Составители:
Рубрика:
3
1. Введение
Сигма-дельта модуляция предназначена для аналого-цифрового и цифро-аналогового
преобразований звуковых сигналов (ЗС). В отличие от импульсно-кодовой модуляции
(ИКМ) она позволяет использовать при этих операциях достаточно грубые преобразова-
тели с числом разрядов вплоть до одного, обеспечивая при этом отношение сигнал шум
(SNR) до 120…140 дБ, что необходимо для профессиональной записи звука.
Технология производства АЦП и ЦАП на основе сигма-дельта модуляции значительно
проще и дешевле, поэтому такие преобразователи широко используются в современных
звуковых картах, оптической звукозаписи, цифровых магнитофонах, в измерительной и
другой технике.
В отличие от ИКМ АЦП и ЦАП на основе сигма-дельта ( ) модуляции работают на
частоте дискретизации в 4 и более раз выше стандартного значения, соответствующего
требованиям теоремы В.П. Котельникова. В них используются грубые квантователи с
числом разрядов
q
от 1 до 6 с частотно-зависимой отрицательной обратной связью.
В последние годы эта модуляция полностью «вытеснила» из бытовой и даже профес-
сиональной аудиотехники импульсно-кодовую модуляция, поэтому ее изучение по дисци-
плине «Аудиовизульная техника» стало настоятельной необходимостью.
Модуляция сложная для понимания, даже автор этого изобретения не смог в своем па-
тенте толком объяснить, как она работает [1]. К сожалению, в технической литературе
сигма дельта модуляция описывается либо очень примитивно на популярном уровне,
либо слишком сложно с громоздкими математическими преобразованиями, недоступны-
ми большинству студентов.
2. Одноразрядный сигма дельта модулятор 1 порядка
В схеме на рис.1 на вход In модулятора поступает аналоговый сигнал и сразу
сравнивается с выходным сигналом 1 бит ЦАП, который идентичен квантованному сигна-
лу на выходе модулятора, только он двухполярный. Разностный сигнал – это ошибка
двух уровневого квантования. В аналоговом интеграторе накапливаются последователь-
ные ошибки квантования разной полярности, и их средняя величина флуктуирует относи-
тельно входного нуля компаратора. Подчеркнем еще раз, что здесь идет речь об ошибках
двухуровневого квантования, а это не ошибки квантования модулятора.
В модуляторе используется двухуровневый квантователь типа midriser , на выходе
которого логическая «1» если сигнал на его входе больше 0, и логический «0», если рав-
но или меньше 0.
D
триггер повторяет эти состояния с задержкой на один такт, и фор-
мирует двухуровневый, но однополярный цифровой поток. На выходе ЦАП логической
«1» соответствует положительное опорное напряжение, а логическому «0»- отрицатель-
Рис.1. Функциональная схема 1 бит аналогового модулятора
D триггер
sk
f
in
U
Dithering
Интегратор
C
Q
D
out
U
1бит ЦАП
