Дискретным называют сигнал - прерывный информационный сигнал

Дискретный (цифровой) и аналоговый сигнал: отличия

Сигнал — это любая переменная содержащая какой-либо вид информации. Причем эту информацию можно передавать на расстояние, переносить на устройства хранения, выводить на экран и через динамики или совершать с ней подобные действия. Существующие аналоговый и цифровой кардинально отличаются природой происхождения, способом передачи и хранения.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Аналоговый сигнал

Это природный тип сигналов окружает нас повсеместно и постоянно. Звук, изображение, тактильные ощущения, запах, вкус и команды мозга. Все возникающие, во Вселенной без участия человека, сигналы являются аналоговыми.

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

В электронике, электротехнике и системах связи аналоговую передачу данных применяют со времени изобретения электричества. Характерной особенностью является непрерывность и плавность изменения параметров. Графически сеанс аналоговой связи можно описать как непрерывную кривую, соответствующую величине электрического напряжения в определённый момент времени. Линия изменяется плавно, разрывы возникают только при обрыве связи. В природе и электронике аналоговые данные генерируются и распространяются непрерывно. Отсутствие непрерывного сигнала означает тишину или черный экран.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

В непрерывных системах связи аналогом звука, изображения и любых других данных является электрические или электромагнитные импульсы. Например, громкость и тембр голоса передаются от микрофона на динамик посредством электрического сигнала. Громкость зависит от величины, а тембр от частоты напряжения. Поэтому при голосовой связи сначала напряжение становится аналогом звука, а потом звук аналогом напряжения. Таким же образом происходит передача любых данных в аналоговых системах связи.

p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

Что такое дискретный сигнал

В цифровой системе хранения и передачи данных, отсутствие сигнала, также является формой обмена информацией. В какой-то момент времени он равен нулю, в другой принимает какое-либо значение. Поэтому дискретным называют сигнал прерывный, отсюда и название discretus или разделённый. Аналоговые данные разбиваются на отдельные блоки, обрабатываются и передаются в виде цифрового кода.

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

Дискретность не подразумевает разрыв связи. В цифровых системах широко используется двоичная система обработки и обмена информацией. Двоичная подразумевает кодировку данных с помощью единицы и нулей. В доли секунды сигнал прерывисто принимает значение 1 или 0. Вместо непрерывной кривой имеем отдельные дискретные значения. Определенный набор нулей и единичек уже несёт в себе какую либо информацию. Примитивный набор это бит или двоичный разряд. Сам по себе он ничего не значит. Данные могут кодироваться только при объединении восьми битов в следующую по сложности комбинацию – байт. Чем больше объединённых байтов, тем больше и точнее можно описать передаваемую информацию.

p, blockquote 8,0,1,0,0 –>

На качество генерируемых данных влияет не только количество объединённых битов, но и скорость передачи. Непрерывная аналоговая кривая должна быть разбита на как много больше мини участков прерывного сигнала. Полученный таким образом звук и цвет будут соответствовать оригиналу. Качественный дискретный сигнал формирует точную копию аналогового. Например, звуковая дорожка MP3 закодированная со скоростью 320 000 бит в секунду (320 kbps) значительно лучше кодированной в 128 kbps. Дорожки скоростью меньше 128 слушать вообще невозможно.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

Чем отличается непрерывный сигнал от дискретного

На первый взгляд отличия в сигналах можно не различить. Оба передаются в виде электрических импульсов по проводам или электромагнитными волнами в эфире. Преобразовываются в звук и изображение, выводятся на динамики и экран. Но разница существенна. Отличие аналогового сигнала от цифрового обусловлено особенностями обработки и передачи данных.

p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

Аналоговые данные не кодируются и не шифруются, просто отображаются в электрические или электромагнитные импульсы. Приёмник преобразовывает импульсы в полном соответствии с полученным сигналом. Передаваемый и принимаемый импульс многогранен и характеризуются постоянным плавным изменением с течением времени. Величина и частота определяют параметры информации. Примером может быть соответствие определённого цвета экрана заданному напряжению. С течением времени цвета плавно меняются следуя изменению напряжения.

Казалось бы, природное происхождение, простота генерации, передачи и приёма благоприятствуют использованию аналогового сигнала. Но в дело вмешиваются электрические и электромагнитные помехи. Это могут быть электромагнитные наводки от электрических сетей, работающих механизмов, рельеф местности, грозы, бури на солнце, шумы создаваемые работой передающего и принимающего оборудования, прочие. Они изменяют плавную кривую. На приёмник информация поступает с изменениями. Шипение, хрипы и искаженное изображение обычная история для аналоговой связи.

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

Цифровая технология использует совсем иной принцип передачи. Аналоговые данные сначала кодируются и только потом передаются. Кодировка заключается в описании непрерывной кривой аналоговой информации. В каждый конкретный момент времени, передаваемый импульс имеет значение единицы или нуля, и определенная последовательность битов отображает всю полноту оригинальной картинки или звука.

Дискретный сигнал как азбука Морзе, только вместо точек и тире — чёткие биты. Ничего более, шумы и помехи им не мешают. Цифровой информации главное дойти до цели. Цифры без примесей передадут данные и без изменений перевоплотятся в звук и цвет. Но слабый сигнал может не донести полную картину. Как пример — пропадание слов или изображения полностью. Поэтому сотовые передатчики, устанавливают как можно ближе друг от друга, также используют повторители.

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

p, blockquote 15,0,0,0,0 –>

Примером непрерывных и дискретных сигналов могут служить старая проводная и новая сотовая связь. Через старые АТС иногда невозможно было разговаривать с соседним домом. Шумы и плохое усиление сигнала мешали слышать друг друга. Что бы вести полноценную беседу, приходилось громко кричать самому и прислушиваться к собеседнику. Другое дело сотовая связь основанная на цифровой технологии. Звук закодирован и хорошо передаётся на далёкие расстояния. Отчетливо слышно собеседника даже с другого континента.

p, blockquote 16,1,0,0,0 –>

Оба вида связи не лишены недостатков, а ключевыми отличиями являются:

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

Аналоговый подвержен помехам и поступает с искажениями. В то время как цифровой доходит полностью без искажений или отсутствует вовсе.
Принять или перехватить аналоговое вещание может любой приёмник такого принципа. Дискретная передача адресована конкретному адресату, кодируется и мало доступна к перехвату.
Объём передаваемых данных у аналоговой связи конечен, поэтому она практически исчерпала себя в передаче теле сигнала. Напротив с развитием технологии преобразования аналоговой информации в цифровой код растут объемы и качество трансляции. Например, главным отличием цифрового от аналогового телевидения является превосходное качество изображения.

Цифровая технология выигрывает по всем показателям. Споры идут только среди любителей музыки. Многие меломаны и звукорежиссеры утверждают, что могут различить аналоговый оригинал и цифровую копию. Однако большинство слушателей этого сделать не в состоянии. Да и с развитием цифровых систем аналоговые данные кодируются точнее. Оригинальное звучание и цифровая копия делаются практически неразличимым.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Как аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и наоборот

Первой в цифровую форму преобразовали математическую, физическую и компьютерную информацию. Описать формулы и расчеты не составило труда. А вот для преображения аналоговой действительности в цифровые массивы уже потребовались специальные устройства. Ими стали аналого-цифровые преобразователи или сокращенно АЦП. Они предназначены для преобразования различных физических величин в цифровые коды. Обратное действие совершают устройства ЦАП.

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

Любые цифровые передатчики и приёмники оснащены такими преобразователями. Например, сотовому телефону, поступивший звук необходимо обработать и передать в оцифрованном виде. В то же время необходимо принять от другого абонента код, преобразовать и передать напряжение на динамик. Так же и с изображением на смартфонах и в телевизорах. В любом случае первоначальной информацией выступает напряжение.

p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

Существует много видов АЦП, но самыми распространёнными являются следующие:

p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

параллельного преобразования;
последовательного приближения;
дельта-сигма, с балансировкой заряда.

Преобразования в АЦП понятийно связаны с измерением и сравнением. Кодировка, это процесс сравнения полученных от источника данных с эталоном. То есть полученная аналоговая величина сравнивается с эталонной (с заданным напряжением). Эталоном выступает информация о конкретном цвете, звуке и т.п. Она соответствует заложенным в устройство представлениям о преобразуемом сигнале. Потом данные эталонной величины кодируются для передачи. Во время аналого-цифровой обработки физических превращений сигнала не происходит. С аналогового делается цифровой матрица (модель).

p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

Упрощенно работу любого АЦП можно представить так:

p, blockquote 24,0,0,1,0 –>

Измерение через определенные интервалы времени амплитуды напряжения.
Сравнение с эталоном и формирование данных.
Отгрузка оцифрованных сведений об изменениях амплитуды на передатчик.

Качество передаваемой информации зависит от двух параметров — точности и частоты измерений. Чем точнее измеряется и зашифровывается входящее напряжение, тем качественней передаваемая информация. Поэтому, имеет большое значение, сколько бит может зашифровать преобразователь. Чем плотнее информационный поток, тем точней передача данных. Это выражается в красках экрана, контрастности картинки и чистоте звука. Следующим важным показателем является дискретизация, то есть частота измерений. Чем чаще, тем меньше провалов в измерениях и необходимости сглаживания. В совокупности, чем чаще и точнее преобразователь может измерять и обрабатывать полученное напряжение, тем он лучше.

p, blockquote 25,0,0,0,0 –>

Как выглядят спектры аналогового и дискретного сигнала

Изображение сигналов можно представить как две функции. На рисунке наглядно представлено, чем отличается непрерывный сигнал от дискретного. Напряжение исходного изменяется плавно, обработанного прерывисто. Спектр дискретного периодически ступенчато совпадает с непрерывным.

p, blockquote 26,0,0,0,0 –>

p, blockquote 27,0,0,0,0 –>

Изменения дискретного происходят резко, через определённый период времени. Уровень в цифровой системе зашифровывается и любую величину напряжения описывают двоичным кодом. От частоты измерений зависит сглаженность преобразования и оригинальность передаваемых данных. Чем точнее описан уровень сигнала и чем чаще проводится и обрабатывается измерение, тем точнее совпадает спектр начального и переданного сигналов.

p, blockquote 28,0,0,0,0 –>

p, blockquote 29,0,0,0,0 –>

Какие системы связи используют цифровой сигнал а какие аналоговый

Несмотря на архаичность аналоговая технология ещё используется для телефонной и радио связи. Многие проводные сети до сих пор остаются аналоговыми. В основном это традиционные телефонные линии местных операторов. Но, для магистральной передачи данных связи уже повсеместно используют цифровые каналы. Так же аналоговая технология применяется в простых и дешёвых переносных радиостанциях.

p, blockquote 30,0,0,0,0 –>

Во всех вновь создаваемых системах используют цифровую технологию обработки сигнала. Это оптоволоконные и проводные линии, сигнализация и телеметрия, военная и гражданская промышленная связь. И конечно же на цифровое вещание переходит телевидение. Аналоговый способ передачи данных исчерпал себя. На смену пришла новая высококачественная и защищенная связь.

p, blockquote 31,0,0,0,0 –>

Список книг помогающих разобраться в аналоговых и цифровых сигналах

Более подробно изучить и сравнить принципы обработки и передачи данных можно прочитав следующую литературу:

p, blockquote 32,0,0,0,0 –>

Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. / Пер. с яп.; под ред. Ёсифуми Амэмия. — М: Изд-кий дом «Додэка-XXI», 2002. Книга даёт основы знаний о способах ЦОС. Адресована радиолюбителям, студентам и школьникам, только начинающим изучение систем передачи данных.
Введение в цифровую фильтрацию /под ред. Р. Богнера и А. Константинидиса; перевод с англ. — М: Изд-во «Мир», 1977. В этой книге популярно и доступно изложена информация о различных системах обработки данных. Сравниваются аналоговая и цифровая системы, описаны плюсы и минусы.
Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций /Авторы: А.И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьев, И.И. Гук. — СПб: Изд-во «БХВ-Петербург», 2005. Книга написана по курсу лекций для студентов ГУТ им. Бонч-Бруевича. Изложены теоретические основы обработки данных, описаны дискретные и цифровые системы разных способов преобразования. Предназначена для изучения в вузах и повышения квалификации специалистов.
Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов (второе издание) — СПб: Изд-во «Питер», 2006. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Цифровая обработка сигналов». Представлены курс лекций, лабораторный практикум и методические рекомендации по самостоятельной работе. Предназначена для преподавателей и самостоятельного изучения для студентов уровня подготовки бакалавр.
Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. 2-е изд. Пер. с англ. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2006. Книга представляет подробную информацию о ЦОС. Написана понятным языком и снабжена большим количеством иллюстрации. Одна из самых простых и понятных книг на русском языке.

p, blockquote 33,0,0,0,1 –>

Старая добрая аналоговая связь быстро сдаёт позиции. Несмотря на модернизацию и улучшения, возможность обмена данными достигла предела. К тому же, остались старые болезни – искажения и шумы. В то же время цифровая связь лишена этих недостатков, и передаёт большие объёмы информации быстро, качественно, без ошибок.

Понятие о сигналах

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ .

Аналоговые электрические сигналы — сигналы, изменяющиеся во времени непрерывно и способные принимать любое значение в некотором диапазоне напряжений, тока, частоты или иных характеристик (метрик). Аналоговая природа естественна для многих физических процессов и сигналов — звука, перемещения, изменения температуры и т.п. Поэтому метрики данных физических процессов/сигналов удобно (и естественно) переводить в аналоговые электрические сигналы с целью дальнейшей их преобразования электронными схемами. Например, температура 25.256 градусов Цельсия может быть закодирована как напряжение 2.5256 В. Самыми большими проблемами использования аналоговых сигналов являются:
— их чувствительность к помехам, приводящая к искажению значений (например, в вышеприведенном примере помеха 0.1В приведет к ошибке температуры на 1 градус Цельсия);
— высокие погрешности обработки каскадами электронных схем (усиления, интегрирования и т.п.), связанные с сложностью/невозможностью изготовления электронных компонентов (резисторов, конденсаторов, транзисторов. микросхем) с параметрами (сопротивления, емкости, коэффициентами передачи и т.п.) высокой и сверхвысокой точности (до тысячных процента) и стабильности в диапазоне температур, давлений и т.д.

Дискретные электрические сигналы — сигналы, для которых допускаются лишь значения из заранее определенного ограниченного множества. Значения указываются с допустимой погрешностью. Например, дискретный электрический сигнал имеет три допустимых значения напряжений: 0В, 5В и 10В, с допуском ±1В. Дискретными могут быть физические процессы и сигналы. Например, состояние управляющей клавиши (вкл/выкл — 2 значения) или датчика установленной передачи в коробке передач автомобиля (количество дискретных значений равно числу передач) или импульсы в детекторе элементарных частиц (есть/нет). Использование дискретных сигналов имеет важное преимущество — допустимость установки значения с некоторой значительной погрешностью, что резко повышает помехоустойчивость и снижает требования к точности параметров электронных каскадов.

Цифровые электрические сигналы — так обычно называют те дискретные сигналы, которые имеют только два допустимых состояния. Данные состояния (например, уровни напряжения 0В и 5В) кодируют две цифры — «0» и «1». Данные цифры эквивалентны допустимым значениям разрядов двоичного представления чисел (двоичный разряд -binary digits или bit), а также допустимым значениям переменных в алгебре логики (булевой алгебре) — «Истина» (TRUE или «1») и «Ложь» (FALSE или «0»), что позволяет кодировать эти числа в виде цифровых электрических сигналов. С помощью простейших транзисторных каскадов, работающих в самом простом — ключевом режиме (включен/выключен), можно реализовать основные функции алгебры логики (логические (булевы) функции) и, их (логических функций) посредством, основные математические функции (сложение, вычитание, умножение, деление) для чисел в двоичном представлении. Существуют различные варианты схем хранения (памяти) для двухуровневых (цифровых) значений. Двухуровневый цифровой сигнал легко передавать на значительные расстояния при значительных помехах (например, «1» — напряжение = 10±5В, «0» — напряжение = 1.5±1.5В), причем не только по электрическим проводам, но и по каналам других типов, например по оптоволоконному кабелю («свет» включен/выключен).

Различают элементы с различными спо¬собами электрического кодирования двоичной информации;
• потенциальные,
• импульсные,
• импульсно-потенциальные.
При потенциальном способе кодирования при положитель¬ной логике за единицу («1») принимается высокий потенциал, за нуль («О») — низкий потенциал. Сигнал сохраняется неизмен¬ным на время не менее одного периода следования сигналов синхронизации (рис. 1, а).
При импульсном кодировании двоичной информации чаще всего «1» соответствует импульс, синфазный с сигналом син¬хронизации, а «О» — отсутствие импульса; значение сигнала в паузе между сигналами синхронизации не рассматривается (рис. 1, б).
Одной из разновидностей импульсного способа является ди¬намическое кодирование сигналов, когда единице соответствует последовательность импульсов между двумя импульсами син¬хронизации, а их отсутствие соответствует нулю (рис. 1, в).

Все эти свойства позволили положить цифровые сигналы в основу современных вычислительных устройств, в частности, микропроцессоров, и в основу систем хранения и передачи данных.

ЛОГИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ

Для кодирования значений логических переменных или двоичных разрядов (битов) обычно используется напряжение. Ток, частота и другие характеристики сигнала тоже применяются, но только в специальных случаях — в основном при передаче данных или как удобный вариант сопряжения электрических каскадов.
Допустимые уровни напряжения соответственно их значениям условно называют ВЫСОКИМ (HIGH) и НИЗКИМ (LOW). Как говорилось выше, уровень соответствует не одному, а диапазону значений напряжений: например, 2,5.5В — ВЫСОКИЙ уровень, 0.1 В — НИЗКИЙ уровень, но для удобства указывают только «номинальный» (обычно крайний по значению) уровень, например, 5В и 0В. Следует понимать, что НИЗКИМ уровнем понимают именно низкое значение напряжения, а не полное отсутствие сигнала, так как такой вариант может возникнуть при обрыве на линии.
Двум указанным уровням напряжения можно сопоставить пару логических значений (логических состояний, двоичных цифр).
Если ВЫСОКИЙ уровень напряжения цифрового сигнала соответствует значению «1» или «ИСТИНА», а НИЗКИЙ уровень напряжения соответствует значению «0» или «ЛОЖЬ», то такой способ кодирования логической переменной называется ПОЗИТИВНОЙ (ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ) ЛОГИКОЙ.
ЕСЛИ ВЫСОКИЙ уровень напряжения цифрового сигнала соответствует значению «0» или «ЛОЖЬ», а НИЗКИЙ уровень напряжения соответствует значению «1» или «ИСТИНА», то такой способ кодирования логической переменной называется НЕГАТИВНОЙ (ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ) ЛОГИКОЙ.
Тип логики (ПОЗИТИВНАЯ или НЕГАТИВНАЯ) является не только характеристикой собственно цифрового сигнала, но также и характеристикой цифрового элемента (блока, схемы), который обрабатывает данный сигнал исходя именно из такого способа его кодирования. Например, элемент популярной логической микросхемы SN7408 в документации полностью именуется «двухвходовой элемент «И» с позитивным кодированием сигналов». Если же использовать негативное кодирование, то функция данного элемента изменится на «ИЛИ».
Современная элементная база и схемотехника в целом ориентирована на позитивную (положительную) логику. Однако в некоторых случаях негативная (отрицательныя) логика может оказаться более удобным способом кодирования цифровых или логических значений. Например, схема определения нажатия кнопки на клавиатуре часто построена таким образом, что ВЫСОКИЙ уровень вырабатывается, если кнопка не нажата, и НИЗКИЙ — при нажатии кнопки. То есть, если кодировать факт нажатия кнопки как «ИСТИНА» и при этом вырабатывается НИЗКИЙ уровень сигнала, то получаем негативное (отрицательное) кодирование. Часто удобство негативной логики для сигналов цифровых элементов определяется особенностями внутренней схемотехники этих элементов.
Чтобы не путаться с тем, какие элементы в схеме используют позитивное кодирование, а какие негативное, принято соглашение всеми элементами в схеме используется один тип кодирования сигналов (например, позитивное), а если на входе или выходе какого-нибудь элемента должен формироваться сигнал с негативным кодированием, то он преобразуется из/в позитивный путем инвертирования. Такие инвертированные сигналы обозначаются на схемах чертой над названием сигнала (знак булевой операции «отрицание»), а вход или выход элемента, на котором выполняется инверсия сигнала (зачастую это мнимое инвертирование — схема использует внутри себя непосредственно негативно закодированный сигнал), обозначается кружочком.

Примечания:
1) В силу большей естественной воспринимаемости (принцип «большему соответствует большее») и распространенности положительной логики на схемотехническом сленге часто называют ВЫСОКИЙ уровень напряжения — «1», а НИЗКИЙ уровень напряжения — «0». Таким образом, в случае использования отрицательной логики может возникнуть путаница: говоря о «единице на сигнальной линии», подразумевают ВЫСОКИЙ уровень напряжения, который на самом деле соответствует логическому значению «0».
2) Термины «позитивная» логика и «положительная» логика, а также «негативная» и «отрицательная» логика эквивалентны и в различных комбинациях встречаются в литературе. Первоисточник — английские слова «positive» и «negative». Так же встречается вариант «прямая»-«инверсная» логика (подразумевается. что сигнал с негативной логикой («инверсный») может быть получен путем инверсии сигнала с позитивной логикой («прямого»).

ПАРАМЕТРЫ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ

Параметрами реальных цифровых сигналов, наиболее важными для схемотехнического проектирования, являются:
— Диапазон напряжений для логических «0» и «1», для выходов логических элементов/схем и для входов цифровых элементов/схем;
— Нагрузочная способность (коэффициент разветвления по выходу) выходов цифровой схемы — fanout;
— Длительность переключения состояния — время измерения состояния сигнала с НИЗКОГО уровня на ВЫСОКИЙ и наоборот (перехода из логического «0» в «1» и наоборот) — transition time;
— Временная задержка цифрового сигнала при «прохождении» через логический элемент/схему — propagation delay.

Диапазоны напряжений для логических «0» и «1».

Так как именно напряжение используется для кодирования значений «0» и «1», то диапазон напряжений для логических «0» и «1» являются основным параметром цифровых схем. При этом каждому из логических уровней «0» и «1» соответствуют не фиксированные значения напряжения, например, 0В или 5В, а некоторый диапазон напряжений. Например, для микросхем семейства ТТЛ логическому «0» будет соответствовать напряжение, попадающее в диапазон от 0В до +0.8В, а логической «1» будет соответствовать напряжение в диапазоне от +2В до +5В. Кодирование логических уровней диапазонами сделано потому что:
1) Позволяет использовать цифровые элементы/схемы с достаточно значительными, допусками параметров входных и выходных каскадов, что сильно удешевляет их производство.
2) Допускает колебание параметров элементов/схем и соответствующих цифровых сигналов за счет изменения температур, электрической нагрузки и напряжения питания схем и т.п.
3) Позволяет игнорировать влияние шумов — паразитных напряжений, которые добавляются/вычитаются из рабочего напряжения при «прохождении» его через схему. Шумы возникают за счет емкостных и индуктивных связей между сигналами в схеме, помех приходящих по подключенным внешним цепям и цепям питания, за счет электромагнитных наводок.
Диапазоны напряжений цифровых сигналов, генерируемые выходами цифровых схем и воспринимаемые входами схем, делают разными. Диапазон, воспринимаемый входами более широкий по сравнению с диапазоном выходных сигналов, и диапазон выходов целиком перекрывается диапазоном входов, оставляя запас по границе минимального и максимального напряжений. Это гарантирует, что выходной сигнал вырабатываемый одной цифровой схемой и подаваемый на вход другой будет правильно восприниматься даже в условиях помех. Например, выход вырабатывает ВЫСОКИЙ уровень в диапазоне 4.5В — 5В, а вход будет воспринимать ВЫСОКИЙ уровень в диапазоне 3.5В-5.5В. Поэтому, если к выходному напряжению ВЫСОКОГО уровня равному 4.5В добавится помеха 1В, то суммарное напряжение будет 5.5В и будет воспринято входом верно — как ВЫСОКИЙ уровень.
Между диапазонами ВЫСОКОГО уровня и НИЗКОГО уровня располагается так называемая «мертвая зона». В пределах мертвой зоны производитель не гарантирует корректное восприятие уровня сигнала. Около середины мертвой зоны (но не точно) располагается пороговый уровень Шх.п (Vin.t, threshold voltage), ниже которого уровень сигнала на входе воспринимается как НИЗКИЙ, а выше — как ВЫСОКИЙ. Номинальное значение Цп определяется документацией на электронный компонент (микросхему), но реальное значение может смещаться в рамках мертвой зоны в зависимости от особенностей конкретного образца (микросхемы), от температуры, от старения компонента, от напряжения питания и других параметров.
Итого: среди основных параметров цифровых схем должны быть заданы следующие напряжения цифровых сигналов:
— Для цифровых входов:
— ивх.О.мин. (VIL.min) — минимальное напряжение, воспринимаемое как «0»;
— Uвх.0.макс.(VIL.max) — максимальное напряжение, воспринимаемое как «0»;
— ивхЛ.мин.(Ущ.тт) — минимальное напряжение, воспринимаемое как «1»;
— ивхЛ.макс.(Ущ.тах) — максимальное напряжение, воспринимаемое как «1»;
— ивх.п (VIT) — напряжение переключения (threshold voltage), значения выше которого воспринимаются как «1», а ниже — как «0».
— Для цифровых выходов:
— ивых.0 (VoL.typ) — типовое напряжение, которое устанавливается при выводе «0»;
— ивых.О.мин.(Усх.тт) — минимальное напряжение, которое может быть установлено при выводе «0»;
— ивых.0.макс.(^Л.тах) — максимальное напряжение, которое может быть установлено при выводе «0»;
— ивыхЛ(УоШур) — типовое напряжение, которое устанавливается при выводе «1»;
— ивыхЛ.мин.(УОН.тт) — минимальное напряжение, которое может быть установлено при выводе «1»;
— ивых.1.макс. (VOH.max) — максимальное напряжение, которое может быть установлено при выводе «1».
Указанные напряжения зависят от схемотехники и параметров выходных и входных электрических каскадов цифровых схем.

Еще одна особенность/проблема — это использование цифровых микросхем с различными напряжениями питания. Дело в том, что при изменении напряжения питания микросхем, изменяются и уровни напряжения высокого и низкого уровня (см. рисунок ниже). На нынешний момент в цифровой технике наиболее распространенными являются напряжения питания 5В, 3.3В, 2.5В, 1.8В. Необходимость снижения напряжения питания вызвана многими причинами, основными из которых являются снижение потребляемой и выделяемой мощности, повышение быстродействия схем, уменьшение физических размеров транзисторов на кристалле интегральных микросхем.

