Составители:
46
Одноразрядные SDM очень чувствительны к перегрузкам, поэтому максимальный
размах сигнала его на входе на должен превышать 0.84Q. При превышении этого уровня
модулятор переходит в режим самовозбуждения. Ошибки квантования в одноразрядных
SDM сильно коррелированны с сигналом, поэтому без операции «dithering» их использо-
вать нельзя. В тоже время добавление шума с размахом 0.8Q приводит к значительному
уменьшению SNR и существенному уменьшению допустимого уровня входного сигнала
по размаху до значения 0.5Q.
По этим причинам в таких модуляторах невозможно использовать шум с треугольным
законом распределения, как это делается в ИКМ трактах, и поэтому применяют шум с
прямоугольным законом распределения в пределах 0.5Q. Такой шум лишь улучшает ли-
нейной передаточной функции, но происходит это за счет уменьшения SNR на 12 дБ и
ухудшения стабильности работы модулятора.
Операция декорреляции ошибок квантования в 1-бит SDM не преобразует их в адди-
тивные, поэтому особого положительного эффекта она не приносит. Если декорреляция
ошибок не используется, то в звуковом диапазоне уровень шума уменьшается до минус
130 дБ, добавление шума с размахом 0.01Q снижает уровень шума до минус 140 дБ.
Модуляторы выше 2-3 порядков с последовательным включением интеграторов рабо-
тают неустойчиво, поэтому они практического применения не нашли. Структурные схемы
современных модуляторов более высоких порядков достаточно сложны. В них применя-
ется каскадное включение интеграторов 1 порядка, охваченных местными обратными свя-
зями. В качестве примера на рис.5.11.приведена блок-схема 1-бит АЦП на основе SDM 5-
порядка, который используется при записи звука по стандарту Super Audio CD.
В этой схеме выходы всех интеграторов суммируются со своими весовыми коэффици-
ентами с
i
и подаются на вход компаратора. Для каждой цепи обратной связи также под-
бирается весовой коэффициент с
i
, чтобы получить огибающую спектра шума квантования
необходимой формы. Шум, осуществляющий декорреляцию ошибок квантования, вво-
дится непосредственно у входа компаратора.
Для этой схемы на рис.5.12. приведена огибающая спектра шума квантования. В об-
ласти низких частот у нее подъем с крутизной 12 дБ/ декаду. Это делает зависимым
уровня шума от частоты в звуковом диапазоне частот. В худшем случае, на частоте око-
ло 5 Кгц, уровень шума повышается до минус 90 дБ. За пределами звукового диапазона
уровень шума повышается линейно с крутизной 90 дБ/декаду и на 100 кГц достигает ну-
левого уровня. При этом спектральные компоненты шума соизмеримы с максимальными
компонентами ЗС в области этих частот.
Повышение порядка интегратора существенно улучшает SNR в области низких час-
тот. Для сравнения на рис.5.12 приведен график спектральной плотности шума квантова-
ния для 1-бит SDM 7 порядка. В таком модуляторе уровень шума на частотах ниже 100
Гц понижается до минус 195 дБ. В пределах звукового диапазона уровень шума не пре-
вышает минус 140 дБ. В практике уже есть разработки таких модуляторов до 12 порядка.
1
z
1
z
1
z
1
z
1
z
компаратор
X(j)
Y(j)
ш
ум
Рис.5.11. Схема одноразрядного SDM 5 порядка
1
с
2
с
3
с
4
с
5
с
6
с
7
с
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- …
- следующая ›
- последняя »
