Узагальнена структура електронних інформаційних систем

Електроніка – це галузь науки та техніки, що охоплює теорію, моделювання, автоматизоване проектування, технологію виготовлення, тестування, ідентифікацію, а також вивчення та використання взаємодії носіїв заряду та енергії в різних полях і явищах у вакуумі, плазмі та твердому тілі з можливим об`єднанням фізичних, хімічних та біологічних процесів. Нові матеріали, елементи та прилади обумовили виникнення та впровадження нанотехнології, а перехід до нанорозмірів якісно змінює принципи функціонування електронних приладів та систем в цілому. Прилади електроніки використовуються як базові компоненти для побудови електронних приладів, пристроїв та систем.

Електронні системи (ЕС) займають вищий рівень у ієрархії система – пристрій – електронний прилад, використовуються у всіх сферах діяльності людини і розрізняють за функціональними ознаками ( ви- мірювальні, регулювальні, діагностичні, розпізнавальні), направленістю у застосуванні ( інформаційні, обчислювальні, технологічні, енергетичні та інші), структурами, рівнем автоматизації та універсальності, технічними характеристиками та параметрами, а також сигналами, що відрізняються за фізичною природою ( електричні, акустичні,радіо, оптичні, рентгенівські) і формою подання – аналогові та цифрові.

В основі функціонування ЕС, виявлення, обробки та відображення інформації лежить запрограмоване майже без інерційне керування потоками носії заряду. Це дозволяє, наприклад, на екрані телевізора миттєво, в необхідний момент висвітити елемент зображення з необхідною інтенсивністю та відтворювати динамічне зображення з частотою, що виключає миготіння, а в обчислювальних системах – обробляти величезні масиви даних.

Бажаний результат досягається за допомогою використання пасивних та активних компонентів, провідність яких змінюється під дією керуючих факторів – різних видів фізичних процесів на прилад. Найбільш широко використовується електрична дія, коли на прилад або спеціальний керуючий електрод подається напруга чи струм відповідного значення та полярності ( діоди, біполярні, польові транзистори, інтегральні мікросхеми - ІМС ). Керуючим фактором можуть бути також різні фізичні дії неелектричної природи, наприклад випромінювання, акустичні коливання, освітлення, механічна дія і т. і. (фото-прилади, мікрофон, реостати та ін.).В згаданих випадках в результаті впливу на прилад змінюється його електричний опір, внаслідок чого змінюється електричний струм, який протікає в електричному колі, чим досягається майже безінерційне запрограмоване керування потоком зарядів в просторі та часі. У загальному випадку опір компоненту має комплексний характер, проте у більшості практичних випадків він є активним. Так будемо розглядати його в подальшому.

В залежності від алгоритму обробки інформації та принципу побудови ЕС виділяють два різновиди керування опором. В аналогових системах, які обробляють електричні інформаційні сигнали, що плавно змінюються в часі,керування потоками носіїв досягається плавною зміною опору компонентів від R_min=0 до R_max=∞. Такі ЕС називають лінійними(радіоприймачі, підсилювачі потужності електричних сигналів і т. ін.).

Принципово відрізняється керування опором компонентів в імпульсних та цифрових ЕС, де інформаційні сигнали фіксуються тільки двома рівнями напруги або струму: 1 або 0. Це досягають ключовим режимом компонентів, який забезпечує два стани:замкнутий або розімкнутий

Наукові, експериментальні дослідження, а також управління технологічними процесами реалізуються шляхом виявлення та ідентифікації різноманітних фізичних процесів, явищ або фіксації станів об`єктів. При цьому виділяються та фіксуються лише ті фізичні величини, значення яких або ж їх зміна в часі містять інформацію, тобто забезпечують формування нових знань в результаті експериментів чи фіксують параметри технологічних процесів та їх зміну. Таким чином формується сукупність інформаційних сигналів.