Видно, что уровни схем с различным питанием не совместимы между собой. При этом их часто приходится использовать совместно в одной схеме. Например, электропитание микропроцессора может быть 5В, а питание подключенных к нему микросхем — 3.3В. И аналогов с иным питанием не производится! В таком случае добавляют специальные каскады/микросхемы преобразования уровней напряжения цифровых сигналов. Иногда эти каскады встроены в микропроцессоры. Иногда удается добиться частичной совместимости уровней, например, микросхема с питанием 3.3В допускает подключение к ней входных сигналов с напряжением до 5В с корректным распознаванием ВЫСОКОГО и НИЗКОГО уровней. Обратного подключения может не допускаться, например выходов «3.3В» ко входам «5В».
Нужно отметить, что так как любое совместное использование схем с различными уровнями напряжений это потенциальный источник ошибок и часто причина усложнения схемы, то, без особой необходимости, стараются не делать смешанных схем.

Нагрузочная способность (коэффициент разветвления по выходу)

Нагрузочная способность выхода цифровой схемы показывает, какое количество входов цифровых схем может быть подключено к данному выходу без перегрузки выходных каскадов и без искажения уровней цифрового сигнала для входов. Нагрузочная способность зависит и устанавливается для пары типов «выход-вход». Например, для выхода типа X устанавливается количество подключаемых входов типа У и количество подключаемых входов типа Z и т.п. Нагрузочная способность может различаться для уровней ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ, но обычно указывается только одно — меньшее значение.
Типовая нагрузочная способность — 20 входов того же типа, что и выход. Если к выходу одного типа подключены входы другого типа, то соотношение изменяется.
Ниже перечислены отрицательные последствия перегрузки выходов:
— Выходное напряжение НИЗКОГО уровня может превысить Ивх.О.макс. и НИЗКИЙ уровень будет определен как ВЫСОКИЙ;
— Выходное напряжение ВЫСОКОГО уровня может быть ниже ИвхЛ.мин. и ВЫСОКИЙ уровень будет определен как НИЗКИЙ;
— Время изменения уровня с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ и обратно превышает значение, допустимое спецификацией данной схемы;
— Задержка распространения сигнала через схему превышает значение, допустимое спецификацией данной схемы;
— Перегрев элементов схемы из-за повышенного тепловыделения, возникающего из-за перегрузки. В результате может возникнуть изменение параметров схемы (уровней напряжения, нагрузочных способностей, параметров быстродействия) или физическая порча перегретых элементов.

Длительность переключения состояния

В идеальном случае ВСЕ выходы цифровой схемы или ее элемента изменяют свое состояние мгновенно и одновременно. Однако реальные выходы не могут моментально переключиться с ВЫСОКОГО на НИЗКИЙ уровень и наоборот: необходимо время на перезаряд паразитных емкостей элементов цифровой схемы или емкостей и индуктивностей проводников на плате. В итоге на рисунке идеальный сигнал (a) приобретает реальную форму (с). Условное изображение на временных диаграммах «постепенного перехода» выхода цифровой схемы из состояния в состояние показано на (b).
Время перехода с НИЗКОГО уровня в ВЫСОКИЙ (Tr) называют «длительностью положительного фронта», иногда просто «длительность фронта», или rise time. Время перехода с ВЫСОКОГО уровня в НИЗКИЙ (Tf) называют «длительностью отрицательного фронта», или «длительностью спада», или fall time. Эти времена обычно близкие по значению, но немного различаются у выходов цифровых схем. Для различных типов выходов (ТТЛ, КМОП и других) эти времена могут различаться в разы. Длительности переходов возрастают при подключении большего числа входов к выходу. Это объясняется, в основном, ростом значения емкости, подключенной к выходу за счет входных емкостей входов. Для наиболее распространенных на сегодня типа КМОП длительности переходов находятся в пределах 5-10 ns для типового числа подключенных входов. Для быстродействующих каскадов «внутри» СБИС процессоров, памяти и т.п. это время уменьшается до десятых — сотых наносекунды.

Задержка перехода является отрицательным фактором функционирования цифровых схем и, наряду с задержкой распространения сигнала, значительно усложняет их разработку. Основные причины этого:
— нахождение выхода в неопределенном состоянии приводит к возможности некорректного срабатывания входа, причем многократного;
— рассинхронизация в работе элелементов/частей цифровых схем;
— повышенное энергопотребление во время нахождения в неопределенном состоянии.

Задержка распространения сигналов.

Задержкой распространения сигнала через элемент (propagation delay, tp) называют время между фронтом (перепадом) цифрового сигнала на входе элемента и вызванным им (входным фронтом) перепадом сигнала на выходе элемента. Задержка распространения вызвана временем срабатывания транзисторных ключей внутри элемента. Она будет больше, чем больше количество таких ключей по пути распространения сигнала внутри элемента, т.е. количество последовательных каскадов. Задержка распространения может быть разной для перепада на выходе с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ уровень (tpLH) и для перепада с ВЫСОКОГО в НИЗКИЙ уровень (tpHL).

Какая разница между аналоговым и цифровым сигналом

На сегодняшний день существует два типа сигналов, которые используются в различных средствах связи: радио- и телевещание, интернет, звуковые коммуникации и др. В статье содержится объяснение и описание того, что такое аналоговый и цифровой сигналы, плюсы и минусы, их отличия, области применения. Дополнительно прилагаются наглядные иллюстрации.

Что такое аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал – это любой непрерывный сигнал, для которого изменяющаяся во времени характеристика (переменная) является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины. Иначе говоря, это информация, которая непрерывно изменяется во времени.

В аналоговом звуковом сигнале мгновенное напряжение непрерывно поменяется в зависимости от давления звуковых волн. Он имеет отличия от цифрового сигнала, где перманентная величина представляет собой последовательность дискретных значений. Такая величина может принимать только одно из конечного числа значений.

Термин аналоговый сигнал обычно относится к электрическим сигналам. Тем не менее, механические, гидравлические, пневматические, человеческая речь, а также иные системы могут передавать или рассматриваться как аналоговые сигналы.

Примером аналогового сигнала может служить восприятие человеческим мозгом проезжающего автомобиля. В случае, если бы его положение менялось каждые 5 секунд, аварии было бы не избежать.

Аналоговый тип сигнала непосредственно подвергается воздействию электронных шумов и искажений. Они привносятся каналами связи и операциями обработки сигналов. Они запросто могут ухудшать отношение сигнал/шум (ОСШ). Напротив, цифровые сигналы обладают конечным разрешением. Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму вносит в сигнал низкоуровневый шум квантования. В цифровой форме сигнал может быть обработан или передан без внесения значительного дополнительного шума или искажений. В аналоговых системах трудно обнаружить, когда случается такое ухудшение. Тем не менее в цифровых системах отклонения и ухудшения могут не только обнаружиться, но и исправляться.

Самым серьёзным минусом аналоговых сигналов по сравнению с цифровой передачей является то, что аналоговый тип сигнала всегда содержит шум. По мере того, как сигнал передается, обрабатывается или копируется, неизбежно наличие шума, который проникает в путь прохождения сигнала. Будет происходить накопление шума как потери при генерации сигнала, постепенно и необратимо ухудшая отношение сигнал/шум. Это будет до тех пор, пока в крайних случаях сигнал не будет перегружен. Шум может проявляться как «шипение» и интермодуляционные искажения в аудиосигналах или «снег» в видеосигналах. Потери при генерации сигнала необратимы, поскольку нет надежного способа отличить шум от сигнала, отчасти потому, что усиление сигнала для восстановления ослабленных частей сигнала также усиливает шум.

Шумы аналоговых сигналов можно минимизировать благодаря экранированию, надежному подключению и использованию кабелей определенных типов, как коаксиальная или витая пара.

Любой тип информации может передаваться аналоговым сигналом. Нередко такой сигнал является измеренным откликом на изменения физических явлений, таких как звук, свет, температура, давление или положение. Физическая переменная преобразуется в аналоговый сигнал через преобразователь. К примеру, звук, который падает на диафрагму микрофона, вызывает соответствующие колебания тока. Ток генерируется катушкой в электромагнитном микрофоне. Это также может быть напряжение, которое создаётся конденсаторным микрофоном. Напряжение или ток называются «аналогом» звука.

Что такое цифровой сигнал

Цифровой сигнал – это сигнал, используемый для передачи данных в виде последовательности дискретных (прерывных) значений. Иначе говоря, в любой момент времени он может принимать только одно из конечного числа значений. Это и является одним из отличий от аналогового типа сигнала.

Несложные цифровые сигналы представляют информацию в дискретных полосах аналоговых уровней. Любой уровень в пределах диапазона значений имеет одно и то же информационное состояние. В большинстве цифровых цепей такой сигнал может иметь два возможных значения: двоичное и логическое. Они представлены двумя группами: одна вблизи опорного значения (обычно называется нулевыми вольтами). Другая вблизи напряжения питания.

Они соответствуют двум значениям ноль и один логического домена. Исходя из этого, в любой момент времени двоичный сигнал является одной двоичную цифру (бит). Из-за этой дискретизации относительно небольшие изменения уровней аналогового сигнала могут оставить дискретную огибающую. В результате схема игнорирует измерения состояния сигнала. Итого цифровые сигналы имеют устойчивость к помехам. Электронный шум, если он не слишком велик, не повлияет на цифровые схемы, тогда как шум всегда в значительной степени ухудшает качество аналоговых сигналов.

