Mõõtmine ISS0050 Laboratoorne töö nr. 5 DIGITAALOSTSILLOGRAAF Käesolevaga kinnitan, et töö on tehtud minu poolt ning selle aruande kirjutamisel ei ole kasutatud kõrvalist abi. ___________________ (allkiri) Tallinn 2010 Siinuselise signaali jälgimine ja mõõtmine. Signaali sagedus f=1,01 kHz signaali amplituud Um=3,42 V/2=1,71 V Signaali diskreetimissagedus 625kS/s Markeritega signaali maksimaalne tõusu kiirus U/t. V=28250 V/s Signaali maksimaalne tõusu kiirus lähtudes mõõdetud sagedusest ja amplituudist. v = Um * = Um * 2f = 1,71 * 2 *1010= 28322 V/s Impulss-signaalide jälgimine Signaali frondiajad: Tlangus = 44ns Ttõus = 52ns Ühekordsete protsesside jälgimine ja mõõtmine Signaali periood T= 6,10 ms Signaali võnkesagedus f = 1/T = 163,93 Hz Sumbuvuse logaritmiline dekrement =0,117 Sumbuvustegur = 19,18
Signaali sagedus on = 1000 Signaali amplituud on = 10,13 ÷ 2 = 5,065 Signaali max. Tõusukiirus on ÷ = 0,75 ÷ 0,00002 = 37500 Signaali max. Tõusukiirus arvutuslikult on 2 = 2 1000 5,065 = 31824,33 Markeritega mõõtmisel saadud signaali maksimaalne tõusukiirus erineb arvutuslikult leitud tõusukiirusest markeritega mõõtmise ebatäpsuse tõttu. Impulss-signaalide jälgimine 6 Nelinurksignaal sagedusega 10 Hz. Efektiivne diskreetimissagedus 1 GS/s. Signaali tõusuaeg on 1 = 56 Signaali langusaeg on 2 = 52 Ühekordsete protsesside jälgimine ja mõõtmine Võnkesagedus on = 166,67 Kolm järjestikust amplituudi on 1 = 3,42 2 = 2,25 3 = 1,36 Sumbuvustegur on = ln(1 ÷ 2 ) = ln(3,42 ÷ 2,25) 166,67 = 69,79 Signaali kirjeldava avaldise valem on = 1 - ( + ) x on hälve tasakaaluasendist, t on aeg, algfaas = 0 Omavõnkesagedus on 0 = = 166,67
Üldine iseloomustus Ostsillograaf on visuaalne mõõteseade, mis koosneb plokist PCS500, personaalarvutist ja arvuti tarkvarast (ploki draverist). Töö eesmärk Signaalide registreerimine numbrilisel kujul, nende jälgimine ja töötlus. Töö käik 2. Signaali uurimine Mõõtsime sisendisse antud sinussoid-signaali. Mõõdetud signaali periood on T=0,992 ms Signaali sagedus on seega 1008,06 Hz. Seega amplituudväärtus Um = 3,0 V. umin+umax Efektiivväärtus U = 3,56 V (Vrms) Diskreetimissagedus: f=625 kS/s Maksimaalne tõusu kiirus markeritega mõõdetuna U= 3,56V t= 0,2ms U = 3,56/0,0002=17800(V/s) t 3. Impulss-signaalide jälgimine Langus: Signaali amplituut Um = 8,06 V Signaali periood T = 22,8 ns 4. Kõlari resonantssageduse määramine Signaali amplituut Um1 = 1,42 V Signaali amplituut Um2 = 0,87 V Signaali amplituut Um3 = 0,43 V Signaali periood T = 5 ms Signaali sagedus f = 84,64 Hz Sumbuvustegur: U m1 = ln * f = ln(1,42/0,87)*84,64 Hz=41,47 1/s
Ribalaius (bandwidth): on seadme poolt maksimaalselt madala sagedusega edastava signaali ja maksimaalselt kõrge sagedusega edastatava signaali vahe. Digitaalne heli Kuna heli on oma olemuselt analoogsignaal, siis tuleb see arvutisse viimisel digitaliseerida. Heli Digitaliseerimisel kasutatakse diskreetimist ehk analoogsignaali parameetreid kirjeldatakse diskreetsete suuruste kaudu. Digitaalset helikvaliteeti kirjeldab kaks väga tähtsat suurust: Diskreetimissagedus (sampling rate, sample rate) ehk mitu korda sekundis analoogsignaali võnkeamplituuti mõõdetakse, mõõdetakse Hertzides (Hz). CD heli diskreetimissagedus on 44,1 kHz ehk heli võnkeamlituuti on kirjeldatud 44 100 korda sekundi jooksul. Diskreetimissuurus on näitab mitme erineva suurusega on võimalik kirjeldada ühte analoogheli võnkeamplituuti. Näiteks CD heli puhul kirjeldatakse iga võnkeamplituut 16 biti abil (2 astmel 16 erinevat võimalust)
