Составители:
Рубрика:
57
6. Сигма-дельта модуляция
Сигма-дельта модуляция предназначена для аналого-цифрового и цифро-анологового
преобразований звуковых сигналов. В отличие от импульсно-кодовой модуляции она
позволяет использовать при этих операциях достаточно грубые преобразователи с числом
разрядов вплоть до одного, обеспечивая при этом отношение сигнал шум 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 цифровых магнитофонах, в
оптической звукозаписи и звуковых картах компьютеров.
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 от 1 до 6 с частотно-зависимой отрицательной обратной связью.
Квантование уже квантованного цифрового сигнала в ЦАП на основе сигма-дельта
модуляции называют реквантизацией.
6.1. Технология Noise Shaping
Основой сигма – дельта модуляции является так называемая технология Noise
Shaping, при которой под действием частотно-зависимой отрицательной обратной связи
изменяется вид огибающей спектральной плотности мощности шума квантования таким
образом, что в звуковом диапазоне она существенно уменьшается, за счет увеличения ее
за пределами этого диапазона. Технология Noise Shaping включает в себя операции
Dithering, с помощью которой осуществляется декорреляция ошибок квантования и
преобразование их в шум с равномерной спектральной плотностью, и аналоговую или
цифровую передискретизации.
Реализация технологии Noise Shaping поясняется рис.6.1., в котором квантователь
(реквантователь), представлен сумматором, на один вход которого подается квантуемый
сигнал, а на второй - ошибки или шум квантования, соответствующий числу
используемых двоичных разрядов. Для преобразования спектра ошибок квантования без
изменения спектра квантуемого сигнала в предложенной модели используется
отрицательная обратная связь, два интегратора и вычислитель разности между входным
сигналом и сигналом обратной связи. Чтобы эта модель была справедлива как при
квантовании аналоговых так и реквантовании цифровых сигналов, входной и выходной
сигналы представляются в аналоговой форме в виде последовательности выборок с
частотой дискретизации. В качестве этих выборок может быть сигнал на выходе
устройства выборки и хранения после амплитудно-импульсной модуляции или уже
квантованный цифровой сигнал, но в аналоговой форме представления.
j
j
in
U (j)
E (j)
Рис.6.1. Квантование (реквантование) с отрицательной обратной связью
out
U (j)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- …
- следующая ›
- последняя »