Иногда используются цифровые сигналы, которые обладают двумя состояниями (режимами работы). Они имеют название двухзначная логика. Сигналы, которые же могут принимать три возможных состояния, называются трехзначной логикой.

Применение в различных областях

Цифровая обработка

В этой области – это физический сигнал, который претерпевает процесс дискретизации и квантизации (последовательность дискретных значений). Он также является абстракций, дискретной (прерывной) по времени и амплитуде. Его значение существует только через регулярные интервалы времени, поскольку только значения соответствующего физического сигнала в эти моменты дискретизации имеют значение для дальнейшей цифровой обработки.

Такой сигнал представляет собой последовательность кодов, взятых из конечного набора значений. Он может быть сохранен, обработан или передан физически в виде сигнала импульсной кодовой модуляции (ИКМ).

Цифровая связь

В цифровой связи он также является физическим сигналом непрерывного времени, чередующийся между дискретным числом сигналов, которые являются потоком битов. Форма сигнала зависит от схемы передачи. Он может быть схемой линейного кодирования, обеспечивающей передачу в основной полосе частот.

Также может быть представлена в виде схема цифровой модуляции, позволяющая передачу в полосе пропускания по длинным проводам или в ограниченной полосе радиочастот. Такая синусоида с модулированной несущей рассматривается как поток битов, который потом преобразуется в аналоговый сигнал в электронике и компьютерных сетях.

В чем разница между аналоговым и цифровым сигналом

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную волну, которая постоянно меняется в течение определенного периода времени. Цифровой сигнал является также непрерывной волной, но которая несет информацию в двоичном формате и имеет дискретные значения.

Аналоговый сигнал всегда изображается в виде непрерывной синусоиды, тогда как цифровой сигнал представлен прямоугольными волнами.

Затрагивая специфику аналогового сигнала, описывается поведение волны в отношении амплитуды, периода или частоты и фазы волны. С другой стороны, затрагивая дискретные сигналы, описывается поведение волны в отношении скорости передачи битов и их интервалов.

Помимо этого, есть ещё ряд существенных отличий аналогового сигнала от цифрового:

Диапазон аналогового сигнала строго не фиксирован. Диапазон цифрового сигнала конечен и может быть 0 или 1.
Аналоговый сигнал более склонен к искажениям, реагируя на шум, но цифровой – обладает устойчивостью к помехам как ответ на шум, поэтому цифровой редко сталкивается с какими-либо искажениями.
Самым показательным примером аналогового сигнала может быть человеческий голос, а лучшим примером цифрового сигнала – передача данных в компьютер.

Аналоговое телевещание постепенно уходит в прошлое, поэтому сейчас телевизоры на 32 дюйма постепенно переходят на цифровое ТВ. Это же и касается телевизоров на 55 дюймов.

Связь и вещание цифрового типа являются практически абсолютно защищенными от шумов и от различных воздействий, которые есть у аналогового варианта. Суть в том, что используя цифровой тип, аналоговый сигнал, например, с микрофона на передающей станции автоматически преобразуется в код цифр, распространяя поток цифр и чисел. Звуку с определённой частотой и громкостью добавляется код радиоимпульсов. Частота и длительность импульсов задаётся заранее. Она одинакова как у передатчика, так и у приёмника. Импульса эквивалентен значению «1», а его отсутствие эквивалентно нулю.

Следовательно, этот тип связи и называется цифровой. К примеру, наружная цифровая антенна для телевизора DA32 используется только для цифровых стандартов HDTV. Более того, чтобы не приобретать дорогое устройство, существует несколько способов того, как сделать антенну для цифрового ТВ своими руками.

Аналого-цифровой преобразователь – это устройство, которое задействовано в процессе преобразования аналогового сигнала в код из цифр. Аппарат, установленный в приемнике, который конвертирует код в аналоговый сигнал, – цифро-аналоговый преобразователь.

Сегодня мир постепенно отказывается от аналогового вещания, переходя на цифровое, которое является более качественным и имеет гораздо больше удобств и преимуществ.

Разница между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом

Основное различие между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом состоит в том, что Аналоговый сигнал является непрерывным сигналом во времени, в то время как Цифровой сигнал является дискретным (прерывистым) сигналом во времени.

Сигнал передает информацию от одного устройства к другому. В электротехнике сигнал — это фундаментальная величина, представляющая информацию. В контексте математики сигнал это функция, которая передает информацию. Аналоговый сигнал и Цифровой сигнал — это два вида сигналов.

Содержание

Обзор и основные отличия
Что такое Аналоговый сигнал
Что такое Цифровой сигнал
Сходство между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом
В чем разница между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом
Заключение

Что такое Аналоговый сигнал?

Аналоговый сигнал — это непрерывный сигнал, и он меняется со временем. Синусоидальная волна представляет этот сигнал, где амплитуда , период и частота являются некоторыми факторами, описывающими его поведение. Амплитуда — это максимальная высота сигнала. Частота (f) — это количество циклов в единицу времени. Период (T) — это время завершения одного цикла (T = 1 / f).

Аналоговый сигнал сложно анализировать, поскольку он содержит огромное количество значений. Он может содержать как отрицательные так и положительные значения.

Кроме того, потребляемая мощность аналоговых приборов, как правило высокая. Обычно, аналоговые сигналы имеют свойство снижать качество передачи из-за искажения и помех. Типичным примером аналогового сигнала в нашей повседневной жизни является звук.

Что такое Цифровой сигнал?

Цифровой сигнал — это прерывистый (дискретный) сигнал во времени. На графике, о н имеет форму прямоугольной волны и представляет информацию в двоичной форме, которая содержит единицы (1) и нули (0). Н а графике цифрового сигнала единицами являются вершины графика , тогда как нули это впадины графика. Цифровые сигналы не имеют отрицательных значений, как в аналоговых сигналах.

В наше время всё больше используется цифровой сигнал и зачастую использование аналоговых сигналов в связи вместо цифровых вызывает сложности. Например, трудно осуществлять связь на большие расстояния из-за искажения сигнала и помех. Цифровые сигналы являются отличным решением этой проблемы. Они менее подвержены искажениям. Поэтому аналоговые сигналы преобразуются в цифровые сигналы для четкой и точной связи. Цифровые телефоны, компьютеры, современные телевизоры и другие электронные устройства используют цифровые сигналы.

Какова взаимосвязь между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом?

Цифровой сигнал — это дискретная выборка аналогового сигнала в течение определенного периода времени.

В чем разница между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом?

Аналоговый сигнал против Цифрового сигнала
Аналоговый сигнал — это непрерывный сигнал, который изменяется в течение определенного периода времени	Цифровой сигнал — это дискретный сигнал, который несет информацию в двоичной форме
Анализ
Сложно анализировать	Проще анализировать
Вид
Имеет вид синусоидальной волны	Имеет вид прямоугольной волны
Диапазон значений
Содержит огромное количество значений, которые могут быть как положительными, так и отрицательными	Остается в конечном диапазоне. Может иметь 0 или 1
Искажение
Имеет большую склонность к искажению	Имеет меньшую склонность к искажению
Хранение данных
Данные хранятся в виде волнового сигнала. Для хранения этих данных требуется большой объём памяти	Данные хранятся в виде двоичных файлов
Примеры
Звук, мгновенное напряжение и ток — примерыаналоговых сигналов	Примерами цифровых сигналов являются сигналы в компьютерах, оптических дисках и цифровых телефонах

Заключение — Аналоговый сигнал против Цифрового сигнала

Разница между Аналоговым сигналом и Цифровым сигналом заключается в том, что Аналоговый сигнал является непрерывным сигналом во времени, а Цифровой сигнал является прерывистым сигналом во времени. Ц ифровые сигналы более надежны и передаются с более высокой скоростью, чем Аналоговые сигналы.

Что обозначает маркировка кабелей

Кабельная и проводниковая продукция довольно разнообразна. Но как разобраться в таком многообразии, как понять, что зашифровано в названии? Для более легкой идентификации была разработана целая система — маркировка кабеля. Это буквенные обозначения, в которых зашифрована основная информация о материале жил, оболочек и области применения данного конкретного изделия.

Общие принципы маркировки кабельной продукции

Для того чтобы идентифицировать кабель, его характеристики и область применения было проще, была разработана система обозначения или маркировки кабелей. Данные записываются во определенном порядке, каждая буква или цифра имеет свое значение.

