цифрового преобразователя (А/Ц). К примеру, звуковые волны музыкального тона, уловленного микрофоном, сначала преобразуются в аналоговое напряжение. Затем А/Ц преобразователь производит серию цифровых величин, близко соответствующих оригиналу, и эта цифровая информация вводится в компьютер. Когда необходимо вывести результат, компьютерный цифровой сигнал преобразуется в аналоговый. Технология этого преобразования, или конверсии, позволяет компьютеру получать данные как из цифрового, так и из аналогового миров.

Ввод данных. Данные с клавиатуры введены; голоса из микрофона нет.

Аналоговый сигнал. Сигналы из микрофона поступают в форме звуковых волн.

А/Ц конверсия. Волна представлена в виде лестницы, со степенями из соответствующих высот.

Ввод. Информация выражена теперь в цифровой форме и может быть введена в компьютер.

Цифровой вывод. Компьютер выводит результат в виде цифрового сигнала.

Ц/А конверсия. Цифровой сигнал преобразуется в аналоговый.

Аналоговый вывод. Данные появляются на мониторе или в виде голоса говорящего.  

Аналоговая и цифровая конверсия

Чтобы преобразовать аналоговую величину в цифровую, аналоговая информация в виде волны в определенный отрезок времени - к примеру, в течение 1 секунды песни - должна быть разделена на короткие одинаковые сегменты. Затем высота волны в каждом сегменте выражается в форме числовой величины. Таким образом аналоговая величина становится серией числовых величин, причем одна величина соответствует одному сегменту. В свою очередь, числовые величины могут быть представлены компьютером в виде электрических сигналов.
Чтобы преобразовать цифровую величину в аналоговую, необходимо серию цифровых величин перевести в соответствующее напряжение, отдельное для каждого сегмента. Затем этот набор последовательных высот объединяется в плавную звуковую волну.

А/Ц конверсия.

Аналоговая величина в форме волны становится набором двоичных чисел.

Ц/А конверсия.

Цифровые величины становятся аналоговой волной.

Информация в цифровой форме, которая производится нажатием клавиш клавиатуры (внизу слева), может прямо поступить в компьютер. Но информация в аналоговой форме, например, звук голоса, для введения в компьютер должна быть преобразована в цифровую форму. Точно так же вывод из компьютера (внизу) производится только в цифровой форме; чтобы получить аналоге вую информацию, такую как музыка, должно быть произведено цифро-аналоговое преобразование.