11. Сигма-дельта ацп.

Сигма-дельта модуляция – способ представления сигнала, использующий принципы избыточной дискретизации и формирования шума квантования. За счет избыточной дискретизации снижается уровень шума в полосе, содержащей полезный сигнал. За счет формовки шума этот уровень становится ещё ниже, правда, за счет увеличения уровня шума за пределами рабочей полосы. Таким образом, сигма-дельта модулятор — это система, обеспечивающая оцифровку сигнала с заданными характеристиками в рабочей полосе.

Применение

Чаще всего сигма-дельта модуляция применяется в микросхемах АЦП и ЦАП звукового диапазона частот. Это обусловлено сравнительно небольшими требованиями таких систем к диапазону частот и значительными требованиями к уровню шумов и динамическому диапазону системы.

Широкое применение сигма-дельта модуляция нашла также в микросхемах АЦП для прецизионных медленных измерений с большим динамическим диапазоном (от 16 до 24 бит).

Форматы хранения аудио

Как следствие широкого применения сигма-дельта ЦАП в воспроизведении аудиосигнала возникли попытки оптимизировать форматы хранения аудио на цифровых носителях под эту технологию. Преимущества форматов, основанных на сигма-дельта модуляции — отсутствие необходимости понижения частоты дискретизации сигнала (децимации). Наиболее известный пример формата — Super Audio CD, предложенный фирмами Sony и Philips. Параметры формата — 1 бит, 2,8224 МГц. Относительно прогрессивности данного формата широко ведутся споры. Тестовые замеры устройств, реализующих кодирование в поток DSD (Direct Stream Digital = Прямой цифровой поток), используемый в SACD, не показывают значительного преимущества над PCM, который используется в DVD-Audio, скорее наоборот. Кроме того, существуют альтернативные разработки — например, российский энтузиаст аудио Игорь Чуфаров предлагает в качестве новой методики звукозаписи DMS-SDM (Direct Multibit Stream from Sigma-Delta Modulator = Прямой мультибитный поток с сигма-дельта модулятора), использующую преимущества как DSD, так и PCM. При этом сохраняется идея об отсутствии прореживания сигнала, но используется мультибитный сигма-дельта модулятор, за счет чего улучшается качество и повышается стабильность сигма-дельта модулятора.

12. Преобразователи напряжение-частота.

Преобразователи напряжение—частота ПНЧ (Voltage-to-Frequency Converters VFC) являются наиболее дешевым средством преобразования сигналов для многоканальных систем ввода аналоговой информации в ЭВМ, обеспечивающим высокую помехозащищенность и простоту гальванической развязки. ПНЧ — отличное решение для задач измерения усредненных параметров, расхода, а также задач генерирования и модуляции частоты.   

 ПНЧ относятся к классу интегрирующих преобразователей, поэтому обладают соответствующими достоинствами: хорошей точностью при минимальном числе необходимых прецизионных компонентов, низкой стоимостью, высокой помехоустойчивостью, малой чувствительностью к изменениям питающего напряжения, отсутствием дифференциальной нелинейности.

    ПНЧ преобразует входное напряжение в частоту выходных импульсов, которые могут передаваться на большие расстояния без искажения информационного параметра — частоты. Второй этап аналого-цифрового преобразования: «частота—код» осуществляется путем подсчета импульсов за фиксированный интервал времени, то есть усреднением. Если этот интервал сделать кратным периоду основной помехи (20 мс), то помеха подавляется полностью. Это свойство особенно полезно для измерения зашумленных низкоуровневых сигналов, например э.д.с. термопары.

    С разнообразными принципами построения и классификацией ПНЧ можно познакомиться, например, в [1].

    В интегральных микросхемах ПНЧ используется метод интегрирования входного сигнала с импульсной компенсацией заряда интегрирующего конденсатора. Для получения высокой точности и стабильности преобразования необходимо обеспечить постоянство вольт-секундной площади импульса обратной связи. Лучшей точностью и стабильностью обладают синхронизируемые ПНЧ, в которых длительность импульса обратной связи стабилизирует кварцевый резонатор.