Как расшифровывать маркировку кабелей

Что обозначает каждая позиция и какие буквы там могут стоять смотрите в таблице ниже. Дополнить тут особо нечего:

Расположение букв или цифр	Что обозначает	Используемые буквы и их расшифровка
1-я буква	Материал жил	– нет буквы – медь
1-я буква	Материал жил	А – алюминий
2-я буква	Степень гибкости	Г – гибкий, многожильный
2-я буква	Степень гибкости	ничего нет – одножильный
3-я буква	Материал изоляции	В – поливинилхлорид (ПВХ)
		П – полиэтилен
		Р – резина
		НР- негорючая неделя
		Ф – фторопласт
		Ц – пленочная изоляция (для монтажных проводов)
4-я буква	Материал оболочки или тип брони	БбГ – броня из стальной профилированной ленты
		Бн – броня из стальных лент с защитным покровом, не поддерживающим горение
		В – ПВХ
		Д – оплетка из двойного провода
		К – броня из круглых стальных проволок, заключенных в стальной поклов
		СБ – свинцовая броня
5-я буква	Тип защитного покрова, назначение наружного слоя, обозначение конструкции жилы	В – ПВХ (если стоит в конце обозначает бумажную изоляцию)
		Г – противокоррозионный защитный слой. Если “Г” – нет защита от механических повреждений
		О – изолированные провода объединены общей оплеткой
		Шв – защитный слой – выпрессованный шланг из ПВХ
		Шп – защитный слой – выпрессованный шланг из полиэтилена
		Шпс – тоже, но полижтилен самозатухающий
		Э – экранированный
		Т – провод для прокладыки в трубах

Также маркировка кабеля состоит из нескольких цифр. Там может стоять рабочее напряжение (для силовых кабелей), затем обязательно идет количество жил и через знак «х» указано сечение этих жил. И последними может быть нанесено обозначение стандарта, по которому изготовлен данный вид кабельно-проводниковой продукции.

Примеры расшифровки маркировки кабелей

Кабель ВВГ — 2х1,5. Расшифровывается так: силовой кабель в оболочке из поливинилхлорида (ПВХ). Оболочка покрыта антикоррозионным слоем. Состоит из двух медных жил с поперечным сечением 1,5 мм 2 .

Его подвид — ВВГп — тоже, только в плоском исполнении. ВВГнг — оболчка кабеля не поддерживает горения.

Кабель ВБбШвнг. Расшифровка этой аббревиатуры следующая: жилы медные (нет буквы А). Изоляция жил из ПВХ, броня Бб — из двух стальных лент, без защитной подушки. Защитный покров кабеля — Швнг — выпресованный шланг из ПВХ пониженной горючести.

Кабель КГ. Расшифровка буквенного обозначения звучит следующим образом. Жилы медные, кабель гибкий. На этом все. Провода без изоляции, если есть еще буква «н» — КГн — оболочка кабеля из негорючей маслостойкой резины.

Так выглядит кабель КГн

Как расшифровать АПвПу2г? Кабель с алюминиевыми проводниками (буква А первая), изоляция проводов из сшитого полиэтилена (Пв), оболочка кабеля из усиленного полиэтилена (Пу), двойная гидроизоляция (2г). В данном случае используется алюмополимерная лента в сочетании с продольными водонепроницаемыми лентами.

Кабель КСПВ. Это расшифровывается так: кабель (К), систем передачи (СП) в виниловой оболочке (В). То есть, это не силовой кабель, а используется для передачи различных данных (слаботочный). Проводники медные — так как нет буквы «А».

Продукция ААБл. Расшифровка такая: провода алюминиевые (А), оболочка — алюминиевая (А), покрыт броней из двух стальных лент (Бл), под броней есть защитная подушка из пластмассовых лент.

АПвПу — алюминиевые жилы (А), изоляция из сшитого полиэтилена (Пв), усиленная оболочка из полиэтилена (Пу).

МКЭШ — монтажный кабель (МК), экранированный (Э), в защитном шланге из ПВХ.

Особенности маркировки проводов

В ассортименте кабельно-проводниковой продукции имеются также провода. Чем они отличаются от кабеля? Как правило, они имеют меньшее сечение, могут быть в изоляции или без нее. Есть провода, состоящие из одной жилы, есть — из нескольких.

Чтобы по названию можно было отличить их от кабелей, в названии в начале маркировки ставят букву «П». Она стоит на первом месте, если жилы медные и их обозначение просто не ставится (пример 1), или на втором месте, если жилы из алюминия и обозначаются буквой А (пример 2).

ПБППГ — провод (П), бытового и промышленного назначения (БП), плоской формы (П), гибкий (Г).
АППВ — алюминиевые проводники (А), провод плоский (ПП), в ПВХ оболочке.

Маркировка проводов разного назначения

Провода могут быть двух сечений:

круглые — в маркировке это никак не отображается:
плоские, тогда ставится буква П.

Монтажные

Если провод имеет специфическое назначение — монтажный — вместо буквы «П» ставят «М». Например, МГШВ. Расшифровывается как монтажный (М) многожильный (Г) провод в оболочке из полиамидного шелка и ПВХ.

Назначение монтажных проводов — для соединения частей приборов, электронной и электрической аппаратуры.

Расшифровка в маркировке монтажных проводов

Провода с изоляцией из ПВХ (в маркировке обозначаются буквой В) предназначены для работы при температуре не выше 70°C, из сшитого полиэтилена (Пв) — до 100°C. Для работы в среде, нагреваемой до температуры 200°C применяют провода типа МС и МГТФ.

Самонесущие

Провода, которые устанавливаются на ЛЭП или используются при воздушном способе подключении электричества от столба к дому называются самонесущими — им не нужна опора. У них достаточно жесткости для того, чтобы выдерживать собственный вес.

В данной группе не так много изделий, их расшифровку можно запомнить:

СИП — самонесущий изолированный провод в оболочке из сшитого полиэтилена. Применяется при воздушном подключении до столба.
- СИП-1 тоже с неизолированной нейтралью;
- СИП-2 — то же, но нейтраль изолирована;
Самонесущие провода
СИП-4 — изолированные жилы одинакового сечения.

А — провод, скрученный из нескольких алюминиевых проволок без изоляции. Раньше довольно широко использовался, теперь — все реже.

АС — алюминиевые проводники, скрученные вокруг стального сердечника. Довольно специфическое изделие.

Есть отдельная группа — нагревательные кабели. У них своя маркировка. После буквы «П» стоит «Н» как отображение назначения. Например, ПНСВ — провод (П), нагревательный (Н), стальная однопроволочная жила, изоляция ПВХ.

Разновидности и особенности электрических кабелей

Электрический кабель – вещь незаметная, но необходимая в доме. Обеспечивает освещение, работу электроприборов, отопление и нагрев воды и многое другое. Разновидности, типы и виды исчисляются сотнями. Новичку достаточно знать самые популярные модели.

Разновидности и особенности электрических кабелей
Жила в электропроводке
Изоляция электропроводки
Основные типы электрических проводов
Провод ПБПП (плоский)
Модификация ПБППг
Алюминиевая жила АПУНП
Двух- или трехпроводниковый ППВ
Провод под маркой АППВ
Алюминий АПВ с изоляцией ПВХ
Модификация ПВ1 – ПВ5
Соединительный шнур ПВС с ПВХ изоляцией
Плоский шнур ШВВП в оболочке ПВХ
Разновидности электрических кабелей
Марка ВВГ
Силовой КГ гибкий
Бронированный ВБбШв

Разновидности и особенности электрических кабелей

Кабелем называют изделие, состоящее из трех и более изолированных проводников

Понятия кабель электрический и провод стоит разделять хотя бы потому, что показатели мощности у них разные.

Кабель – это изделие, в котором объединены три или более изолированных проводника. Они имеют дополнительную защиту из специальных материалов: пергамент, свинец или резина.

Эл провод – это изделие, которое состоит из проводников, объединенных общим кожухом. Их количество может быть от одного до пяти.

Жила в электропроводке

Жила чаще делается из меди, так как проводимость тока этого металла высокая. Бывает монолитной или состоит из тонких проволочек. Медный тип многожильного проводника прочнее и предпочтительнее для проводки, так как будет большая проводимость тока при минимальном нагреве.

Есть один большой минус: неудобство при использовании. Скрутка жилок не дает полного соединения, в отличие от монолитной конструкции. Трение при скручивании приводит к переламыванию, сечение сокращается. В таких случаях используют соединительные детали (коннекторы) с резьбовыми зажимами.

Без соединений и креплений не обойтись. Однако многожильные провода при скреплении скобами выглядят неряшливо и криво ложатся. Незакрытый короб тоже не выход, так как токопроводящие части вываливаются.

Изоляция электропроводки

Отличие кабеля от провода

Изолирующие оболочки кабелей изготавливают из поливинилхлорида (ПВХ). Этот материал защищает потребителя от нежелательного контакта с электропроводящими частями. При этом изделия подвержены:

внутренним механическим повреждениям;
поверхностным надломам, перегибам, скручиванию;
чрезмерному перегреванию,
химическому окислению.

Это приводит к неисправности работы кабеля и несет опасность для человека.

Чтобы избежать плачевных ситуаций, принимаются меры безопасности в помещениях: современный метод монтажа предполагает прокладку проводов в кабельные каналы с разным сечением. Они обеспечивают защиту и визуальный контроль состояния изделий.

Основные типы электрических проводов

Провода различаются по уровню мощности, целям и условиям применения. Достаточно разбираться в 9 типах, чтобы подобрать нужный для повседневного использования.

Провод ПБПП (плоский)

Самый распространенный провод для быта и прокладки линий электропередач. Медные токоведущие части позволяют подключать мощную нагрузку. Работать с высоким напряжением не может (не более 250 В).

