Et elektrisk signal er en elektrisk størrelse, hvis variation over tid formidler information fra en kilde til en destination .
Den elektriske mængde, der overvejes for transmission og behandling af signalet, kan direkte være den potentielle forskel eller intensiteten af en elektrisk strøm ; ellers en modulering af amplituden , frekvensen eller fasen af en periodisk variation af disse størrelser, der kaldes en bærer ; i kommunikation digital med modem regulerer komplekse regler moduleringen for bedre at optage ved den tildelte båndbredde .
Kommunikation i en afstand af samme størrelsesorden eller større end den mindste signal bølgelængde kræver opmærksomhed på teorien af transmissionslinjer .
Elektriske signaler skelnes generelt af arten af den information, de sender.
Den Morsealfabet , opfundet i 1832, associerer med en sekvens af variationer i tid af et logisk signal et symbol, taget fra en liste over 54 mulige. Det udgør således det første digitale elektriske signal.
Ellers,
På den anden side kan signalet transmittere enten kontinuerlig eller diskret information. I øjeblikket er der, selv om der er diskrete analoge signaler og kontinuerlige digitale signaler, for det meste kontinuerlige analoge signaler - med den bemærkelsesværdige undtagelse af det analoge videobillede, som er diskret og synkron - og signaler diskret digital.
Konvertering af et kontinuerligt signal til et diskret signal sker ved en sampling , hvor signalets øjeblikkelige værdi hæves med regelmæssige intervaller efterfulgt af en kvantisering , der svarer til denne værdi den mest passende af de mulige værdier, og af en kodning , der omdanner denne værdi til et arrangement af logiske værdier.
| fortsatte | diskret | |
|---|---|---|
| Analogt signal | Signal fra en transducer eller sensor (f.eks. Mikrofon ). | Luminanssignal fra et punkt i analog video . |
| Logisk signal | Signal fra kontroltasten på en fjernbetjeningskontakt i en elektrisk installation. Ursignal. | Signaler fra et synkront logiksystem. |
| Digitalt signal | Signal fra et kodehjul , en optisk positionssensor. | Analoge signaler konverteret til digitale signaler. |
Ofte er det komplette signal opdelt i flere komponenter, som enten kan transmitteres parallelt på flere kanaler eller kombineres ved multiplexing til et sammensat signal.
Eksempel på sammensatte signaler:Det kan overvejes, at et digitalt signal er en sammensætning af logiske signaler, der transmitteres enten samtidigt eller sekventielt, hver repræsenterer en smule af den digitale information, den bærer.
I elektronik anvendes ofte signaler, der transmitterer en meget lille mængde information, perfekt kendt, for at verificere kredsløbets funktion.
For analoge signaler tillader et sinusformet signal mange målinger; firkantede , trekantede, og sawtooth signaler kan også være til nytte. Automatiserede analysesystemer bruger ofte kvidre .
Mønsteret for søjler eller andre mere komplekse mønstre, der bruges til testsættet for alle kanaler i det sammensatte tv-signal.
I netværkscomputering er pingen et testsignal, der ikke overfører andet end en anmodning om svar fra den eksterne maskine.
Analoge elektriske signaler afspejler oftest variationer i fysiske størrelser, for eksempel temperatur eller lydtryk . Af transducere eller sensorer udfører behandling, generelt så lineær som muligt, den oprindelige størrelse til et elektrisk signal.
Matematiske modeller, der tager højde for analoge signaler, overvejer værdier, der er defineret over sættet af reelle tal, fra minus uendeligt til plus uendeligt, med uendelig tidsmæssig præcision og i uendelig tid. De faktiske elektriske signaler, der passerer gennem hardwareenheder, er nødvendigvis begrænsede
Derudover påvirkes alle ægte analoge signaler af baggrundsstøj . Det signal til støj-forholdet er en af de indikatorer for kvaliteten af transmissionen, såvel som hastigheden for totale harmoniske forvrængning og intermodulation .
Den enkleste af urets signaler indikerer tidspunktet for udløsningen ved en overgang mellem to niveauer. Stigningstiden (eller faldstiden) for dette trin er en vigtig egenskab ved signalet.
I analogt fjernsyn bruges det sammensatte signal fra et sort billede til synkronisering.
Standarder skal definere de elektriske spændinger eller overgange svarende til værdien sand eller 1 og til værdien falsk eller 0.
Eksempler:Kredsløbens karakteristika indikerer blæseren , dvs. kapaciteten af disse til at levere eller absorbere strøm for at opretholde spændingen svarende til den værdi, de skal transmittere ved deres udgang. Sammensætningen af kredsløb med CMOS og TTL kræver tilpasninger for at undgå mellemniveauer, hvis betydning ikke er kendt.
Linjekodning vedrører serielle transmissionssignaler og bruger oftest interfacekredsløb.
Et digitalt elektrisk signal kan transmitteres
Et digitalt elektrisk signal er karakteriseret ved dets hastighed udtrykt i bits pr. Sekund.
I serielle links transmitteres urets signal generelt på samme tid som dataene (for eksempel Manchester-kodning ).
Vi sender ofte flere bits end nødvendigt,
For at øge transmissionshastigheden anvendes komplekse modemprotokoller , der opretter flere kanaler på det samme kabel og udnytter deres analoge båndbredde så meget som muligt.
Tanken om at bruge elektricitet til at sende signaler nøje følger sin opdagelse i det tidlige XVII th århundrede . I 1774 opfandt Georges-Louis Le Sage en telegraf, der kører på statisk elektricitet med 24 ledere parallelt. Opfindelserne af det elektriske batteri fra Volta og elektromagneten af François Arago vil muliggøre udviklingen af telegrafen, der udvikler sig på en blændende måde fra 1840 med Samuel Morse- systemet , der bruger et serielt digitalt signal og ikke længere er parallel som sine forgængere . Trådløs telegrafi, med højfrekvente luftfartsselskab afbrudt, udvikler sig fra arbejdet i Guglielmo Marconi i de tidlige år af det XX th århundrede . Den telefon, der Alexander Graham Bell opfandt i 1876 markerede fremkomsten af et analogt elektrisk signal. Talrige logiske signaler udvikles fra telefonopkaldssignalet til indgangsdøre og andre lignende applikationer, perfektioneret i indikatorpaneler. Det er på samme tid datoen for opfindelsen af uretsignalet, der synkroniserer ringer, der er fordelt i en by eller langs en jernbanelinje, og de første automater , der behandler logiske signaler under anvendelse af reglerne i boolsk algebra .
Opfindelsen af trioden, der muliggør forstærkning af signalet tillader udvikling af telefonen i lang afstand og fremkomsten af lydudsendelsen fra 1920.
Det er i den anden halvdel af XX th århundrede udviklingen af elektronikken tillader konvertering af analoge signaler til digitale signaler, baseret på teoretiske overvejelser Harry Nyquist og Claude Shannon hvis teorem regulerer prøvetagning af signalet, før dens kvantificering .