Сигма дельта модуляция в цифровой аудиотехнике. Вологдин Э.И. - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

21
Еще одним проявлением нелинейности SDM является экспериментальный факт, что у
квантователя Mid-Riser суммарная мощность шума и сигнала постоянна и равна
2
4
. Это
значит, чем больше сигнал, тем меньше мощность шума квантования [12]. Из этого следу-
ет, что если максимальная амплитуда синусоидального сигнала равна
/2
, то мощность
шума должна быть равна нулю, а SNR стремится к бесконечности, что невозможно.
Данный факт подтверждается экспериментальными графиками, приведенным на
рис.23. На этом рисунке представлены
результаты исследования взаимосвязи
между значением SNR, входным на-
пряжением Umax и OBG для аналого-
вого 1 бит SDM 5 порядка с коэффици-
ентом дискретизации 64 и фильтром
Чебышева. Напомним, что для такого
модулятора теоретическое значение
168SNR
дБ.
Из этого рисунка видно, что моду-
лятор работает лишь при OBG >1,04. С
увеличением OBG до 1,1 Umax и SNR
увеличиваются одновременно и Umax
достигает значения 0,9 полной шкалы, что соответствует 0,45 . Максимальное значение
SNR около 115 дБ достигается при OBG равном 1,68 при уровне входного сигнала
0,3
полной шкалы, что соответствует всего 0,15 . При OBG равном 1,8 модулятор прекра-
щает работать.
Путем усложнении схемы модулятора с введением весовых коэффициентов и местных
обратных связей удается расширить допустимую глубину модуляции входного сигналов
до 50%. Таким образом амплитуда ЗС (0,25-0.3) является предельно допустимой для 1
бит SDM 2 и более высоких порядков. При этом мощность ЗС примерно равна
2
/ 3 2
, а
мощность шума квантования
2
7 / 32
. Таким образом, для реального одноразрядного
квантователя Mid-Riser
sin
max
10log 9
q
q
P
SNR dB
P
.
Это значит, что у него мощность шума почти на 17 дБ выше, чем у квантователя Mid-
Tread .
Если мощность шума квантователя Mid-Riser от порядка модулятора не зависит, то
при использовании линейной модели сигма дельта модуляции эта зависимость выражена
очень сильно. Так полная мощность шума квантования определяется равенством
,
которое можно преобразовать к виду,
qsm m q
P A P
.
Тогда для порядков
1, 2, 3, 4, 5, 6...m
получим весовые коэффициенты:
2, 6, 20, 70, 252, 924...
m
A
,
которые показывают как сильно возрастает мощность шума квантования с увеличением
порядка модулятора. Так, например, для 1 бит модулятора 5 порядка мощность шума
квантования теоретически возрастает в 250 раз, что, очевидно, физически не может быть
Рис.23. Зависимость SNR от Umax и OBG для
1 bit SDM 5 порядка с Kos=64

Страницы