2021年08月27日
カテゴリー:アナログ,技術情報

変化するから伝わる

こんにちは、美斉津です。

桜と言えば、ソメイヨシノが有名です。この種類は日本中どこに行っても見ることが出来るので、すごく繁殖力が高い木だと思ってました・・・が、

実はソメイヨシノは種無しって知ってましたか。それじゃどーやって増えたかと言うと・・・人が増やしてきたそうです(それ以外ないですが。。。)

きれいな花を毎年咲かせるから、いつの頃からか日本人はソメイヨシノを植えてきたのです。

種が無いのにどうやって苗を手に入れるのかと言うと・・・"さし木?"で増やすそうです。

繁殖力が高い"大島桜"などの根っこに、ソメイヨシノの若い枝をさして育てるそうです。

今も外でハラハラと散っている大きな桜の根っこは、違う種類の桜だったなんて、ちょっとびっくりです。

毎年綺麗に咲く事を楽しみにしつつ、今回のネタに行きたいと思います

僕たちは当たり前のように、データを送ったり、受信したりしています。そのデータは殆どがデジタルデータなので"1""0"の組合せで出来ています。

僕たちアナログ屋さんが先ず気にするのは、どこからが"1"で、どこからが"0"なのかを判断する閾値です。

同じ基板上にデータの送り先があるときは、あまり気にはしないのですが(速度が速くなると別です)、遠く離れた相手に信号を伝える時はだいぶ厄介になります。それは基準となる電圧(たとえばGND)が同じとは限らないからです。

"GNDは地球を通じて繋がっているから平気なのでは?"と思う方もいるかもしれませんが、地球をアースと呼んでGNDとするのは、いくら電流を取出しても(流し込んでも)電圧が変化しないからそのように呼んでいるだけで、横浜と大阪の地面の電圧が同じと言うわけではないのです。

例えば、横浜から大阪まで電線を引いて、横浜で1Vを接続したら、大阪で1Vって測定できるかって言うと・・・無理だと思います。

じゃあどうすんの言うと、一番簡単なのは電線を2本使うことです。どっちの線の電圧が高いかで"1"と"0"を区別します。

本当に横浜と大阪を2本の線で繋いで通信が出来るかと言うと・・・2本の電圧差をすごく大きくすれば出来るかもしれません。

でも、2本も線を使うなんてもったいと思いませんか? 特に線が高価だとなおさらです。そのような場合は、データに閾値の情報を混ぜて送ります。一番簡単なのは、データの平均値を閾値とする方法です。受信する側で入ってきた信号の平均値を検出し、これより大きいと"1"、小さいと"0"って判断します。こんな感じです。

image.gif

上の絵の場合、信号の平均値がおよそ0.5Vの場合で、うまく動作しています。しかし、うまく動作するためには制約があります。それは、"データが変化していること"です。データの変化が止まってしまうと・・・

image1.gif

の様に、平均値は徐々に動いていって、入力したデータと一致してしまいます。もうこうなってしまうと"1""0"の判断が出来なくなってしまいます。このようにならないためには、データは変化し続けることが必要です。

しかし、実際に送りたいデータは変化し続けてくれるとは限りません。ずっと"1"を送り続けたい時もあります。

そんなときは、"スクランブル"をかけます。戦闘機がスクランブル発進するわけでも渋谷の交差点を渡るわけでもないのですが、データを"ある法則にしたがって"ゴチャゴチャに"1"と"0"を混ぜてしまいます。こうした信号は"1""0"が連続していないので、受信した側で"1""0"を安定して判別できるようになります。

受信して判別したデータは、ふたたび"ある法則で"、"デ・スクランブル"しすることで、元に戻すことが出来ます。

信号を伝えるには、変化することが重要で、変化が止まると信号は正しく伝わらなくなるって事なのですが、これってアナログの回路だけではなく、人と人のコミュニケーションにも言えることなのでは、と思うこの頃です。

(2008-04-07 弊社匠ブログより転載)