Найбільш досконалими та поширеними являються інформаційно-вимірювальні системи (ІВС), побудовані на базі електронних пристроїв та комплексів обробки наукової та технологічної інформації. Сюди відносяться як найпростіші електронні мультиметри, аналогові та цифрові осцилографи, так і багатофункціональні комп`ютеризовані комплекси з досконалими програмними забезпеченнями. При цьому фізичні параметри різноманітних процесів фіксуються відповідними електричними параметрами, що дозволяє отримувати необхідну інформацію, тобто – відомості, які визначають знання щодо процесів чи об’єктів дослідження. Перехід до електричних інформаційних сигналів (ЕІС) дозволяє відносно просто, в мінімальних фізичних об’ємах, за високої швидкодії та надійності функціонування реалізувати необхідний алгоритм обробки інформації в системах виміру, контролю та керування процесами і явищами.

В структурній схемі ІВС в загальному випадку можна виділити три складові: 1) електровимірювальні перетворювачі (датчики); 2) багатокаскадні електронні системи передачі та обробки інформації; 3) кінцеві електронні пристрої фіксації або відображення інформації.

Датчик – це первинний перетворювач фізичної величини, який перетворює реальний стан процесу чи об’єкта у відповідний параметр електричного сигналу. Під дією фізичної вимірювальної величини датчики видають (формують) еквівалентний (адекватний) електричний інформаційний сигнал шляхом зміни струму, напруги, заряду, ємності, імпедансу (рис. 1.1).

Як приклад на рис.1.2 показано формування ЕІС за допомогою електронного перетворювача температура - електрична напруга.

Рис. 1.1. Формування ЕІС.

Рис. 1.2. Датчик температури.

Багатокаскадна електронна системапідсилює таперетворює ЕІС у відповідності із заданим алгоритмом. Такі системи пройшли шлях від найпростіших електричних телеграфів з кодуванням інформації за допомогою абетки Морзе (крапка, тире, і таке інше) до сучасної Всесвітньої комп’ютерної мережі Internet.

Системою обробки сигналівназивається сукупність сполучених між собою компонентів і приладів, яка може приймати вхідний сигнал (або групу вхідних сигналів), впливати на сигнали певним чином для одержання інформації або поліпшення її якості і представляти інформацію на виході у відповідній формі і в необхідний час. В сучасних ЕС використовуються методи та пристрої обробки як аналогової так і цифрової інформації.

Кінцеві електронні інформаційні пристрої призначаються для оперативного подання або відображення інформації у вигляді найбільш відповідному для оптимального сприймання оператором, автоматичного документування або керування технологічними процесами.

Електричні інформаційні сигнали, які формуються датчиками, є зазвичай малопотужними. Для забезпечення оптимального функціонування кінцевих пристроїв потужність цих сигналів повинна значно збільшитись. Для цього використовують багатокаскадні підсилювачі та різноманітні перетворювачі.

Відбір сигналів на виході системи може бути здійснений в різних формах залежно від того, як використовуватиметься інформація, що міститься у вхідних сигналах. Можна відображати інформацію чи в аналоговій формі (використовуючи, наприклад, прилад, в якому положення стрілки фіксує величину змінної, що цікавить нас), чи в цифровій формі, використовуючи елементи, прилади чи систему цифрової індикації.

В радіоприймачах вихідні потужні електричні сигнали перетворюються в звукову енергію за допомогою гучномовців.

Для відображення інформації використовують точкові індикатори (світловоди), табло, дисплеї, растрові панелі та великі телевізійні екрани. Для налагодження та дослідження радіоелектронної апаратури, як кінцеві пристрої широко використовують осцилографи (зокрема цифрові), аналізатори, частотоміри та ін.

На всіх описаних етапах створення та передачі ЕІС процеси відбуваються за рахунок керування електронними потоками, для чого використовують електрично з`єднані між собою пасивні та активні компоненти.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ЧАСТИНА І. БАЗОВІ ВИЗНАЧЕННЯ, ПАРАМЕТРИ ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОННИХСИСТЕМ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.015 сек.