1)Videovoo diskreetimissagedus on 6 MHz. Kvantimisnivoosid vastavalt SD standardile. Leida 4:1:1 videovoo bitikiirus. Video fd= 6 MHz kvantimisnivoosid 256 => m=8 6*8=48Mbps 4:1:1 => 48Mbps 2) Sidesatelliit on kaugusel 40000 km. Signaali sumbuvus on 0,002 dB/km. Leida satelliidi võimendi minimaalne võimendustegur, kui maapealse saatja võimsus on 1 W ja maapealse vastuvõtja tundlikkus 100 pW. Signaal läbib 40000*2=80000 km Sumbuvus=80000*0,002=160 dB Prx = Ptx + Gtx – Lfs => Gtx = Ptx – Prx - Lfs Minimaalne signaali tugevus [P(dBm) = 10log10(P(mw)/1mW)]: 100 pW = 0.0000001 mW = -70 dBm (Prx) Konverdime saatja väärtuse sobivaks [P(dBm) = 10log10(1000*P(w)/1W)] 1 W = 30 dBm Gtx = 30 – (-70) – 160 = -60 dBi 3) ADSL kasutab üleslülis 8 DMT alamkanalit, mille signaal-müra suhe on 30 dB. Milline on maksimaalne üleslüli bitikiirus? (+-10%) 30=10*log10(S/N) => S/N=1000 C=4,3125*log2(1000+1) => 42983 bit/s 42,98*8=343869 bit/s 4) Sidekanal...
on elektriline või mehhaaniline helilainete taasloomine, tavaliselt kasutatud hääle või muusika jaoks. · Kaks põhiklassi helisalvestuse tehnoloogias on analoogne salvestamine ja digitaalne salvestamine. Helid · Heli on õhu või muu meediumi võnkumine, mis saab põhjustada kuulmisnärvide kaudu aistingu · Amplituud · Heli levimine · Helitugevus · Detsibell (decibel), tähis dB. Digitaalne helisalvestus · Helifailid · Helifailide parameetrid · Diskreetimissagedus; Mõõtühikuks Hz · Diskreetimissuurus; Analoogne helisalvestus · Analoogtehnika puhul muundatakse muusikariistade või inimhääle tekitatud helivõnked helisageduslikuks vahelduvvooluks. · Analoogtehnika eeliseks digitaalseadmetega võrreldes on profitehnika puhul asjaolu, et inimkõrv tajub analoogseadmetes tekkinud lineaar ja- ja mittelineaarmoonutusi pigem meeldivana kui ebameeldivana (pehme, nn. "analoogkõla") Ajaloost...
Digiinfo eelised: kiirem, programmeeritav, paindlik Info töötlemisel on digitaalinfol palju eelised, kuid nt. kõne, muusika jne süsteemide juhtimine nõuab tihti just analooginfot. Seeda on vaja DAC ja ADC. Helikaardis on DAC, mikrofonis ADC. Helikaart tekitab kõrvale kuuldavaid helisid ainult arvutis oleva digiinfo alusel. Heli taasesitamisel ja salvestamisel on olulised sagedus (heli kõrguse jaoks) ja amplituud (heli tugevuse jaoks). Inimene kuuleb helisid 20-20000hz. Seega peab diskreetimissagedus olema 2x20000 = 40000 hz (kasutatakse 441000 hz). Helikaart on DAC, sest arvutis on info digitaalkujul, heli salvestamiseks on ADC. Heli kvaliteet sõltub sellest, kui palju järke iga 23 mikrosekundi tagant salvestatakse. Helikaardil on tavaliselt digitaalsignaali protsessor, mis vabastab protsessori audiosignaali töötlemisest. Analoog ja digitaalinfo. Analoogliides (DAC, ADC) Info töötlemisel on eelis digitaalinfol, aga maailmas on hulk infot, mis on just analoogsel kujul
Furiere pöördteisendust. Algsignaal taastub kui filtreerida diskreetsignaali spektrist välja lõik , mis vastab algsignaali spektrile, ilma selleta tekib spektris parasiitsagedus, kuna kõrgem sagedus transformeeib madalale. Ülediskreetimine on kui sagedus on palju suurem kui kahekorde kõrgeim sagedus. Seda kasutatakse ära mürade vähendamiseks ja ülekattumise vältimiseks. Signaali taastamine diskreetsete väljavõtete järgi Eelduseks on , et diskreetimissagedus peab olema kaks korda suurem kui maksimaalne sagedus. Saame kasutada madalpääsfiltrit, mis eraldab diskreeditud signaali perioodilisest spektrist algsignaali osa. Filtri ergutamisel diskreetsete hetkväärtustega moodustab selle väljundis analoogsignaal. See taastamine ei ole realiseeritav, kuna pole ideaalset madalpääsfiltrit, deltaimpulssi või võimalust alustada protsessi ajahetkest lõpmatus. Kvanteerimine
