Elektronika 2
tetszőleges időpillanatban értelmezhető
végtelen sok időpont értéke egy véges tartományban bármilyen értéket felvehet végtelen sok érték
Diszkrét időpillanatokban értelmezhető (időszakaszos) Véges mintaszám Értékkészlete diszkrét (értékszakaszos) Véges értékkészlet
Analóg bemeneti jel Digitális kimeneti jelsorozat Az analóg jelek digitális feldolgozását teszik lehetővé
Minta vételezés
Kvantálás
Kódolás
4
A jelből egy bináris számsorozat lesz.
5
Mintavételezés során az analóg jelekből azonos időszakonként mintát veszünk, vagyis megmérjük a jel amplitúdóját
Minta vételezés
fs
értékfolytonos, időszakaszos jel
Legfőbb jellemzője = mintavételi frekvencia (sampling rate)
A mintavételezett jelből akkor lehet az eredeti jelet információveszteség nélkül visszaállítani, ha a mintavételezési frekvencia értéke legalább kétszerese az eredeti analóg jelben előforduló legnagyobb frekvenciának! fs > 2·fmax 2·fmax (Shannon tétel)
Ezért célszerű az analóg – digitális átalakítók bemenetére egy fs / 2 határ frekvenciájú alul áteresztő szűrőt elhelyezni
Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
7
Alul S(t) áteresztő szűrő
x(t) Minta vevő és tartó
Kvantáló
x(nTs)
Kódoló K bit
N bit
8
9
Mintavételezési frekvencia
Alkalmazási terület
8 kHz
telefontechnika, telefon minőségű beszéd
11,025 kHz
közepes minőségű beszéd
22,05 kHz
jó minőségű beszéd, elfogadható minőségű zene
32 kHz
MPEG Audio és digitális rádióadások
44,1 kHz
Hi-Fi minőségű zene CD-DA
48 kHz
DAT, Mpeg Audio, Dolby Digital
10
fs
K bekapcsolt állapotában a kimenet a bemeneti feszültséget követi. K kikapcsolt állapotában, a kimeneti feszültség megtartja a bemeneti feszültség mintáját. A tároló funkciót a C kondenzátor látja el. 1 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
1
Kvantálásnak nevezzük az amplitúdóamplitúdó-mintákhoz, a bináris kódszavak hozzárendelését, hozzárendelését mellyel a minták folytonos amplitúdója diszkrétté válik.
N kvantálás
értékfolytonos, időszakaszos jel
Vref
Legfőbb jellemzőji = referencia feszülség = felbontás
N
N bites számábrázolásnál Umax a 2 −1 értékhez tartozó feszültség Másszempontból a legnagyobb megengedet bemeneti feszültség: Umax = Uref A legkisebb érzékelhető feszültség a legkisebb helyértékü bitnek felel meg Tehát: ◦ Uref …………. ◦ Ulsb………….
N
2 −1
U LSB =
1
U ref N
2 −1
1 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
3
Mintavételi frekvencia
44 kHz
22,1 kHz
11,25 kH
8kHz; 5kHz
Felbontás(kvantálás) mono/sztereó
Felhasználási terület Megjegyzés
16 bit – sztereó
HiFi (CD-DA) minőség
16 bit – monó
Hang alámondáshoz
8 bit
Nagyon jó minőség
16 bit – sztereó
Nagy jó minőség a sztereó hangzás a 16-bites mintavételezés miatt
8bit – sztereó
Elfogadható minőségű lehet nem teljes sávszélességű zenei felvételekhez
8 bit – mono
~TV hangzás, beszédhanghoz jó kompromisszum
16 bit – mono nem jobb a sztereó hangzás sem
Beszédhez még elfogadható
8 bit
Beszédhez, ha gyenge minőség elegendő ~telefon minőségű beszédátvitel 14
1.
A közvetlen átalakító Leggyorsabb
2.
A szukcesszív approximációs átalakító Leghasználtabb
3.
Számlálót alkalmazó megoldások Legnagyobb felbontású
1
6
17
a bemeneti feszültséget összehasonlítjuk n számú referenciafeszültséggel, és megállapítjuk, hogy melyik kettő közé esik. Az eredményt egy lépésben kapjuk meg. Az áramkör nagyon bonyolult, mert minden lehetséges számhoz egy komparátor szükséges. Gyors de kisfelbontású. Alkalmazás – digitális TV 1
8
Az eredmény egy lépésben megvan N
2 −1 komparátor szükséges 1 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
9
2 N − 1 = 2 m + n − 1 komparator helyet
(2
m
) (
)
− 1 + 2n − 1
komparátor
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
0
Mindig a bináris szám egy helyértékéhez tartozó értéket határozzuk meg. Az átalakítás a legnagyobb helyértéken kezdődik. Az összehasonlítási lépések száma megegyezik a helyértékek számával (N) N referencia feszültség szükséges de csak egy komparátor. Közepes felbontás és gyorsaság szempontjából egyaránt. Alkalmazás – digitális hangfeldolgozás 2
1
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
2
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
3
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
4
Leszámoljuk, hányszor kell a legkisebb helyértékű feszültséget összeadni, hogy a bemeneti feszültséget megkapjuk. A lépések száma adja az eredményt. A legnagyobb n számhoz tehát n lépés szükséges, hogy az eredményt megkapjuk. Nagyfelbontású, lassú. Alkalmazás – digitális multiméterek
2
5
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
6
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
7
2 Dr.
Buchman Attila
2013.04.26.
8