Поливинилхлоридная изоляция скрывает цельнолитую медную жилу. Сечение такой конструкции колеблется от 1,5 до 6 мм2.

Провод жароустойчив (до 50°С), при этом низкие температуры не выдерживает (до -15°С). Используется при монтаже розеточной линии в жилых помещениях.

Модификация ПБППг

Характеристики аналогичны предыдущему типу:

невосприимчивость к жаре;
нетерпимость низких температур;
выдерживает небольшое напряжение;
сечение (до 6 мм2).

Отличается рядом моментов:

пучковой структурой жилы;
высокой эластичностью;
подвержен переламыванию или стиранию;
в конструкцию входят 2 провода

Провод ПБППг популярен в бытовой среде, благодаря гибкости и удобству при его укладке.

Алюминиевая жила АПУНП

Самый дешевый вариант электрического алюминиевого провода на рынке. Жила в простом исполнении с сечением от 2,5 до 6 мм2 рекомендуется для использования во временных постройках и в схемах со слабой нагрузкой.

Электрики отмечают единственное достоинство – стоимость. Но при постоянном использовании такой тип может быть опасным.

Двух- или трехпроводниковый ППВ

Проводники тока или жилы в этой модификации скреплены изолирующей перемычкой из поливинилхлорида. Само изделие так же обволакивает ПВХ. Провод способен выдержать 450 В, на частоте в 400 Гц. Устойчив к пониженной и повышенной температуре в интервале от -50 до +70°С.

Провод под маркой АППВ

Аналогичен по строению с ППВ:

устойчивость к перепадам температуры;
несколько проводников;
наличие скреп;
работа с высоким напряжением и частотой.

Алюминиевая жила с сечением 2,5 мм2 снижает качество провода и цену. Используется при прокладке проводки закрытого и открытого типов.

Алюминий АПВ с изоляцией ПВХ

Выпускается в двух вариантах конструкций: монолитная жила и многожильная (пучковая).

Диапазон сечения у монолитной жилы начинается от 2,5 и заканчивается 16 мм2, у пучковой – от 25 до 95 мм2.

Популярен для построения электрических линий, так как устойчив к высокой влажности. Выдерживает от -50 до +70°С.

Модификация ПВ1 – ПВ5

Характеристики и технические показатели совпадают с АПВ, только вместо алюминия используется медь.

Отличается цветной изоляцией и использованием провода при сборке управляемых шкафов.

Соединительный шнур ПВС с ПВХ изоляцией

Электрический шнур может содержать жил до пяти в пучке. Мощность на порядок выше, чем у других видов. Сечение от 0,75 до 16 мм.

Удобно подключать бытовую технику благодаря цветному разделению. Поддерживает работу в сети с напряжением под 380 В и частоте 50 Гц.

ПВС гибкий, к тому же защищен от пережимов и переломов. Температурный режим ограничен (от -25 до +40°С).

Плоский шнур ШВВП в оболочке ПВХ

В ПВХ оболочку помещаются два-три провода. Модификация плоская, выглядит как приплюснутый шнур с двумя соединенными частями. Есть разновидности с тремя проводниками и многожильным строением токоведущей части.

Удобен, безопасен для наружной проводки. Выдерживает напряжение до 380 В с сечением до 0,75 мм2.

Разновидности электрических кабелей

Марка ВВГ

Стандартный кабель. Выпускается в двух вариациях: пучковые или сплошные структуры. Может передавать ток с напряжением до 1000 вольт. Некоторые модели дотягивают до 3000 В.

Подходит для построения силовых линий. Диапазон жил колеблется от 1,5 до 5 мм. Температурные колебания держатся от -40 до +50°С.

Некоторые модификация разнятся в изоляционной конструкции, типе металлических жил (вместо меди — алюминий) и формой кабеля.

Силовой КГ гибкий

Достоинство — гибкость. Силовой кабель ГК состоит из четырех проводников (в отдельных сериях до шести) с изоляцией. Выдерживает большой диапазон температур (от – 60 до +50°С). Предназначен для подключения силового оборудования.

Бронированный ВБбШв

Прочный кабель выдерживает высокое напряжение. Проводниками тока выступают пучковые и сплошные жилы с диапазонами 50-240 мм2 и 16-50 мм2 соответственно.

Структура изоляции кабеля сложная: поясная изоляция с ленточным экраном, стальной броней, битумом и ПВХ. Встречаются разновидности с алюминиевыми жилами. Не горят и не выделяют вредных веществ при нагреве.

Маркировка проводов и кабелей

При производстве всех проводов и кабелей еще на заводе на них наносят специальную маркировку. Она помогает определить характеристики и назначение проводов. Стандарты маркировки различных проводов помогают безошибочно определить необходимые характеристики проводников.

Показатели, которые поможет определить заводская маркировка:

Особенности конструкции;
Материал жил;
Номинальное напряжение;
Поперечное сечение;
Тип изоляции;
Назначение.

Помимо этого провода маркируются во время монтажа.

Виды проводников

Электромонтажные работы предполагают использование нескольких видов проводящих изделий.

Провода

Их можно описать как несколько соединенных посредством скрутки проволок. Допускается как наличие, так и отсутствие изолирующего слоя. Проводам характерна легкая оболочка жилы, она редко бывает металлической, хоть иногда и встречаются обмотанные проволокой провода.

Они популярны при электромонтажных работах, например, при проведении проводки в домах из дерева. Из проводов изготавливают обмотку электродвигателя.

Медные изделия способны выдерживать значительные нагрузки тока, эти изделия эластичны и благодаря этому гораздо меньше ломаются. Но медь быстро окисляется при использовании на открытом воздухе и дорого обходится заказчикам.
Алюминий не так прочен, как медь, зато на порядок дешевле медного варианта.

При выборе материала стоит помнить, что провода с разным материалом жилы не могут быть соединены между собой скруткой, для этого придется использовать клеммы. Это связано со способностями меди к окислению. В результате такого неправильного монтажа провода начнут отходить друг от друга, вызывая все более частые перебои с подачей электроэнергии.

Изолированные. Они могут быть с защитой или без нее. Последний вариант предполагает дополнительную изоляцию для жил. Выполняется защита из пластмассы или резины.
Голые. Этот вариант примерим в монтаже электропередач.

Для соединения частей электротехнических схем применяют монтажные провода. Они выполняются из меди.
Силовые провода применяют внутри помещений для устройства электропроводки.
Установочные.

Кабель

Грубо говоря, кабель представляет собой некоторое количество проводов, соединенных скруткой. Все они располагаются внутри общей изоляции. Ее выполняют из различных материалов, среди которых выделяется резина, ПВХ, пластмасса. Кроме нее часто присутствует еще один слой оболочки, для защиты. Он выполнен из металла в разных видах: лента или проволока.

Кабель связи. Благодаря токам, отличающимся друг от друга частотой, он передает зашифрованную информацию. На местных линиях связи выполняют передачу низкочастотными проводниками, а для дальних линий применяют высокочастотные проводники.
Контрольные. Они необходимы для функционирования электротехнических приборов. С помощью этого изделия сигнал управления передается от человека к механизму.
Радиочастотный. Незаменим для передачи радиосигналов и видеосигналов. Присутствует во всех в радиотехнических устройствах.
Управления. Состоит из проводника, выполненного из меди и защитного экрана. Он необходим для защиты от повреждений механического характера или для отвода помех. Нашел применение в автоматических системах.
Силовые кабели выполняют передачу энергии в разнообразных приборах, требующих большого напряжения. Их используют для проведения электроэнергии воздушным или подземным способом (внешняя электропроводка). Так же выполняют внутреннюю проводку в помещениях. Внутри этого изделия располагаются медные или алюминиевые жилы. Предпочтение отдают первому варианту. В качестве изолирующего слоя выступает бумага, резина, ПВХ, полиэтилен и так далее.

Это изделие представляет собой два, и более жил малого сечения. Они должны обладать эластичностью. Каждая жила состоит из большого количества переплетающихся проволок. В качестве изолирующего слоя применяют любую, но не металлическую обмотку. Эти изделия редко имеют две жилы, ведь в этом случае они используются, когда прибору не требуется обязательного заземления. Шнуры необходимы для подключения к сети различных электроприборов.

Основные отличия проводников:

Количество жил: одножильные или многожильные изделия;
Поперечное сечение жил проводника;
Напряжение;
Защитная оболочка и материал, из которого она выполнена;
Изоляция, материал;
Используемый для изготовления жил металл: медь, алюминий или композит, выполненный из двух металлов — алюмомедь.

Маркировка

Для шифрования проводов и кабелей на заводах применяют одни и те же нормы ГОСТ. На сам кабель или провод на заводе наносят буквенное и цифровое обозначение, помогающее как можно скорее узнать характеристики изделия. Благодаря повсеместному использованию стандартной маркировки любой человек без труда сможет расшифровать ее.

Расшифровка буквенного значения провода

Расшифровку маркировки любых кабелей и проводов производят в соответствии с установленными стандартами.