suurendada või vähendada võimendust helisagedusala kitsastes ribades d. Mis on efektiprotsessorite ülesanne helitöötlusel? Kunstlikult tekitada helieffekte, mis loomulikult ei esine, töödelda helisignaali vajalikul viisil, tekitada näiteks kaja, muundada helisagedusi teatud suunas. e. Mis on analoog-digitaal konversioon helitöötluses ja kuidas see toimib? Analoog signaali muundatakse digitaalseks, selleks on diskreetimissagedus(sampling rate), teatud arv kordi sekundis on vaja uurida, mis on konkreetse helisagedus hetkel. f. Mis on võimendite ülesanne helitehnikas? Võimendada helisignaali, et mikrofoni jms heliseadmed toimivad madala pingelise signaaliga, mistõttu neid on vaja võimendada. g. Mis on akustiliste muundurite ülesanne ja kuidas need seadmed toimivad? Kõlar/mikrofon ülesanne on muundada elektrisignaali uuesti õhurõhu muutumiseks ehk siis helirõhuks. 13
· ribalaius (bandwidth): on seadme poolt maksimaalselt madala sagedusega edastava signaali ja maksimaalselt kõrge sagedusega edastatava signaali vahe. Digitaalne heli Kuna heli on oma olemuselt analoogsignaal, siis tuleb see arvutisse viimisel digitaliseerida. Heli Digitaliseerimisel kasutatakse diskreetimist ehk analoogsignaali parameetreid kirjeldatakse diskreetsete suuruste kaudu. Digitaalset helikvaliteeti kirjeldab kaks väga tähtsat suurust: · Diskreetimissagedus (sampling rate, sample rate) ehk mitu korda sekundis analoogsignaali võnkeamplituuti mõõdetakse, mõõdetakse Hertzides (Hz). CD heli diskreetimissagedus on 44,1 kHz ehk heli võnkeamlituuti on kirjeldatud 44 100 korda sekundi jooksul. · Diskreetimissuurus on näitab mitme erineva suurusega on võimalik kirjeldada ühte analoogheli võnkeamplituuti. Näiteks CD heli puhul kirjeldatakse iga võnkeamplituut 16 biti abil (2 astmel 16 erinevat
Kuna punktist A punkti B pääseb enamasti rohkem kui üht teed mööda, siis tegelevad marsruuterid ka parima tee valimisega, vahetades selleks omavahel marsruutimisinfot. Tee headust mõõdetakse muuhulgas hüpete ehk hoppide arvuga (hop) - see on algus- ja lõpp-punkti vahele jäävate marsruuterite arv. Levidomeen – etherneti võrgusegment (seadmed, mis „näevad“ sama broadcast paketti) Marsruuter jagab võrgu levidomeenideks 60. Mida näitab diskreetimissagedus ja milline on tema minimaalne vajalik väärtus Diskreetimissagedus ehk näiduvõtusagedus ehk sämplimissagedus (ingl sampling rate, sampling frequency) on sagedus, mis määrab pideva signaali diskreetimisel saadud üksikväärtuste – diskreetide – arvu sekundis. Diskreetimissageduse fs mõõtühik on herts (Hz). Vastavalt diskreetimisperiood (sampling period ehk sampling interval) tähendab diskreetidevahelist ajavahemikku Nyquist-Shannon-Kotelnikovi teoreem:
Analog to Digital Converter) ja muutub nii arvutile arusaadavaks, reeglina vähemalt 8- bitiseks digitaalsignaaliks. Loomulikult mida enam bitte ja mida kõrgem töösagedus, seda kõrgem on kvaliteet. Loomulik heli signaal on analoogsignaal, mis tuleb kõigepealt viia digitaalkujule (digiteerida). Selleks kasutatakse analoogmuutuja muutumispiirkonna jagamist lõplikuks arvuks vahemikeks, millest igaühele omistatakse kindel numbriline väärtus. Diskreetimissagedus peab kvaliteetse tulemuse saavutamiseks olema kvanditava analoogsignaali kõige kõrgemast sagedusest vähemalt kaks korda suurem. Bittide arv, mis kulub analoogsignaali iga kvanditud väärtuse esitamiseks, sõltub täpsusest, mida soovitakse saada. Multipleksor, demultipleksor 00 MUX 01 y 11 10 S1 S0 X0 & X1 & 1
