Аналого-цифровое и цифро-аналоговое  преобразование сигналов

April 29, 2012 by admin Комментировать »

Литература: [Л.3], с 180-185

Представление непрерывного сигнала в виде последовательности дискретных отсчётов предполагает, что любой отсчёт

На рис. 3.9 в качестве примера представлен квантованный сигнал при числе уровней квантования  и кодовые слова для значений  и . Очевидно при  в соответствии с (3.21) число разрядов кодового слова составит

.

Тогда при кодировании значения  образуется кодовое слово 1101, а при кодировании  кодовое слово 0101.

Отметим, что минимальное значение квантованного сигнала  в рассмотренном случае кодируется кодовым словом 0000 .

Если физически разряд кодового слова представлен в виде прямоугольного импульса амплитудой , то двоичный цифровой сигнал будет иметь вид представленный на рис. 3.9, б.

Длительность кодовой комбинации цифрового двоичного сигнала, очевидно должна быть равна  т.е. интервалу дискретизации. Отсюда длительность элемента (разряда) кодовой комбинации

 .

Выше было отмечено, что для уменьшения ошибки квантования необходимо уменьшать величину шага квантования . Однако при этом увеличивается число уровней, что в свою очередь приводит к увеличению разрядности кодовой комбинации цифрового сигнала, уменьшению длительности разряда и, следовательно, расширению спектра цифрового сигнала. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании систем передачи цифровых сигналов по каналам связи.

На практике операции дискретизации, квантования и кодирования осуществляются в одном устройстве называемом аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Структурная схема АЦП представлена на рис. 3.9, а. На схеме показаны основные элементы АЦП и сигналы на их входах.

Операция обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый выполняется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), схема которого представлена на рис. 3.9, б, и предусматривает ряд этапов.

В первую очередь цифровой двоичный сигнал подвергается поразрядному взвешенному (с «весом» ) суммированию, в результате чего в моменты времени  формируется квантованный сигнал . После этого последовательность значений квантованного сигнала поступает на сглаживающий фильтр с амплитудно-частной характеристикой

в пределах полосы пропускания  или . Как известно из предыдущего материала, при поступлении на вход фильтра сигнала в виде короткого импульса амплитудой , сигнал на выходе будет иметь вид

.

Сложение откликов фильтра дает сигнал ŝ(t). Следует подчеркнуть, что восстановленный сигнал ŝ(t) будет отличатся от исходного  ввиду наличия ошибки квантования.

Контрольные вопросы к главе3

 

1.    Сформулируйте теорему В.А. Котельникова.

2.    Запишите математически теорему В.А. Котельникова.

3.    Что такое частота Найквиста? Какова она для речевого сигнала?

4.    Как определяется база сигнала?

5.    При каких условиях замена непрерывного сигнала дискретным может стать неадекватной?

6.    Как величина среднеквадратичной ошибки связана с частотой дискретизации непрерывного сигнала?

7.    Каким образом совокупность отсчетов сигнала можно преобразовать в цифровую последовательность?

8.    В чем состоит процедура квантования дискретного сигнала по уровню?

9.    Из каких соображений выбирается шаг квантования сигнала? Что такое шум квантования?

10.          Что понимается под операцией кодирования в устройстве аналогово-цифрового преобразователя (АЦП)?

11.          Приведите схему АЦП и покажите сигналы на входах всех его элементов.

12.          Как выполняется операция обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый в системе ЦАП?

 

Источник: Медиченко М.П., Литвинов В.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебное пособие. – М.: Изд-во МГОУ, 2011.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты