wersja mobilna
Online: 400 Niedziela, 2016.12.11

Blogi

Jak wielkim problemem jest integralność sygnałowa?

wtorek, 06 listopada 2007 13:38

Dzisiejsza elektronika oprócz samych podzespołów jest naszpikowana mnóstwem kilkuliterowych skrótów oraz wieloma nazwami określającymi charakterystyczne parametry, cechy i zjawiska. Jednym z mniej znanych, ale ostatnio często pojawiających się takich określeń, jest integralność sygnałowa. Termin ten pojawia się w wielu, niekiedy wydawałoby się przypadkowych miejscach, ale jednak zwykle tam, gdzie pojawiają się skomplikowane urządzenia i systemy. Zawsze natomiast towarzyszy dużym nakładom pracy inżynierskiej.

Integralność sygnałowa oznacza zdolność sygnału cyfrowego do przejścia przez nieidealny tor transmisyjny bez utraty lub przekłamania przekazywanej informacji. Ograniczone pasmo przenoszenia łączy, szumy i zaburzenia, nieliniowości, zniekształcenia, niedopasowanie impedancji i inne podobne niedoskonałości zakłócają transmisję zakodowanej informacji w sygnale, czyli przy odpowiednim nasileniu powodują utratę jego integralności. Nieustanny wyścig w zwiększaniu szybkości transmisji interfejsów i łączy, zarówno przewodowych jak i bezprzewodowych powoduje, że uzyskanie integralności dla toru transmisyjnego coraz częściej staje się sztuką inżynierską, a pewnie już niedługo będzie jedną z poszukiwanych specjalizacji zawodowych.

Problem z integralnością sygnałową wynika w dużej mierze z tego, że termin ten obecnie łączy w jedność dwa pozornie odległe światy – cyfrowy i analogowy. Szybkie sygnały cyfrowe tracą dzisiaj swój charakter już w chwilę po opuszczeniu układu scalonego, a po przejściu przez większość łączy komunikacyjnych zmieniają się w analogowe. W efekcie większość projektantów wąsko specjalizujących się w technice cyfrowej musi z konieczności poznawać wiele nowych i często obcych zagadnień charakterystycznych dla świata układów analogowych.

Jeszcze do niedawna granica między układami analogowymi i cyfrowymi była dość wyraźnie zarysowana, dzisiaj jest już tylko niewyraźną szarą plamą. Dla wielu specjalistów elektroników układy cyfrowe były atrakcyjne od strony konstrukcyjnej właśnie dlatego, że określająca je logika dwuwartościowa była niewrażliwa na całe analogowe „zło”. Dzisiaj integralność sygnałowa, a w zasadzie coraz częstsze kłopoty z jej zapewnieniem, są jednym z najważniejszych czynników, które obdzierają takich idealistów z ich marzeń.

Świat analogowy zna problemy z utratą integralności od ponad 100 lat, czyli od momentu, gdy zaczęto budować pierwsze długodystansowe sieci telefoniczne. Dla częstotliwości akustycznych okazały się one wtedy po raz pierwszy linią długą ze wszystkimi negatywnymi konsekwencjami. Układ redukcji szumów Dolby, korekcja RIAA w przypadku przetwornika w gramofonie, preemfaza i deemfaza sygnału przy transmisji radiofonicznej na zakresie UKF, to doskonale znane przykłady układów i technologii, które zapewniały zachowanie integralności sygnałów analogowych w różnych torach transmisyjnych. W tamtych czasach problemy związane z utratą jakości informacji przy transmisji też były sporym kłopotem i zajmowały inżynierom wiele godzin pracy. Nie jest to więc problem, który dotyczy tylko układów cyfrowych.

Z pewnością integralność sygnałowa jest pojęciem, z którym projektanci systemów cyfrowych będą musieli się nauczyć żyć na stałe. Niestety pomijając najprostsze układy i systemy cała wielka reszta techniki cyfrowej przeznaczona jest do osiągania rekordów. Dzisiaj ich parametry lokują się w szarej strefie między układami cyfrowymi i analogowymi jednak jasne jest, że już niedługo integralność sygnałowa wepchnie je na dobre w obszar układów analogowych. W końcu rozwój elektroniki jest teraz tak szybki, że nawet to, co będzie za 10 lat jest wielką niewiadomą. Być może za kolejne 100 lat nikt nie będzie pamiętał o dwuwartościowej, klasycznej logice cyfrowej, tak samo jak dzisiaj niewiele osób pamięta, jakie były kłopoty z budową wielokilometrowych linii telefonicznych.

 

Robert Magdziak

Elektronik bloguje

Trendy, zjawiska i nowe technologie pojawiające się rynku elektroniki, to tematyka unikalnego w skali kraju zawodowego bloga poświęconego elektronice profesjonalnej, prowadzonego przez redaktora naczelnego Magazynu Elektroniki Profesjonalnej "Elektronik" – dr. inż. Roberta Magdziaka. Blog jest okazją do spojrzenia na problemy i wyzwania, jakie stoją przed środowiskiem inżynierów elektroników w Polsce oczami osoby, która jest obecna w branży od 15 lat. Komentarze do wpisów można wysyłać bezpośrednio e-mailem do autora. Zapraszamy do lektury!