Основні характеристики систем ЦМЗ

Для оцінки ефективності магнітних цифрових систем і пристроїв реєстрування використовується цілий ряд технічних характеристик, які зручніше всього розділити на групи, як це показано на рис. 2.1.4. Першу групу складають інформаційні характеристики, другу – конструктивно-експлуатаційні. З технічних характеристик АМЦСР і МЦР доцільно виділити в окрему групу вартісні характеристики.

До основних інформаційних характеристик АМЦСР, насамперед, відносяться похибка, швидкодія (частота проходження символів коду при записі), щільність запису, вірогідність відтворюваних цифрових сигналів і інформаційна ємність реєстратора.

Похибка характеризує АМЦСР, до складу яких входять аналого-цифрові (АЦП) і цифро-аналогові (ЦАП) перетворювачі. Сумарна (загальна) похибка системи залежить від складових її систематичних і випадкових похибок аналогових і цифрових пристроїв. Систематичні похибки зменшуються або усуваються цілком попереднім наскрізним градуюванням системи і її періодичним калібруванням у процесі реєстрації.

Основною перевагою цифрових інформаційно-вимірювальних систем є те, що канал реєстрації не вносить додаткової похибки, якщо цифрові сигнали, які приймаються (відтворюються) – достовірні. Тому МЦР, що не містять аналого-цифрових перетворювачів, на вхід яких надходять сигнали від зовнішніх джерел цифрової інформації, доцільно характеризувати не похибкою, а вірогідністю відтворюваних сигналів.

Число каналів. Одним із параметрів, які характеризують технічну ефективність системи реєстрації, є її багатоканальність, що оцінюється числом каналів, тобто числом джерел інформації, які підключаються до входів системи. У сучасних АМЦСР число каналів досягає декількох десятків, а в окремих випадках – сотень.

Вхідні параметри каналів. Кожний із каналів системи реєстрації характеризується допустимою зміною (діапазоном) напруги і діапазоном реєстрованих частот вхідного сигналу. Важливою характеристикою АМЦСР є вхідні опори каналів, які повинні бути якомога більшими і досягають значень порядку декількох мегаом.

Швидкодія. Для АМЦСР швидкодія характеризується частотою дискретизації вхідних канальних сигналів (опитуванністю) і частотою перетворення “аналог-код” у загальному інформаційному тракті системи. Для N-канальної системи з циклічною дискретизацією й однаковою частотою f0 опитування по кожному каналу частота перетворення “аналог-код” FА.k = Nfo.

Параметри тракту магнітного запису. Тракт магнітного запису містить у собі магнітний носій, записувальні і відтворювальні головки, механізм транспортування стрічки й пристрої лінійної обробки сигналів: підсилювачі запису і відтворення, кола лінійної корекції, АЧХ і ФЧХ, кола фільтрації. Кожний із пристроїв, що входить у тракт магнітного запису описується визначеними сполученнями технічних параметрів. Відзначимо лише ті з них, які характеризують тракт магнітного запису в цілому. До таких характеристик насамперед відносяться амплітудно-частотна і перехідна (ПХ) характеристики тракту.

image001

Рис. 2.1.4. Технічні характеристики АМЦСР


Перехідною характеристикою тракту магнітного запису називається вихідна реакція цього тракту на одиничний ізольований стрибок струму запису. Перехідна характеристика може бути розрахована за основними параметрами тракту магнітного запису або визначена експериментально. Перехідна характеристика є основним параметром, який визначає роздільну (пропускну) здатність тракту. Для тракту магнітного запису вона має форму, близьку до форми дзвіноподібного імпульсу. Найчастіше ПХ характеризується тривалістю цього імпульсу на рівні 0,5 його амплітуди (DtB0,5).