Diferentsiaalvõimendi on kahe sisendi ja kahe väljundiga alalispingevõimendi. Diferentsiaalvõimendile on iseloomulik vooluallikas ühises emitterjuhis, mis hoiab emittervoolude summa IK = IE1 + IE2 alati konstantse. 4. 2NING-EI element Väljundis on signaal 0, kui kõigis sisendites on signaal 1. 5. Lihtne DAM Digitaal-analoogmuundur on seade, mis muundab digitaalsignaali analoogsignaaliks. Tavaliselt on muundatav digitaalsignaal binaarne. Digitaal- analoogmuunduri tähtsaimad näitajad on diskreetimissagedus ja latentsus ning signaali ja müra suhe, millest lähtuvalt valitakse vajaliku operatsiooni täitmiseks sobiv muundur. DAM muundab abstraktse lõpliku täpsusega arvu füüsikaliseks suuruseks (pingeks). DAM-i keerukus on määratud sisendile tuleva bittide arvuga (n). Väljundsignaal saab olla vaid astmeline pinge. Selleks, et saada analoogsignaali, tuleb DAM-i väljundpinge lasta läbi siluva toimega filtri. Lihtsas DAM-is toimub voolude summeerimine „kaalude“ järgi. Voolude kaalud
Kasutusala: kõvakettad, videokaamerad, printerid, suudab arvuteid omavahel võrku ühendada kasutades järgureid ja jagajaid, 63 seadet. Firewire 800 2001 IEEE 1394b Algne edastuskiirus 800 Mb/s Max edasutskiirus 3,2 Gb/s Kaabli pikkus 100m 22. Helikaardid (ka integreeritud) ja nende häälestamine. Madalsageduslike elektriliste võnkumiste tekitamine Analoog kujul tuleva info: Ümbertöötamine ja Talletamine Parameetrid: digitaliseeritud heli kodeerimisbittide arv (8-st kuni 32-n) Heli diskreetimissagedus tavaliselt 8 khz kuni 44.1 khz Tüübid:FM sünteees AM raadio heli sarnane, Wavetable CD-audio heli sarnane FM Frequensy Modulation, helitekitades toodetakse jõulisi laineid Segatakse teiste signaalidega Tänu moduleerijatele moduleerijatele erinevad tämbrid või instrumendid Minimaalselt 2 signaligenereerijat Puhtad lainevormid Wavetabel Muusikainstrumente ei imiteerita, vajab eraldi mälu, kus hoida helinäidiseid, vanematel helikaartidel rom ja uuematel ram
115. Võrrelge sidevõrgu kanalikihi realisatsiooni, mis kasutab a) Ethernet võrgutehnoloogiat ja b) RS-232 tehnoloogiat, ühendus on juhtmepõhine 116. WCDMA standarditele vastavas 3G võrkudes on ühe sageduskanali (5 MHz) kohta bitikiirus 3.84 Mbit/s. Kas sellistes võrkudes on sagedusriba kasutus efektiivsem kui GSM võrkude puhul, miks? 117. WLAN raadiovõrgus kasutatakse kahte signaalitöötluse võtet (DSSS ja FHSS). Võrrelge neid ja kirjeldage kasutust. 118. Videovoo diskreetimissagedus on 6MHz. Kvantimisnivoosid vastavalt SD standardile. Leida 4:2:2 videovoo bitikiirus. 119. GSM-1800 sagedusalas eraldati operaatorite tarvis sagedused 1759,4 – 1784,8 / 1854,4 – 1979,8 MHz. Mitu raadiokanalit on kasutatavad? 120. Automaatne telefonivastaja saab toite läbi telefoniliini. Liini takistus on 1000 oomi. Leida võimsustarve automaatvastajas, kui seadme sisendtaksitus on 200 oomi. 121. Leida sideseansiaeg, kui pakett on pikkusega 625 baiti ja kinnitus on
