Оцифровка аналоговых сигналов (1/1)

Добро пожаловать, Гость

Если вы первый раз на форуме, рекомендуем прочитать ПРАВИЛА ФОРУМА. Чтобы создавать свои сообщения или отвечать на форуме необходимо ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ.

Оцифровка аналоговых сигналов

26 Фев 2017 15:10 #1

Не в сети master_tv Модератор Мастер по ремонту электроники Сообщений: 4984 Спасибо получено: 871	Оцифровка аналоговых сигналов Оцифровка аналоговых сигналов. При цифровой обработке аналоговый полезный сигнал преобразуется в цифровую информацию. Исходный аналоговый сигнал раскладывается на отдельные узкие импульсы, после чего измеряется их амплитуда, которая заносится в преобразователь. В этом преобразователе происходит кодирование выбранной величины в двоичный код. Такую аналоговую величину, представленную двоичным кодом, очень удобно в цифровом виде передавать, обрабатывать цифровыми методами и сохранять в памяти. На рис. 1 представлена схема процесса оцифровки аналогового сигнала. Рис. 1 Схема преобразования аналогового сигнала в цифровую информацию Слева на рис. 1 показано изменение амплитуды ступенчатого сигнала градаций серого с импульсом синхронизации по строкам. Снятие амплитуды аналогового сигнала в определенные моменты времени принято называть выборкой. Обработанный схемой выборки аналоговый сигнал трансформируется в импульсно-амплитудно-модулированный с фиксированными интервалами времени. Частоту снятия амплитуды сигнала определяют как тактовую частоту осуществления выборки. На рисунке показана тактовая частота выборки и линии, проведенные от перепадов сигнала тактовой частоты к аналоговому сигналу, которые указывают, какое значение амплитуды при этом измеряется. Чем выше выбирается тактовая частота выборки, тем точнее восстанавливается исходный аналоговый сигнал в результате обратного преобразования. Известно, что после дискретизации правильно могут быть восстановлены только те сигналы, частота которых меньше, чем половина тактовой частоты осуществления выборки. На рисунке для наглядности тактовая частота показана существенно ниже необходимой. Точность, с которой воспроизводится исходный аналоговый сигнал, зависит также от того, насколько точно измеряются мгновенные значения амплитуды при выборке. Цифровая информация представляется в виде логических «0» и «1», что для цифровой техники, в отличие от аналоговой, означает, что напряжение сигнала может иметь только два состояния: Н (high-высокий) и L (low-низкий), которые соответствуют одному биту (единице цифровой информации). Для однозначного определения различных мгновенных значений аналогового сигнала можно каждое из них представлять в виде цифрового кода (комбинации бит). Например часто используется 4-х битовый код, при котором мгновенное значение амплитуды аналогового сигнала представляется комбинацией четырех L и Н уровней, что дает возможность иметь 24 = 16 различных значений напряжения. В выбранном на рис. 1 примере аналоговое изменение напряжения поделено на 16 различных значений амплитуды, которое охарактеризовано 4-х битовым кодом. Наивысшее значение напряжения соответствует четырехразрядному кодовому слову НННН, а низшее — кодовому слову LLLL. Каждый из четырех разрядов кодового слова выводится в виде импульсной последовательности по отдельному проводнику (линии). Эти линии обычно объединяются в многопроводную шину, которая в схемах имеет специальное обозначение. Обычно 16 уровней представления значения аналогового сигнала (или по другому — квантования) бывает недостаточно, чтобы после обратного преобразования цифровой информации сохранить точное представление аналогового сигнала. Очевидно, что чем больше таких уровней имеется (т. е. чем меньше шаг квантования), тем точнее определяется уровень сигнала в этой точке и меньше расхождение между исходным сигналом и его цифровым представлением. Такие ошибки называют шумами квантования, которые в значительной мере определяют Отношение сигнал/шум, из чего можно сделать однозначный вывод, что чем меньше шаг квантования, тем меньше и шумы. Кстати, исходя из этих соображений, при оцифровке Hi-Fi-сигналов с их большим динамическим диапазоном они работают как минимум с 14-ти битовыми кодовыми словами, которые дают возможность представить 16384 значений амплитуды аналогового сигнала. При оцифровке сигналов изображения такая точность представления необязательна из-за инерционных свойств человеческого глаза, и куда более важным представляется использование достаточно высокой частоты выборки. В настоящее время обычно используется 8-ми битовая кодировка сигнала, что дает возможность представлять 256 различных уровней. Заметим, что для дальнейшей передачи цифровых сигналов с одного микропроцессора на другой, в этом случае необходимо иметь 8 отдельных проводников. Это объясняет наличие большого количества выводов у цифровых микросхем с параллельной передачей данных. Преобразование аналогового сигнала в цифровой кодированный сигнал выполняется аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), как показано на рис. 2 Здесь же показан аналоговый сигнал, который, пройдя в АЦП преобразование в соответствии с прикладываемой тактовой частотой, на выходе имеется в закодированном цифровом виде. Рис. 2 Аналого-цифровой преобразователь
	Администратор запретил публиковать записи гостям.

Форум

Прочее

Электроника от А до Я

Оцифровка аналоговых сигналов

Если вы первый раз на форуме, рекомендуем прочитать ПРАВИЛА ФОРУМА. Чтобы создавать свои сообщения или отвечать на форуме необходимо ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ.