Задание 1, страница 67 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Рассмотрите рисунок 62. Поясните принцип кодирования аналогового сигнала в двоичной системе. Какое значение напряжения соответствует кодам: 0001, 0010, 0011?

На рисунке 62 показан процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой (двоичный) код, который включает три основных этапа:
1. Дискретизация. Исходный аналоговый сигнал (левый график), который непрерывно изменяется во времени и по амплитуде (напряжению $\text{U}$), измеряется через равные промежутки времени. Этот процесс превращает непрерывный сигнал в дискретный по времени (средний график), состоящий из отдельных отсчетов (импульсов), высота которых равна напряжению сигнала в данный момент.
2. Квантование. Амплитуда каждого отсчета округляется до одного из заранее определённых уровней. На правом графике эти уровни (уровни квантования) показаны горизонтальными пунктирными линиями. Это приводит к тому, что сигнал становится дискретным не только по времени, но и по амплитуде.
3. Кодирование. Каждому уровню квантования присваивается уникальный двоичный код. В данном примере используется 4-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), поэтому существует $2^4=16$ различных уровней и, соответственно, 16 уникальных 4-битных кодов для их представления.
В итоге, непрерывный аналоговый сигнал преобразуется в последовательность двоичных чисел, которая может быть обработана компьютером.

Ответ: Принцип кодирования аналогового сигнала заключается в его последовательном преобразовании: сначала сигнал измеряется через равные промежутки времени (дискретизация), затем полученные значения округляются до ближайших стандартных уровней (квантование), и, наконец, каждому уровню присваивается уникальный двоичный код (кодирование).

На правом графике («Квантовый сигнал в двоичной системе») показано соответствие между уровнями напряжения и 4-битными двоичными кодами. Центральная горизонтальная ось (нулевое напряжение) соответствует коду `0000`. Уровни напряжения выше этой оси (положительные значения) кодируются двоичными числами, начиная с `0001`. Каждый следующий код соответствует увеличению напряжения на одну и ту же величину — шаг квантования.
Таким образом:
• Код 0001 соответствует первому дискретному уровню напряжения выше нуля.
• Код 0010 соответствует второму дискретному уровню напряжения выше нуля.
• Код 0011 соответствует третьему дискретному уровню напряжения выше нуля.
Если обозначить напряжение, соответствующее одному шагу квантования, как $U_{кв}$, то напряжения для данных кодов будут равны $U_{кв}$, $2 \cdot U_{кв}$ и $3 \cdot U_{кв}$ соответственно.

Ответ: Кодам 0001, 0010 и 0011 соответствуют первый, второй и третий положительные уровни напряжения относительно нулевого уровня.