Перетворення аналогового сигналу в цифровий - Maxicours
Як ми бачили з новинними каналами, аналоговий сигнал постійно змінюється з часом. При оцифровці такого сигналу є відбір проб цього вчасно. Це означає, що ми вимірюємо лише значення сигналу періодично.
частота дискретизації (в Гц) - це його зворотна:
Вибір частоти дискретизації має вирішальне значення для достовірного відтворення досліджуваного сигналу. Дійсно, якщо це змінюється занадто швидко порівняно з, оцифровка дасть неправильний рендеринг сигналу. Це стосується графіку праворуч, нижче, де дискретизація дає синусоїду з меншою частотою, ніж насправді. Ми говоримо прозгладжування.
Конкретно, Теорема Найквіста-Шеннона вказує на те, що частота дискретизації повинна бути принаймні вдвічі більшою за максимальну частоту включені в сигнал: .
Наприклад, аудіофайли зазвичай відбираються на частоті 44,1 кГц, оскільки це дозволяє відтворювати звуки, частота яких може підніматися до 22,05 кГц, тобто трохи вище частоти. Максимальна чутність для людей (20 кГц).
Дійсно, с ні бітів, можна кодувати різні значення, тому ми ділимо довжину домену на кількість можливих значень. Оскільки і виражаються у вольт, q також виражається у вольт.
Наприклад, для 4-розрядного перетворювача, що працює від 0 до 16 В, роздільна здатність дорівнює 1 В. На графіку нижче показано напругу, "утримувану" перетворювачем як функцію вхідної напруги.
Схематично, відбір проб та кількісна оцінка виконуються один за одним, відповідно a пробник-і-утримуйте та C.A.N. Конкретно ми маємо такі кроки:
• Через рівні проміжки часу пристрій для відбору проб вимірює величину напруги, що подається сигналом.
• До наступного вимірювання він зберігає останнє знайдене значення. Це виправдовує термін блокатор: вихідне значення залишається незмінним протягом періоду вибірки .
• Значення передається в C.A.N. який виконує квантування відповідно до значення його роздільної здатності q.
На виході ми отримуємо оцифрований сигнал, який ми спостерігали у файлі, зв’язаному з ланцюгами передачі.
На практиці оцифрований сигнал, як показано на 3, не передається як є. Це справді так двійкове кодування. Це останній крок у аналого-цифрове перетворення. Як видно з попереднього файлу, двійковий файл працює лише з двома цифрами: 0 та 1. A двійкове число є групуванням двійкових цифр (бітів).
Приклад: розглянемо 4-розрядний перетворювач, що працює від -4 В до + 4 В, так що роздільна здатність така. 4 біти означають, що ви можете кодувати різні значення. По суті, перетворювач, отже, працює з 16 різними рівнями напруги. Кожному рівню відповідає двійкове число з 4 бітів. Наприклад, рівень 0 Вольт пов'язаний з двійковою 1000.
Примітка: Аналоговий сигнал не повинен бути 4 В, інакше було б потрібно мати на виході двійкові 10000 (= 16), що неможливо для C.A.N. 4 біти, оскільки 10 000 - це 5 бітів (5 цифр). Це виправдовує написання, де ми виключаємо .
Цікаво зауважити, що зв'язок між рівнем напруги та відповідним двійковим числом не обов'язково є відношенням пропорційності. Ми в дусі кодування: якщо одержувач не знає, як кодувалися двійкові дані, він не зможе відновити сигнал запуску.
На практиці двійкові дані передаються двома способами:
• Ми впливаємо одна нитка на біт. Цей тип архітектури зустрічається в електроніці та в інформатиці: поняття паралельна шина або від скатертина з ниток.
• Для передач між машинами або іншими (послідовними посиланнями, включаючи USB, мережу, оптичне волокно), ми воліємо мінімізувати кількість проводів. Біти передаються один за одним по одному дроту. Для цього потрібен відповідний протокол зв'язку між підключеними пристроями.
Щоб перетворити ціле додатне число в основі 10 у двійкове число, розділіть десяткове число на 2. Позначимо його залишок цілим числом. Потім ділимо ділений коефіцієнт на 2. Позначаємо його залишок тощо. поки не отримаєте частку, рівну 0 або 1. Потім ми зчитуємо двійкове число, як показано на схемі:
Щоб перетворити двійкове число в базове ціле число 10, виконується одне, як показано на схемі нижче. вага біт позначає своє місце розташування у двійковому числі. Самий правий біт має найменшу вагу, тобто 0. Це еквівалентно одиницям в основі 10. Біт зліва є найбільш значущим.
Перетворення аналогового сигналу в цифровий відповідає 3 крокам:
• Відбір проб: значення сигналу вимірюється лише періодично. Час між двома послідовними вимірюваннями становить період вибірки, його зворотний вигляд частота дискретизації . Це повинно бути принаймні вдвічі більшим за найсильнішу частоту, що становить сигнал, залежно від Теорема Найквіста-Шеннона.
• Кількісна оцінка: виміряні значення округлюються, так що оцифрований сигнал приймає лише кінцеву кількість різних значень. Для аналого-цифрового перетворювача (C.A.N.) ні біти, що працюють в області напруги, дозвіл q перетворювача є. Це різниця між двома послідовними дозволеними значеннями.
• Кодування. Для його передачі оцифрований сигнал закодований двійковий, тобто в основа 2. Двійкове число складається з двійкових цифр, біти (0 або 1).
Ви вже оцінили цей курс.
Відкрийте для себе інші курси, які пропонує Maxicours !
Як ви знайшли цей курс ?
Оцініть цей курс !
Нам шкода, що цей курс вам не корисний
Не соромтеся писати нам, щоб поділитися вашими пропозиціями щодо вдосконалення.