Описание работы функциональной схемы

Информация подается на фильтр низкой частоты, который обрезает высокочастотную составляющую. Далее сообщение поступает на аналого-цифровой преобразователь. Способ преобразования аналоговой информации в цифровую, предложенный в данной курсовой работе импульсно кодовой модуляцией (ИКМ), дополненный многоуровневой дельта-модуляцией. Соответственно повышение качества преобразования по сравнению с обычной ИКМ тем заметнее, чем лучше используется это дополнение, но всегда не хуже исходной ИКМ. Предложенный способ при определенных условиях позволяет с 6-8 разрядами цифрового кода получить такое же высокое качество преобразования, как при обычной ИКМ с 14-16 разрядами. Функциональная схема устройства приведена в приложении 2.

Входной сигнал через фильтр низкой частоты поступает на входы сумматоров U1 и U2. Выходной сигнал сумматора U1 преобразуется последовательным АЦП U3 в цифровую форму с частотой квантования fT причем цифровое значение предыдущей выборки сохраняется на выходе АЦП до следующей выборки и изменяется в момент прихода тактового импульса. В цифровом виде сигнал используется для передачи через ОЗУ на запись или воспроизведение, после чего восстанавливается с помощью ЦАП U6 и фильтра нижних частот (ФНЧ) Z2.

Помимо ОЗУ сигнал в цифровой форме поступает на дополнительный ЦАП U4, где после ФНЧ Z1 восстанавливается в исходную аналоговую форму, сравнивается с входным аналоговым сигналом сумматором U2, а полученная разность усиливается и поступает на сумматор U1 вместе с входным сигналом. Дополнительные ЦАП U4, фильтр низкой частоты Z1, сумматор U2 и усилитель A1 образуют петлю обратной связи, которая позволяет существенно снизить возникающие в процессе преобразования искажения сигнала и повысить разрешающую способность преобразования.

На выходе сумматора U1 будет действовать напряжение:

; (1)

где - напряжение входного сигнала;

- напряжение на выходе ФНЧ Z1;

- напряжение на выходе ЦАП U4;

- коэффициент передачи ФНЧ Z1;

Напряжение на выходе ФНЧ Z1;

; (2)

Из формулы (2) следует, что напряжение на выходе ФНЧ Z1 тем точнее повторяет входное напряжение, чем больше . Так как выходное напряжение ЦАП U4, может принимать только дискретные значения, т. е. почти никогда точно не совпадает с напряжением входного сигнала, то процесс преобразования протекает таким образом, что входной сигнал и сигнал на выходе ФНЧ совпадает в среднем, причем функцию усреднения выполняет ФНЧ. В результате на выходе ФНЧ появляется восстановленный из цифрового кода исходный аналоговый сигнал с наложенной высокочастотной составляющей, амплитуда которой зависит от соотношения частоты дискретизации и частоты среза ФНЧ. Количественно уменьшение высокочастотных составляющих при увеличении соотношения определяется способностью ФНЧ подавлять высокочастотные составляющие сигнала. Хорошо их подавляют фильтры высокого порядка, однако они вносят большой фазовый сдвиг на высоких частотах, что при увеличении коэффициента усиления может привести к самовозбуждению устройства преобразования на этих частотах. Поэтому не рекомендуется использовать фильтры выше второго порядка, а лучше всего первого порядка. В этом случае при увеличении соотношения уровень высокочастотных составляющих прямо пропорционально снижается, что позволяет при увеличении коэффициента усиления прямо пропорционально увеличивать точность преобразования малых изменений сигнала, т. е. повысить разрешающую способность преобразования. Кроме того, снижение уровня высокочастотных составляющих приводит к снижению шума квантования.

Для получения качественного преобразования ЦАП и ФНЧ в петле обратной связи и на выходе устройства должны иметь идентичные параметры. Значение выбирается максимально большим, но обеспечивающим устойчивую работу цифрового преобразователя, причем значение может быть тем больше, чем больше отношение . учитывая сказанное, можно приблизительно оценить выигрыш, получаемый от использования предлагаемого устройства. Например, если , то это эквивалентно повышению разрешающей способности преобразования в 2 раза, т. е. соответствует прибавлению одного разряда ИКМ. Соотношение же эквивалентно добавлению сразу шести разрядов ИКМ и т. д.

Перейти на страницу: 1 2

Другие публикации

Unix-подобные системы
UNIX — группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем. Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs ком ...

Широтно-импульсный модулятор
Широтно-импульсная модуляция состоит в изменении ширины (длительности) импульсов, следующих друг за другом с постоянной частотой. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, а ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.