При малых значениях 
мы отфильтровываем слишком большую часть
нулевой копии спектра входного сигнала (преобладает ошибка исключения), а при
больших значениях , мы оставляем слишком большую
часть первой копии спектра (преобладает ошибка включения). Полная ошибка
достигает минимума в точке 
. На рис. 4.29 указаны
именно такие минимальные значения 
для различных
восстанавливающих фильтров и порядков тестового сигнала.
4.5.6 Мультиплексирование
В предыдущих разделах речь шла только об одноканальных системах сбора данных, то есть о таких системах, в каждой из которых должен измеряться только один входной сигнал и должен быть восстановленным только один управляющий сигнал на выходе. На практике важно, чтобы части системы, осуществляющие преобразование и восстановление, а также процессор, использовались более эффективно. Это достигается с помощью так называемых «мультиплексоров» (устройств сканирования сигнала или коммутаторов), которые производят считывание всех сигналов в компьютер путем их быстрого поочередного подключения. Такая процедура является разновидностью временного мультиплексирования (см. параграф 2.2). Все входные сигналы проходят через один процессор и через одни и те же части системы, осуществляющие преобразование и распределение данных. Реализуется принцип временного разделения, в результате чего система сбора данных становится многоканальной. Одно из достоинств такой системы состоит в том, что стоимость в расчете на один канал (или на один входной сигнал) оказывается много меньшей, чем в случае одноканальной системы. Многоканальные системы сбора данных бывают рассчитаны, как правило, на 10-100 каналов, а в промышленности применяются системы с числом каналов до 1000.
Однако стоимость может стать не столь существенным достоинством из-за того, что мультиплексоры (и демультиплексоры на выходе) вносят дополнительные ошибки передачи, так что достижимая частота взятия выборок уменьшается с ростом числа каналов. В k-канальной системе сбора данных наибольшее значение частоты для каждого из k входных сигналов не может превосходить величины, в k раз меньшей, чем предельная частота в одноканальной системе с теми же самыми схемами преобразования. Демультиплексор на выходе системы сбора данных выполняет всего лишь функцию, обратную мультиплексору, и поэтому ниже мы не будем рассматривать его отдельно.
4.5 Системы сбора данных 315
Обычно мультиплексор состоит из электронных ключей. В прошлом применялись механические переключатели (например, в коммутаторе на телефонной станции), но в настоящее время все переключения выполняются с помощью электроники. В простейшем случае мультиплексор содержит k ключей, которые подключают один из k входов к единственному выходу. Чтобы предотвратить короткое замыкание между двумя входами, эти ключи действуют по принципу переключения (сначала размыкается одна цепь, потом замыкается другая). В простом мультиплексоре переключение происходит только тогда, когда он получает команду от системного «блока синхронизации». Такой мультиплексор называют «последовательным»: в нем k каналов подключаются к выходу в том порядке, в каком они присоединены ко входам. В мультиплексорах «с произвольным доступом» применено более гибкое решение: центральный процессор определяет, какой из каналов должен быть подключен, указывая адрес канала. С помощью мультиплексоров с произвольным доступом можно реализовать так называемое «адаптивное мультиплексирование», то есть процедуру, согласно которой обращение к узкополосным входным сигналам происходит реже и взятие выборок, таким образом, осуществляется с меньшей частотой, чем для широкополосных входных сигналов. Этот метод позволяет более экономно расходовать ресурс системы в отношении преобразования и обработки, когда входные сигналы значительно отличаются друг от друга по своим спектрам.
Возможны три вида коммутации в мультиплексоре: непосредственная коммутация, сверхкоммутация и подкоммутация. Как показано на рис. 4.31, непосредственная коммутация реализуется в мультиплексоре, устроенном так, как описано выше: с помощью (фактически) одного переключателя один из k входов соединяется с выходом. В мультиплексоре, у которого один входной сигнал подан на несколько входов, осуществляется «сверхкоммутация». При сверхкоммутации число входов, на которые подается сигнал, определяется требуемой частотой взятия выборок для этого сигнала. Такой метод представляет собой аппаратное решение проблемы обработки широкополосных входных сигналов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.