Zašto&digitalizacija?& -...
Transcript of Zašto&digitalizacija?& -...
Zašto digitalizacija?
• Šum: analogni sistemi – uvek prisutan i neminovan šum koji se ne može razdvoji< od signala. Digitalni sistemi: samo 0 i 1 – konstantna informacija.
• Komprimovanje: Nizovi 0 i 1 se mogu na razne načine “spakova<”: WinZip, MP3...
• Signali nakon procesa digitalizacije, vraćeni u analogni oblik, nisu iden<čni početnim.
• Što je veća frekvencija odabiranja – veća je preciznost procesa.
• Minimalna frekvencija odabiranja – Nikvistova frekvencija.
A/D konvertori
• 4 osnovne grupe (<pa) konvertora:
1. Flash ADK (paralel design)
2. Sukscesivna aproksimacija
3. Sa integratorom
Flash konverteri (paralel design) • Poređenje ulaznog signala
koji se konvertuje (Vin) sa referentnim signalom (Vref).
• Vref je maksimalna vrednost napona, koja se preko mreže iden<čnih otpornika deli na niz referentnih napona sa kojima se poredi ulazni.
• Priority Encoder: logičko kolo u kojem se vrši odlučivanje o strukturi izlaznih bita.
Flash ADK • IC 74148: Priority Encoder
realizovan putem XOR logičkih kola.
• Jednostavan dizajn, ali je neophodna upotreba velikog broja komponen<!
• Potreban broj komparatora je 2ˆn – 1, gde je n broj bita izlazne kodne reči.
• 8 bita: 255 elemenata, 16 bita: 65535 elemenata!
Flash ADK • I pored velikog broja potrebnih elemenata, to su najbrži konverteri: ulazni signal je uvek i automatski prisutan na ulazu komparatora a vreme kašnjenja je definisano samo vremenom propagacije signala kroz logičko kolo – veoma male vrednos<!
• Odatle i naziv: FLASH! • Druga prednost: upotrebom različi<h vrednos< otpornos< u mreži otpornika moguće je kreira< ADK sa nelinearnim izlazom: mogućnost podešavanja svih vrednos< napona sa kojima se vrši poređenje!
AD konvertori sa upotrebom DA konvertora
• Potreban znatno manji broj komponen< • Sporiji rad – 2ˆn ciklusa takta. • hhp://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/elessonshtml/Interfaces/ConvAD.html
Sukcesivna aproksimacija • Nakon Start signala
se MSB postavlja na 1 i poredi sa ulaznim signalom. Kontrolna jedinica odlučuje da li je vrednost ulaznog napona ispod ili iznad ove vrednos<, i u skladu sa <m se MSB ostavlja kao 1 ili menja na vrednost 0. Postupak se ponavlja za svaki sledeći bit sve do LSB.
Sukcesivna aproksimacija
• SAR – Succesive Aproxima<on Register: postavlja kontrolne bite na odgovarajuće vrednos<.
• Output Buffer – pam< “očitane” bite do kraja jednog ciklusa konverzije. On omogućava i da naredni stepen u kolu preuzima očitane bite dok se vrši sledeći ciklus konverzije.
• Brz je: potrebno mu je n taktnih ciklusa.
Upotreba integratora • Integrator generiše
testeras< signal koji raste od 0 do Vref. Sa <m signalom se poredi ulazni signal. Kada Vin postane veće od signala integratora, generišu se kontrolni signali CLR (resetuje se brojač) i CLK (“zamrzava” bafer).
Upotreba integratora
• Izlazni bafer: mogućnost preuzimanja očitane vrednos< od strane narednog stepena dok se odvija sledeći ciklus konverzije.
• Nije brz: opet je potrebno 2ˆn – 1 taktnih ciklusa.
Dither 100Hz sinusoida, mali nivo, 24 bit Ista sinusoida, spuštena na 16 bit
Dither
Spektar, 24 bit Spektar, 16 bit
Dither
• Sistemi za navodjenje u avionima, drugi svetski rat: bolji rad tokom leta nego na zemlji.
• Razlog: podrhtavanje sklopova – dither... • U stanju mirovanja lakše dolazi do grešaka...
Dither
Dither noise Dither noise -‐ spektar
24 bit sinus sa doda@m ditherom Is@ signal nakon spuštanja na 16 bit-‐a
Bez dithera Sa ditherom
Spektar 24 bit sinusoide sa ditherom
Preklopljeni spektri 16 bit sinusoide sa i bez dither-‐a
Dither
• Izbor vrste šuma koji se dodaje: TPDF, RPDF, UV22 (Apogee)
• Pri svakom spuštanju rezolucije (sa 32 na 24, sa 24 na 16, pri AD konverziji) treba ga dodava< da bi izbegli čujne ar<fakte.
• Dodajemo šum, ali to je manje čujno i lakše za eliminisa< iz konačnog signala.
Jiher
• “Podrhtavanje” takta frekvencije odabiranja pri procesu AD i DA konverzije
• “Rastojanje” između semplova nije konstantno
Eye paGern sa jiGer-‐om (izlaz iz lošeg CD plejera)
Eye paGern bez jiGer-‐a (kvalitetna konverzija)
Jiher
• Veliki u<caj na konačni signal. • “If the brain, however, receives sound paherns without jiher, it has lihle processing to do and rewards the owner with posi<ve images such as: saturated, full, warm, mel<ng brilliant ...“
Rekonstrukcija signala
Rekonstrukcija signala