Важливими параметрами тракту магнітного запису є рівні сигналу і шуму на його виході. Відношення сигнал-шум на виході тракту істотно впливає на значення основних параметрів системи ЦМЗ — щільності і вірогідності. Відомо, що перевищення сигналу над шумом може бути використане для збільшення пропускної здатності тракту (у випадку застосування багатопозиційних сигналів). За Шенноном, збільшення відношення потужностей сигналу і шуму в п разів при достатньо великих відношеннях сигнал-шум дозволяє гранично збільшити питому пропускну здатність тракту на log2 п. Тому однією з важливих задач проектування і розробки тракту магнітного запису є забезпечення як можна більшого співвідношення сигнал-шум.

Найважливішими характеристиками тракту магнітного запису також є параметри механізму транспортування стрічки, до яких висуваються жорсткі вимоги. Основними параметрами МТС є швидкості протягування носія при записі Jз і при відтворенні Jв.

Швидкість запису даних. Швидкість запису даних (двійкового коду) виражається числом біт інформації, які записуються на носій в одиницю часу. Одиницею виміру швидкості запису даних є частота проходження символів коду, що надходять для запису на магнітний носій.

За аналогією з каналом передачі даних, в якості характеристики ефективності яких широко використовується питома швидкість передачі, у системах ЦМЗ для оцінки ступеня використання смуги пропускання тракту магнітного запису доцільно використовувати питому швидкість запису даних.

Питома швидкість запису vз.у – це відношення швидкості запису символів коду до верхньої частоти смуги пропускання тракту магнітного запису D FВ:

image003

Щільність запису. Щільність запису Р є найважливішою характеристикою МЦР і АМЦСР, тому що при заданій витраті магнітного носія щільність запису визначає ємність реєстратора і при Fз.к=соnst – час неперервної роботи (час реєстрації), а при заданому часі реєстрації — витрату магнітного носія і габаритні розміри, масу і споживання енергії. Щільність запису визначається числом двійкових одиниць (біт), що припадають на одиницю довжини (повздовжня), площі (поверхнева) і об’єму (об’ємна).

Вірогідність. Розрізняють символьну, послівну і блокову (кадрову) вірогідність. Крім цього, можна спеціально вказувати вірогідність службових сигналів у цифровому каналі, наприклад, вірогідність маркерних сигналів у блоці.

Час неперервного запису і ємність системи ЦМЗ. Час неперервного запису відтворення (ТB) і ємність запам’ятовувального пристрою Q — основні інформаційні характеристики АМЦРС і MЦР. Ці параметри пов’язані зі значенням Fk.з, що характеризує швидкодію пристрою запису. Час неперервної реєстрації Тр = L / v3, де L - довжина магнітного носія. Q = Fк. зТр = PL.

Час неперервного запису-відтворення в сучасних АМЦРС і МЦР може досягати декількох годин, а їхня ємність порядку 109-1012 біт.

Способи магнітного запису і способи ЦМЗ. У основу класифікації способів магнітного запису може бути покладений спосіб формування сигналограм на носії. Відомі такі способи магнітного запису:

а) однодоріжковий запис, коли на носії формується одна магнітна доріжка, що має прямолінійну (стрічка), спіральну (диск) і циліндричну (барабан) форму;

б) багатодоріжковий запис, коли на носії формуються n доріжок запису, при цьому, як правило, запис здійснюється n головками, конструктивно об’єднаними в один блок;

в) рядковий запис (поперечний, похилий і повздовжний), загальною ознакою якого є використання обертових магнітних головок.

Конструктивно-експлуатаційні і вартісні характеристики систем ЦМЗ. Основні з цих характеристик наведені у схемі на рис. 2.1.4, які не вимагають додаткових пояснень. Відзначимо лише, що усі три категорії технічних характеристик взаємозалежні між собою і зміна однієї із них, як правило, спричиняє за собою відповідні зміни інших.

Однією з важливих переваг систем ЦМЗ є їх технологічність, висока надійність і відносно невисока вартість.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”

Оставьте комментарий к статье