Zašto  digitalizacija?  

•  Šum:  analogni  sistemi  –  uvek  prisutan  i  neminovan  šum  koji  se  ne  može  razdvoji<  od  signala.  Digitalni  sistemi:  samo  0  i  1  –  konstantna  informacija.  

•  Komprimovanje:  Nizovi  0  i  1  se  mogu  na  razne  načine  “spakova<”:  WinZip,  MP3...  

•  Signali  nakon  procesa  digitalizacije,  vraćeni  u  analogni  oblik,  nisu  iden<čni  početnim.  

•  Što  je  veća  frekvencija  odabiranja  –  veća  je  preciznost  procesa.  

•  Minimalna  frekvencija  odabiranja  –  Nikvistova  frekvencija.  

A/D  konvertori  

•  4  osnovne  grupe  (<pa)  konvertora:  

1.  Flash  ADK  (paralel  design)  

2.  Sukscesivna  aproksimacija  

3.  Sa  integratorom    

Flash  konverteri  (paralel  design)  •  Poređenje  ulaznog  signala  

koji  se  konvertuje  (Vin)  sa  referentnim  signalom  (Vref).  

•  Vref  je  maksimalna  vrednost  napona,  koja  se  preko  mreže  iden<čnih  otpornika  deli  na  niz  referentnih  napona  sa  kojima  se  poredi  ulazni.  

•  Priority  Encoder:  logičko  kolo  u  kojem  se  vrši  odlučivanje  o  strukturi  izlaznih  bita.  

Flash  ADK  •  IC  74148:  Priority  Encoder  

realizovan  putem  XOR  logičkih  kola.  

•  Jednostavan  dizajn,  ali  je  neophodna  upotreba  velikog  broja  komponen<!  

•  Potreban  broj  komparatora  je  2ˆn  –  1,  gde  je  n  broj  bita  izlazne  kodne  reči.  

•  8  bita:  255  elemenata,  16  bita:  65535  elemenata!  

Flash  ADK  •  I  pored  velikog  broja  potrebnih  elemenata,  to  su  najbrži  konverteri:  ulazni  signal  je  uvek  i  automatski  prisutan  na  ulazu  komparatora  a  vreme  kašnjenja  je  definisano  samo  vremenom  propagacije  signala  kroz  logičko  kolo  –  veoma  male  vrednos<!  

•  Odatle  i  naziv:  FLASH!  •  Druga  prednost:  upotrebom  različi<h  vrednos<  otpornos<  u  mreži  otpornika  moguće  je  kreira<    ADK  sa  nelinearnim  izlazom:  mogućnost  podešavanja  svih  vrednos<  napona  sa  kojima  se  vrši  poređenje!  

AD  konvertori  sa  upotrebom  DA  konvertora  

•  Potreban  znatno  manji  broj  komponen<  •  Sporiji  rad  –  2ˆn  ciklusa  takta.  •  hhp://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/elessonshtml/Interfaces/ConvAD.html  

Sukcesivna  aproksimacija  •  Nakon  Start  signala  

se  MSB  postavlja  na  1  i  poredi  sa  ulaznim  signalom.  Kontrolna  jedinica  odlučuje  da  li  je  vrednost  ulaznog  napona  ispod  ili  iznad  ove  vrednos<,  i  u  skladu  sa  <m  se  MSB  ostavlja  kao  1  ili  menja  na  vrednost  0.  Postupak  se  ponavlja  za  svaki  sledeći  bit  sve  do  LSB.    

Sukcesivna  aproksimacija  

•  SAR  –  Succesive  Aproxima<on  Register:  postavlja  kontrolne  bite  na  odgovarajuće  vrednos<.  

•  Output  Buffer  –  pam<  “očitane”  bite  do  kraja  jednog  ciklusa  konverzije.  On  omogućava  i  da  naredni  stepen  u  kolu  preuzima  očitane  bite  dok  se  vrši  sledeći  ciklus  konverzije.  

•  Brz  je:  potrebno  mu  je  n  taktnih  ciklusa.  

Upotreba  integratora  •  Integrator  generiše  

testeras<  signal  koji  raste  od  0  do  Vref.  Sa  <m  signalom  se  poredi  ulazni  signal.  Kada  Vin  postane  veće  od  signala  integratora,  generišu  se  kontrolni  signali  CLR  (resetuje  se  brojač)  i  CLK  (“zamrzava”  bafer).  

Upotreba  integratora  

•  Izlazni  bafer:  mogućnost  preuzimanja  očitane  vrednos<  od  strane  narednog  stepena  dok  se  odvija  sledeći  ciklus  konverzije.  

•  Nije  brz:  opet  je  potrebno  2ˆn  –  1  taktnih  ciklusa.  

Dither  100Hz  sinusoida,  mali  nivo,      24  bit     Ista  sinusoida,  spuštena  na  16  bit  

Dither  

Spektar,  24  bit   Spektar,  16  bit  

Dither  

•  Sistemi  za  navodjenje  u  avionima,  drugi  svetski  rat:  bolji  rad  tokom  leta  nego  na  zemlji.  

•  Razlog:  podrhtavanje  sklopova  –  dither...  •  U  stanju  mirovanja  lakše  dolazi  do  grešaka...  

Dither  

Dither  noise   Dither  noise  -­‐  spektar  

24  bit  sinus  sa  doda@m  ditherom  Is@  signal  nakon  spuštanja  na  16  bit-­‐a  

Bez  dithera   Sa  ditherom  

Spektar  24  bit  sinusoide  sa  ditherom  

Preklopljeni  spektri  16  bit  sinusoide  sa  i  bez  dither-­‐a  

Dither  

•  Izbor  vrste  šuma  koji  se  dodaje:  TPDF,  RPDF,  UV22  (Apogee)    

•  Pri  svakom  spuštanju  rezolucije  (sa  32  na  24,  sa  24  na  16,  pri  AD  konverziji)  treba  ga  dodava<  da  bi  izbegli  čujne  ar<fakte.  

•  Dodajemo  šum,  ali  to  je  manje  čujno  i  lakše  za  eliminisa<  iz  konačnog  signala.  

Jiher  

•  “Podrhtavanje”  takta  frekvencije  odabiranja  pri  procesu  AD  i  DA  konverzije  

•  “Rastojanje”  između  semplova  nije  konstantno  

Eye  paGern  sa  jiGer-­‐om  (izlaz  iz  lošeg  CD  plejera)  

Eye  paGern  bez  jiGer-­‐a  (kvalitetna  konverzija)  

Jiher  

•  Veliki  u<caj  na  konačni  signal.  •  “If  the  brain,  however,  receives  sound  paherns  without  jiher,  it  has  lihle  processing  to  do  and  rewards  the  owner  with  posi<ve  images  such  as:  saturated,  full,  warm,  mel<ng  brilliant  ...“  

Rekonstrukcija  signala  

Rekonstrukcija  signala