Сигма дельта модуляция в цифровой аудиотехнике. Вологдин Э.И. - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

31
довательность 1010 …. будет продолжаться до тех пор пока на вход не поступит новая
выборка входного сигнала. Это поясняется приведенным рисунком.
В приведенной схеме на выходе формируется однополярный сигнал DSD, такой же
как в АЦП, у которого среднее значение меняется по времени по такому же закону, как и
на входе модулятора. Фактически все операции при цифро-аналоговом преобразовании
осуществляются в цифровом виде и на выходе может быть сформирована любая двоичная
последовательность.
Обычно, выходной сигнал одноразрядного ЦАПа подается на время импульсный пре-
образователь с цифровой модуляцией параметров импульсов. В настоящее время исполь-
зуются три вида ВИМ: PDM – Pulse Density Modulation (модуляция импульсов по плотно-
сти), PWM – Pulse Width Modulation (модуляция импульсов по ширине- широтно-
импульсная модуляция) и PLM – Pulse Length Modulation (модуляция импульсов по дли-
не). Все эти виды модуляции позволяют выделять ЗС из этого потока с помощью про-
стейшего ФНЧ 3 порядка.
На основе одного SDM 1 или 2 порядка невозможно обеспечить необходимое значе-
ние SNR 120…140 дБ, поэтому используется их каскадной включение. На рис.40. приве-
дена функциональная схема одноразрядного ЦАПа фирмы Philips на основе технологии
«Noise Shaping». Входные цифровые 16-ти разрядные выборки с частотой дискретизации
44.1 кГц подаются на вход цифрового фильтра передискретизации. В схеме используется
нерекурсивный с 4-кратной передискретизацией FIR (finite impulse response) интерполяци-
онный фильтр с линейной фазовой характеристикой. На первом этапе модуляции в ре-
зультате переквантования число разрядов в выборках понижается с 16 до 14 и использует-
ся SDM 1 порядка.
Затем еще раз производится передискретизация c помощью двух ступеней (K
os
=32 и
2). Между этими ступенями в тракт вводится шумовой сигнал, осуществляющий опера-
цию «Dithering» с уровнем шума равны минус 20 дБ. Она уменьшает нелинейность пере-
даточной функции из-за ошибок квантования. Общий коэффициент передискретизации
равен 256 и частота дискретизации увеличивается до 11,29 МГц.
Во второй ступени модуляции используется SDM 2 порядка и формируется 1-
разрядный цифровой поток. К выходу ЦАПа подключается время-импульсный цифровой
модулятор, преобразующий цифровые данные в последовательность импульсов, модули-
рованных по плотности (PDM).
В табл.1. приведены некоторые данные по современным ЦАП фирм Philips, Matsushi-
ta и Sony с использованием технологии «Noise Shaping» и ВИМ. Эти ЦАП обеспечивают
SNR до 115…120 дБ, поэтому изготовители проигрывателей указывают в технических ха-
рактеристиках эквивалентное число разрядов 18…20, иногда приводится и значение ко-
эффициента передискретизации.
Одноразрядные ЦАП на основе SDM имеют целый ряд важных особенностей. Их не-
сомненным преимуществом является высокая линейность во всем диапазоне изменения
ЗС и отсутствие особых требований к точности изготовления элементов схемы.
Та б л и ц а 1. Характеристики ЦАП на основе - модуляции и ВИМ
Вид модуля-
ции
Коэффициент
передискретизации
Частота
дискретизации, МГц
Порядок
интегратора,
Число уровней
квантования
PDM
256
11,29
1 и 2
2
PLM
1024
45,1584
2
2
44,1 кГц, 16 бит 176 кГц, 14 бит шум 11,29 Мгц , 17 бит 1
бит 1бит 1бит бит
Цифровой вх. Цифровой вых.
Цифровой
фильтр Kos = 4
SDM
1 порядка
Цифровой
фильтр Kos =32
SDM
2 порядка
Цифровой
фильтр Kos = 2

Страницы