Сигма дельта модуляция в цифровой аудиотехнике. Вологдин Э.И. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

13
Ошибки двухуровневого квантования
0
()
q
Ej
и
()
q
Ej
определяют время заряда и разряда
конденсатора интегратора. Ошибка квантования ШИМ
()ej
равна нулю, если конденса-
тор интегратора разряжается до нуля в момент точного преобразования в интервал вре-
мени. Ошибки
()ej
приводят к тому, что конденсатор разряжается раньше или позже, чем
это нужно. Процесс заряда и разряда поясняется рис.13 и происходит следующим обра-
зом.
При положительной полярности нарастающего по уровню ЗС за один такт до начала
каждой выборки
j
T
конденсатор интегратора быстро за один
такт заряжается до положительного напряжения, равного
ошибке квантования
0
()
q
Ej
при
j
выборки. По кодовой ком-
бинации, 01, соответствующей заднему фронту импульса
ошибки квантования
0
()
q
Ej
, происходит дискретизация ЗС
по уровню и начинается преобразование его во временной
интервал.
Длительность этого интервала определяется временем
разряда конденсатора интегратора. Его разряд ускоряется
отрицательными ошибками квантования
()
q
Ej
, уменьшаю-
щимися по уровню каждый такт. Разряд конденсатора до ну-
ля означает конец преобразования напряжения ЗС в интервал
времени
j
T
. При этом срабатывает компаратор модулятора, по этой командой прекра-
щается выборка и формируется следующая положительная ошибка квантования
и все начинается сначала.
С увеличением уровня ЗС амплитуда положительных ошибок квантования
0
()
q
Ej
рас-
тет, конденсатор заряжается до большего напряжения, а отрицательные ошибки кванто-
вания
()
q
Ej
постепенно уменьшаются. В результате время разряда конденсатора увеличи-
вается, поэтому увеличиваются и длительности выборок
j
T
.
При положительной полярности уменьшающегося по уровню ЗС в начале каждой вы-
борки конденсатор интегратора заряжается до положительного напряжения, уменьшаю-
щейся по уровню положительной ошибке квантования
0
()
q
Ej
при
j
выборки. Поэтому
конденсатор заряжается до меньшего уровня. Следующие затем отрицательные ошибки
квантования
()
q
Ej
, наоборот, возрастают. В результате конденсатор разряжается все бы-
стрее, и длительности интервалов
j
T
уменьшаются. Аналогичным образом происходят
дискретизация и квантование при ШИМ, когда полярность ЗС отрицательная.
7. Математические модели 1 бит сигма дельта модуляторов
После того как разобрались с физической стороной сигма дельта модуляции, можно
перейти к математическому анализу. Такой анализ производится в трех областях: частот-
ной, временной и в виде Z преобразования в предположении линейности передаточной
функции модуляторов. В каждой из них раскрываются различные стороны и характери-
стики сигма дельта модуляции. Сразу необходимо подчеркнуть эквивалентные схемы для
модуляторов, используемых в АЦП и ЦАП, ничем не отличаются. На входах этих
схем могут быть как аналоговой, так и цифровой сигналы.
На рис.14. приведена эквивалентная схема сигма дельта модулятора в частотной об-
ласти. В этой схеме на вход подается аналоговый сигнал, исключен 1 бит ЦАП, кванто-
ватель и дискретизатор заменены сумматором, на один из входов которого подается шум
t
0
T
j
T
j
T
t
1j
E
jx
E
0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1
Рис.13. Цифровая ШИМ

Страницы