План-конспект урока по теме Физические основы передачи сигналов электромагнитными импульсами в аналоговой и цифровой форме

Этапы урока

Содержание этапов урока

1. Организационный момент.

Цели для преподавателя:

- создать условия для возникновения у обучающихся внутренней потребности включения в учебную деятельность;

- способствовать повышению мотивации учения.

Цели для обучающихся:

- включиться в учебную деятельность;

- подготовиться к восприятию нового учебного материала.

Цели этапа занятия достигаются посредством:

-объявления темы занятия и постановки общих целей;

- разъяснения роли изучаемого содержания в процессе формирования конкретных общих и профессиональных компетенций;

- раскрытия значения изучаемого содержания для будущей профессиональной деятельности;

1. Вводный инструктаж

1.1. Проверка наличия обучающихся. Повторение техники безопасности в кабинете информатики.

Начинаем занятие. Отметим отсутствующих на занятие и проверим вашу готовность к занятию на наличие тетрадей.

1.2. Целевая установка на урок.

Сегодня у нас новая тема «Основные Физические основы передачи сигналов электромагнитными импульсами в аналоговой и цифровой форме», запишите тему занятия в тетрадях.

Обучающиеся записывают тему занятия.

Эта тема имеет большое профессиональное значение. Она направлена на формирование такой компетенции как «организовывать собственную деятельность выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество».

2. Опрос обучающихся по теме.

Цели для преподавателя:

- установить уровень усвоения знаний;

-обобщить и закрепить знания, актуальные на занятие;

-определить ошибки и пробелы в знаниях, пути их устранения;

- стимулировать активность и инициативу обучающихся при опросе.

Цели для обучающихся:

-актуализировать знания, необходимые для восприятия нового учебного материла;

-владеть различными видами устного изложения учебного материала в соответствии с заданием;

Цели этапа занятия достигаются посредством:

- формулировки критериев оценки уровня знаний обучающихся;

- проведения оценки выявленного уровня знаний;

-проведения оценки активности обучающихся в проведенном опросе.

2. Актуализация опорных знаний и способов действий.

Кто мне может ответить:

Вопрос: «Что такое Osi»?

Сколько уровней существует. Назовите их.

Обучающие осмысливают заданный вопрос, вспоминают, отвечают:

Основная цель выявить уровень знаний учащихся, познакомить с понятием «этап», информационное обществом.

3. Изучение нового учебного материала (способов действий).

Цели для преподавателя:

- обеспечить понимание планируемого результата деятельности, основных путей его достижения;

-способствовать развитию познавательных способностей обучающихся, посредством организации самостоятельной работы.

Цели для обучающихся:

- рассмотреть теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания).

- познакомиться со средой передачи.

Цели этапа занятия достигаются посредством:

- обеспечения понимания планируемого результата деятельности, основных путей его достижения;

- определения критериев, позволяющих обучающимся самостоятельно определять степень достижения запланированного результата;

- организации активной самостоятельной деятельности обучающихся по написанию лекции во время занятия.

3. Теоретическая часть.

Важной характеристикой сигнала является ширина его полосы, которая покрывает весь спектр частот гармоник, составляющих сигнал.
Основную проблему построения СПД представляет искажение сигнала при передаче. Это происходит под влиянием нескольких причин, основными из которых являются затухание, неравномерность затухания по частоте, искажение формы, разные виды шумов. Шумы возникают вследствие ряда причин, например таких, как термодинамические свойства проводника, взаимные наводки гармоник, составляющих сигнал, внешние электромагнитные воздействия. В случае аналогового сигнала эти искажения носят случайный характер и приводят к потере информации. В случае цифрового сигнала они приводят к ошибкам передачи.
Характеристику канала, определяющую спектр частот, которые физическая среда канала пропускает без существенного понижения мощности сигнала, называют полосой пропускания канала. Значение «существенного понижения мощности» определяется в конкретных случаях. Обычно падение мощности сигнала считают существенным, если оно составляет более 50% ее начального значения.
Данные – это то, с помощью чего мы описываем явление или объект. Сигнал – это представление данных. Передача – это процесс взаимодействия передатчика и приемника с целью получения приемником сигналов от передатчика.
Сигналы, как мы уже говорили, могут иметь непрерывную или дискретную форму. В первом случае говорят об аналоговом сигнале, во втором - о цифровом
. Аналоговая передача предполагает непрерывное изменение параметров передачи. Цифровая передача - резкое, дискретное изменение параметров передаваемого сигнала или импульса.
Смысл процесса оцифровки состоит в том, что с определенной частотой замеряется уровень сигнала. Результаты замера представляют в виде некоторого кода, который передают с помощью цифрового кодирования
В случае цифровых сигналов это приведет к ошибке передачи, а в случае аналоговых сигналов – к искажению или просто потере сигнала.
Максимальную скорость, с которой канал способен передавать сигнал, называют пропускной способностью канала.

Теорема Найквиста
max data rate = 2H ит/сек,
где H – ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, V - количество уровней в сигнале.
Однако теорема Найквиста не учитывает шум в канале, который измеряется как отношение мощности полезного сигнала к мощности шума: S/N Эта величина измеряется в децибелах: 10 log₁₀(S/N) dB. Например, если отношение S/N равно 10, то говорят о шуме в 10 dB, если отношение равно 100, то - 20 dB.
На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи по каналу с шумом равна
H log₂ (1+S/N) бит/сек.,
где S/N - соотношение сигнал-шум в канале.
скорость передачи данных зависит от способа представления данных на физическом уровне и сигнальной скорости, или скорости модуляции - скорости изменения значения сигнала. Скорость изменений сигнала в секунду измеряется в единицах, называемых бот. Если скорость изменения значения сигнала b бот, то это не означает, что данные передается со скоростью b бит/сек.
Основой аналоговой передачи является непрерывный сигнал с постоянной частотой, который называют несущим сигналом.
Цифровой сигнал – это дискретная последовательность импульсов по напряжению, каждый из которых имеет ступенчатую форму. Каждый импульс – это единичный сигнал.
Назначение физического уровня - передавать данные в виде потока бит от одной машины к другой. Для передачи можно использовать разные физические среды. Каждую из них характеризуют следующими параметрами:

• полоса пропускания

• пропускная способность

• задержка

• стоимость

• простота прокладки

• сложность в обслуживании

Кроме вышеперечисленных, есть и другие, например:

• достоверность передачи

• затухание

• помехоустойчивость

4. Задание на дом.

Цели для преподавателя:

- провести анализ и оценку успешности достижения цели урока, перспектив последующей работы;

- мобилизовать обучающихся на рефлексию результатов учебной деятельности;

- поставить цели самостоятельной работы для обучающихся (что должны сделать обучающиеся в ходе выполнения домашнего задания).

Цели для обучающихся:

- уяснить цели и содержание домашнего задания.

Цели этапа урока достигаются посредством:

- достижения открытости обучающихся в осмыслении своих действий и самооценки;

- определения для обучающихся содержания и объема домашнего задания.

4.Заключительная часть. Подведение итогов, выставление отметок.

Сегодня мы с вами:рассмотреть теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания), познакомиться со средой передачи.

4.1. Определение задания на дом.

Задание. К следующему занятию выучите лекцию.