Professor: Jarbas Araújo professorjarbasaraujo@gmail.com
Sinais Digitais Analógicas 2
O que e o sinal Analógico? A onda senoidal possui um padrão que se repete (esse padrão é chamdo de ciclo). Cada ciclo demora um determinado tempo para ocorrer, chamado de período T. O número de vezes que o ciclo se repete por segundo é chamado de frequência, medida em Hertz (Hz - ciclos por segundo). A amplitude da onda é a altura da onda medida em Volts no caso de ondas elétricas. 3
Exemplos de sinais analógicos Som Som é a vibração mecânica de um meio físico, como o ar, água ou barbantes. A intensidade de pressão de um ponto em um meio físico pode ser a definição de um sinal. Potencial elétrico A diferença de potencial elétrico entre dois pontos é a definição de um número enorme de sinais. Muitas vezes os dois pontos são dois fios metálicos, como em um microfone ou em uma antena de televisão. Nível de água O nível de água em um tanque pode ser visto como um sinal, e sua medição, por uma régua por exemplo, é uma forma de transmissão deste sinal. 4
O que e o sinal Digital? Diferente do sinal analógico que pode assumir todos os valores entre sua amplitude, o sinal digital binário só assume dois valores: 0 ou 1, saltando de um valor para o outro instantaneamente no formato de uma onda quadrada na qual permite a codificação de letras e números de forma mais prática do que o sinal analógico. A Digitalização de sinais analógicos é obtida com três processos: 1. Amostragem: Discretização do sinal analógico original no tempo. 2. Quantização: Discretização da amplitude do sinal amostrado. 3. Codificação: Atribuição de códigos (geralmente binários) às amplitudes do sinal quantizado. 5
Exemplos de sinais Digitais CD Um CD carrega dois sinais digitais, com 44100 amostras por segundo, e 16 bits de resolução cada. Redes Ethernet A camada física das redes Ethernet recebem uma seqüência de bits a serem transmitidos, podendo chegar a pacotes com mais de 1000 bits. Comportas de um Canal É possível definir sinais digitais a partir das comportas do canal de Suez ou do Panamá, representando o fato de cada uma dela estar aberta ou fechada. 6
Transformadores de sinais analógicos em digitais Um modem é um dispositivo que modula um sinal analógico para codificar as informações digitais, e também modula um sinal para descodificar as informações transmitidas. O objetivo é produzir um sinal que pode ser transmitida facilmente e decodificados para reproduzir os dados originais digital. O exemplo mais conhecido é um modem de banda vocal que transforma os dados digitais de um computador pessoal em sinais elétricos modulados na gama de frequências de voz de um canal telefónico. Estes sinais podem ser transmitidos através de linhas telefónicas e modulado por outro modem no lado do receptor para recuperar os dados digitais. 7
Curiosidade Os modems ADSL diferem dos modems para acesso discado porque não precisam converter o sinal de digital para analógico e de análogico para digital porque o sinal é transmitido sempre em digital. (ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line) 8
Causas da perda do sinal 9
Atenuação A atenuação consiste numa redução da potência do sinal ao longo do meio de transmissão. A atenuação resulta da perda de energia do sinal por absorção ou por fuga de energia. Uma vez que a potência do sinal que atinge o receptor é menor que a potência emitida. 10
Distorção A distorção consiste numa alteração da forma do sinal durante a sua propagação desde o emissor até ao receptor. A distorção pode resultar do comportamento não-linear de alguns dos componentes que compõem o percurso do sinal ou pela simples resposta em frequência do meio de transmissão 11
Interferência No caso dos sinais eléctricos ou electromagnéticos, a interferência é introduzida por indução electromagnética no meio de transmissão ou no dispositvo receptor (antena) Os efeitos da interferência podem ser minimizados através do isolamento do meio de transmissão, no caso dos meios guiados, por blindagem, através do recurso a técnicas de transmissão balanceadas, por filtragem ou através de técnicas de cancelamento. Em alguns casos é possível identificar a fonte do sinal interferidor e simplesmente elimina-la ou atenuar a potência do sinal emitido. 12
Ruído O ruído consiste numa alteração de alguma das características do sinal transmitido por efeito de um outro sinal exterior ao sistema de transmissão, ou gerado pelo próprio sistemas de transmissão. Ao contrário da interferência, estes sinais indesejados são de natureza aleatória, não sendo possível prevêr o seu valor num instante de tempo futuro. Em muitos casos, o ruído é produzido pelos próprios equipamentos activos utilizados para implementar os sistemas de transmissão, tais como os amplificadores utilizados nos receptores e repetidores. Estes dispositivos produzem ruído, de origem térmica e de origem quântica, o qual passa a ser processado juntamente com o sinal desejado nos andares subsequentes. O ruído pode ser aditivo (soma-se ao sinal) ou multiplicativo (o sinal resultante é o produto do sinal transmitido pelo ruído). Uma vez que o ruído é um processo aleatório, este deve ser descrito e tratado com recurso a métodos estatísticos. 13
Tipos de Transmissão 14
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