Kuidas varundada töötavate rakenduste andmed? Saab varundada kui OS ja rakendused toetavad failisüsteemi vastavat teenust, mis võimaldab salvestada jooksva failisüsteemi seisu. Juurdepääsunimekiri on ressurssidele määratud õigustest Monoliitne kernel on iseloomulik Linux OS'ile Mis on süsteemikutse fork ülesanne? Uue protsessi loomine Windows'i kernelikomponendid on mitmekihilise ülesehitusega Mis parameeter mõjutab diskreeditud analoogsignaali kvaliteeti? Diskreetimissagedus Analoogsignaali kvantimisega hinnatakse analoogsignaali väärtust ajahetkel Pakettkommutatsiooniga võrgus marsruuditakse iga pakett sõltumatult Internet on pakettkommutatsiooniga võrk Kes tegelen standardimisega Eestis? EVS IP alamvõrk on kogum võrguseadmeid, mis omavad sama võrgunime ja on ühendanud füüsilise võrguühendusega Milline väidetest on õige MAC aadressi kohta? MAC aadress on võrguseadme unikaalne identifikaator
On veel teisi modulatsioonimeetodeid muidugi, amplituudmodulatsioon – see on kehva, sagedusmodulastioon, mis on parem, nt. FM raadio kasutab seda. 76. Analoogandmed ja digitaalsed signaalid. Andmed kodeeritakse kasutades mingit koodekit, et saada digitaalne signaal. Näiteks kõne edastus – kõne on muidu analoogsignaal aga telefonivõrgus edastatakse seda digitaalsena. Analoogandmed tuleb teisendada digitaalseks ehk need tuleb teisendada pidevast diskreetseks. Diskreetimissagedus määrab millise ajavahemiku tagant loetakse analoogsignaali. Digitaalheli ehk cd plaatide puhul on selleks sageduseks näiteks 44100kHz. See number pole täitsa suvaliselt valitud vaid seda tehti Nyquisti reegli järgi. Nyquisti reegel ütleb, et diskreetimissagedus peab olema suurem kui kahekordne diskreeditava signaali sagedus, seega kui inimese kuulmise ribalaius on 20kHz siis on vaja seda diskreetida sagedusega 2*20khz + midagi. 77. Sünkroon- ja asünkroonedastus
Digitaalandmed on esitatud kahendsüsteemis. Analoogandmed on kirjeldatud mingi pideva funktsiooni graafikutega, pidevaja süsteemis. Analoogandmed on näiteks kõne, pilt jms. Analoog andmeid on võimalik viia digitaalsele kujule ADM (analoog-digitaal muundur) abil ning vastupidi, digitaalseid andmeid on võimalik viia analoog kujule DAM'i (digitaal-analoog muundur) abil. Digitaalsele kujule andmeid viies kannatab sageli kvaliteet, kuid seda annab vältida valides vastavalt suur diskreetimissagedus (sampling rate). Digitaalsignaali iseloomustavad suurused: ribalaius, sünkroniseeritavus, vea tuvastatavus, häirekindlus, keerukus ja hind. 50. Mürad Mürad on statsionaarsed juhuslikud protsessid, mis moonutavad põhisignaali ja muudavad selle kasutuskõlbmatuks. Üldiselt on müraks kõik, mis takistavad puhtal signaalil levimast (ka näiteks sõnumid uudisgruppides, mille sisu ei anna midagi antud teemale juurde).
Analoog ja digitaal info. Helikaart Helikaart tekitab kõrvale kuuldavaid õhu võnkumisi arvutis oleva digitaalinfo alusel. Arvutis on info digitaalkujul seega on helikaaris kindlasti DAC (DAC- Digital to Analog Converter). Heli salvestamiseks on ADC-d, sest mikrofonist tuleb info analoogkujul, mida ei saa arvutis salvestada ega töödelda. Kuna heli taasesitamisel ja salvestamisel on olulised sagedus, mis määrab heli kõrguse, ja amplituud, mis määrab heli tugevuse. Diskreetimissagedus peab olema vähemalt 40 000 Hz. Loomulik heli -(ja ka video, mikrofon ADC-) signaal on analoogsignaal, mis tuleb kõigepealt viia digitaalkujule (digiteerida). Selleks kasutatakse analoogmuutuja muutumispiirkonna jagamist lõplikuks arvuks vahemikes, millest igaühele omistatakse kindel numbriline väärtus. Helikaardil on veel digitaalsignaali protsessor DSP, mis kujutab endast spetsiaalset signaaldise töötlemmiseks ettenähtud protsessorit
annaabi.ee 
