Сигма дельта модуляция в цифровой аудиотехнике. Вологдин Э.И. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

29
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.37. приведена огибающая спектра шума квантования. В облас-
ти низких частот у нее подъем с крутизной 12 дБ/на 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 звуко-
вого диапазона уровень шума по-
вышается линейно с крутизной 90
дБ/декаду и на 100 кГц достигает
нулевого уровня. При этом спек-
тральные компоненты шума соизме-
римы с максимальными компонента-
ми ЗС в области этих частот.
Повышение порядка интегратора
существенно улучшает SNR в об-
ласти низких частот. Для сравнения
на рис.37. приведен график спектральной плотности шума квантования 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 превышает минус 140
дБ. В практике уже есть разработки таких модуляторов до 12 порядка.
В связи с тем, что коды коррекции ошибок и канальная модуляция рассчитаны на ра-
боту с организацией цифровых данных в виде байт и блоков, одноразрядные АЦП на ос-
нове SDM высоких порядков сами по себе используются только в аппаратуре записи зву-
ка по стандарту Super Audio CD. В большинстве случаев после такого АЦП включается
дециматор, в котором частота дискретизации понижается до стандартного значения ИКМ
тракта и формируются выборки с числом разрядов от 16 до 24. В качестве дециматора
обычно используется прореживающий цифровой фильтр. Считается, что дециматор вхо-
дит в состав АЦП и поэтому его называют по числу выходных разрядов, например, 24-
разрядным.
12.Одноразрядные ЦАП на основе сигма дельта модуляции
В общем объеме производства аудиоаппаратуры более 90% приходиться на долю зву-
ковоспроизводящей техники. Поэтому очень важное значение имеет технология произ-
водства и стоимость цифро-аналоговых преобразователей. Так, например, стандартом на
DVD-audio диски предусмотрено при записи использование 24-разрядной ИКМ. Такой
профессиональный АЦП стоит около 10000 долларов, тогда как для бытовых проигрыва-
телей стоимость ЦАП не может превышать 5-10 долларов. Поэтому большинство ЦАП,
используемых в проигрывателях CD и DVD-A дисков, а также в звуковых картах компью-
теров строятся на основе использования сигма-дельта модуляции и, в частности, однораз-
рядных ЦАП.
В цифровых SDM, используемых для цифро-аналогового преобразования, частота
дискретизации известна априори и выбор коэффициента передискретизации не связан с
процессом записи, как это имеет место в аналоговых SDM. Поэтому значение частоты
дискретизации f
sk
, на которой работает модулятор, может быть сколь угодно большим и
ограничивается только быстродействием элементов схемотехники. Это значит, что необ-
ходимое значение SNR может достигаться при значительно меньшем порядке интегратора
модулятора, чем в АЦП.
Рис.37. Спектр шума квантования
1 бит модулятор 5 порядка
1 бит модулятор 7 порядка
Гц

Страницы