Первая буква будет характеризовать материал, из которого выполнена жила. Медь не требует присвоения ей обозначения, а алюминиевые жилы обозначены буквой «А».

Вид провода характеризуется второй буквой шифра. У проводов она обозначает следующее:

Плоский — «П»;
Контроль — «К»;
Монтаж — «М»;
Установка — «П(У)»;
Монтаж, отличающийся гибкими жилами — «МГ».

С помощью следующей, третьей, буквы определяют вещество, из которого произведена изоляция жил:

Поливинилхлоридную изоляцию отличают по букве «В» или «ВР»;
Капроновая изоляция обозначается буквой «К»;
Для резиновой свойственна «Р»;
«МЭ» отличает эмалированную изоляцию;
«Н» или «НР» свойственна негорючему резиновому материалу найриту;
Полиэтилен обозначают буквой «П»;
Лак. Изоляция — «Л»;
Изоляция может обладать несущим тросом, тогда второй буквой будет «Т»;
Стекловолокно — «С»;
Гибкой жиле свойственно обозначение «Г»;
Фальцновая или металлическая — «Ф»;
Экранированная — «Э»;
Полиэтиленовая — «П»;
«О» — так обозначают использование в качестве оплетки шелка полиамидного.

Помимо этого резиновая изоляция может обладать защитой из разных оболочек: «Н» — найрит и «В» — пвх. Эти обозначения идут сразу после маркировки материала, использованного для изоляции жил.

Четвертая буква будет характеризовать отличия конструкций того или иного провода:

«О» — защищенный оплеткой проводник;
«А» — асфальтированный провод или кабель;
«К» — бронировано с помощью круглых проволок;
«Г» — если речь идет о кабеле, то эта буква означает отсутствие защитного покрова, а если о проводе, то указывает на его гибкость;
«Т» — создан для применения при прокладке в трубе.

Цифровое обозначение

Когда расшифровка маркировки кабеля в буквенном значении проведена, можно приступать к выяснению обозначений, выполненных цифрами:

Первая из цифр сообщает о количестве жил. Если маркировка не предполагает присутствия цифр перед буквами, то можно смело заявить, что проводник является одножильным.
Вторая из цифр сообщает площадь поперечного сечения обязательно в миллиметрах квадратных.
Последняя из цифр говорит о номинальном напряжении сети.

Таблица для расшифровки

Для удобства использования всех гостов маркировки проводов были созданы специальные таблицы. С их помощью маркировка проводов и кабелей становится гораздо понятней. Некоторые из таблиц помогут разобраться в назначении проводов, а не только в их характеристиках.

Кабельные линии

На всех кабелях, расположенных на открытом воздухе и на каждой из муфт обязательно наличие обозначений, расположенных на бирках. На каждой из соединительных муфт указывают дату монтажа и индивидуальные номера, а на остальных элементах кабельной линии должна быть информация, позволяющая определить марки кабелей, их номера, диаметры сечения и напряжения.

Маркировка всех контрольных кабелей по российским стандартам выполняется в соответствии со следующим списком обозначений:

Первая буква говорит о материале жилы, если это «А», то кабель выполнен из алюминия, в ином случае она будет медной;
Во-первых, следует выделить контрольный кабель из многообразия других проводников. Для этого его обозначают буквой «К». Она располагается либо в самом начале, либо после «А».
При отсутствии первой «А» вторая буква будет «В», что говорит об изоляции из ПВХ;
Так же как и в предыдущей букве, отсутствие «А» предполагает оболочку из того же материла — ПВХ;
Если в качестве изолирующего материала применяют полиэтилен, то третье буквой будет «П»;
Самозатухающий пожаробезопасный полиэтилен обозначен буквенным сочетанием «Пс»;
Если кабель не имеет защитного слоя, о это обозначается буквой «Г»;
Гибкие изделия обозначают сочетанием «КГ»;
Фотопласт отличают по букве «Ф»;
Если в конце маркировки или в середине встречается буква «Э», то такой проводник экранирован.

Если кабель находится в специализированном месте, то бирки располагаются по его длине с частотой в 50 м. если линия находится в месте без застройки, то она отмечается специальными знаками, располагаемыми через 500 м или в местах, где меняется направление.

Если линия в кабельном сооружении, то обозначения располагают в местах, где происходит изменение направления и с двух сторон при переходе межэтажного перекрытия. Так же они имеются в местах ввода и вывода в траншеи.

Если кабельная трасса скрыта, то бирки располагаются на ее конечных муфтах, в каждом из колодцев и на каждой соединительной муфте.

Если бирка будет помещена в закрытое пространство, предполагающее некоторую защиту от окружающей среды, то ее выполняют из пластмассы, алюминия или стали. В случае установки бирок в сырых сооружениях, в земле или просто снаружи здания их делают только из пластмассы.

Все информационные знаки на бирках, находящихся в местах с агрессивной средой следует наносить штамповкой или выжиганием. Если условия не являются экстремальными, то допускается выполнять маркировку несмываемой красной.

При закреплении бирок в положенных местах используют оцинкованную проволоку, пластмассовую ленту с кновкой или нить из капрона. Диаметр проволоки должен составлять 1–2 мм. Проволоку дополнительно покрывают битумом, что обеспечивает защиту от негативного воздействия влаги.

По российским нормам маркировка силовых кабелей выполняется по следующим стандартам:

Как и в случае с контрольным кабелем, «КГ» обозначает гибкость изделия.
«э» говорит о наличии экрана из спирально наложенной ленты из меди и проволок из того же материала.
«Пв» — в качестве материала для изоляции выбран вулканизированный полиэтилен.
«нг» — если полиэтилен не горит.
«LS», что означает Low Smoke — если он обладает пониженным дымовыделением.
«нг-LS» если материал сочетает в себе оба вышеуказанных свойства.
«FR» говорит о высокой способности сопротивления горению.
«FR LS» сочетает высокое сопротивление огню и малое выделение дыма.
«Пс» — это изолиция, способная самостоятельно затухать и не поддерживающая горение.
«П» — так обозначают тепмопластический полиэтилен.
«НР» — если в качестве материала изоляции применяется резина или резина, не способная поддержать горение.
«Р» обычная резиновая оболочка.
«О» говорит об отдельных для каждой фазы оболочках.
«С» — это оболочка из свинца.
«К», расположенная в самом начале маркировки сообщает, что кабель является контрольным, если же эта буква расположена в другом месте, то кабель защищен броней из стальных проволок. К тому же поверх этого наложен еще один защитный слой.
«Шп» — защита, имеющая вид впрессованного шланга из полиэтилена.
«Шв» — защита, имеющая вид впрессованного шланга из ПВХ.
Если последняя буква в маркировке «Г», то поверх оболочки или брони не предусмотрен защитный слой.
«АС» — это жила из алюминия со свинцовой оболочкой.
«АА» — жила и оболочка выполнены из алюминия.
«Бн» — броня выполнена из двух стальных лент и обладает антикоррозийным покрытием и негорючим защитным слоем.
«Б» — то же самое, что и «Бн», но без обеспечения пожарной безопасности.
При отсутствии «А» вторая буква будет «В», что говорит об изоляции из ПВХ.
Так же как и в предыдущей букве, отсутствие «А» предполагает оболочку из того же материла — ПВХ.

Маркировка кабельных линий производится после окончания монтажных работ. Каждая кабельная линия в обязательном порядке имеет личный номер. В случае наличия нескольких кабелей в линии, их маркируют одинаковыми цифрами и присваивают различные буквенные значения.

Цветовая маркировка

Для маркировки и обозначения электрических проводов применяют различные цвета, это позволяет очень быстро, а при некоторой сноровке и вовсе «на автомате» определять предназначение провода. Благодаря стандартам, использующимся повсеместно, такая маркировка позволяет разобраться в работе незнакомого мастера-электрика и безошибочно определить все необходимое для производства дальнейших работ.

Цветовая маркировка помогает найти заземление, фазу, ноль, в момент монтажа это помогает сэкономить время на определении вышеуказанных факторов.

Заземление, или просто «земля» по нормам окрашивается в зелено — желтые оттенки. Для обозначения «земли» применяют обозначение «РЕ». Так же стоит обратить внимание на название: иногда желто-зеленый провод именуют нулевой защитой, очень важно не перепутать го с обычным «нулем».

Нулевой рабочий контакт, или просто «ноль» имеет синий оттенок изоляции, допускается и голубой вариант.

Цвет «фазы» может отличаться в зависимости от производителя. Фазный провод может быть любого из не указанных в предыдущих пунктов цветов.

Благодаря этому не придется применять другие способы поиска фазы и нуля. Но при неимении цветовой маркировки можно определить это при помощи индикаторной отвертки в случае наличия только двух проводов, или с помощью мультиметра, если проводов три.

В случае с нестандартным окрасом «ноль» всегда будет окрашен в синий цвет, что сильно упрощает поиск «земли» и «фазы». Тогда можно найти черный или белый провод, так обозначали когда-то «землю», тогда другой провод будет фазным. Но такой способ является крайне опасным и не рекомендуется к применению.

Маркировка проводов очень важна, ведь электричество не щадит никого и в случае ошибки последствия могут быть плачевными.