2.2 Основы аналого-цифрового преобразования

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи являются общим элементом всех цифровых звуковых систем. С них начинается и ими заканчивается любая система цифровой обработки. Ниже подробно рассматриваются конструктивные вопросы, поскольку преобразователи могут повлиять на характеристики системы гораздо сильнее, чем можно ожидать с первого взгляда. Требования, предъявляемые к преобразователям в звуковой технике, в некоторых отношениях отличаются от принятых в других областях применения цифровой обработки. Особое внимание следует уделить скорости создания информации, поскольку ее понижение существенно сказывается на стоимости и сложности частей системы, связанных с хранением, передачей и обработкой информации. Как было указано выше, способ построения системы сильно влияет на субъективную оценку качества. Компромисс, к которому приводят многочисленные и противоречивые соображения, должен быть выбран очень тщательно, поскольку ошибки в звуковых системах широкого применения обходятся достаточно дорого. Это, конечно, не относится к лабораторным образцам, так как преобразователи любого качества можно при необходимости получить в специализирующихся по них фирмам.

Действие аналого-цифровых преобразователей в принципе достаточно просто: в них происходит преобразование дискретизированных аналоговых сигналов в соответствующую последовательность двоичных чисел. Однако сделать это можно многими способами, включая линейную импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ДИКМ), дельта модуляцию (ДМ), адаптивную дельта модуляцию (АДМ), и другие методы.

АЦП – формирует код или число, которое ставится в соответствие некоторой аналоговой величине. В отсчетах аналогового сигнала получаются иррациональные числа бесконечной длительности, задачей АЦП ставится представление аналоговой величины в виде конечного числа.

Основные способы преобразования:

• Преобразование аналоговой величины в частоту;

• Метод пилообразного напряжения;

• Метод линейного интегрирования;

• Методы сравнения;

• Метод последовательного приближения;

• Параллельный метод;

• Модифицированный метод.

2.2.1 Основные понятия и определения

Вид сигнала.	ЦАП	АЦП
Аналоговый сигнал	Выходное напряжение или ток; полярная величина.	Входное напряжение; полярная величина.
Цифровой код	Входной сигнал параллельный или последовательный код; логические уровни; стробирование.	Параллельный или последовательный код; логические уровни; синхронизация.
	Аналоговый: +15В -15В Цифровой: +5В	+15В -15В +5В.
Сигналы управления	Стробирующий импульс	Команда преобразования; выходной сигнал состояния
Опорный сигнал	Внутренний или внешний; фиксированный или переменный.	Внутренний или внешний; фиксированной или переменной полярности

Аналоговый опорный сигнал – это высокостабильный сигнал напряжения.

Для питания АЦП и ЦАП подводится два источника питания цифровое и аналоговое, т.к. работа цифровых систем идет в импульсном режиме –помеха импульсная, а аналоговое питание –это гладкое питание, поэтому при соединении, в питание пойдет помеха.

У микросхемы две разных земли так как цепи земли у микросхемы от аналоговых и цифровых сигналов не должны соединятся.

Сигнал стробирование показывает, что на входе схемы готово слово, т.е. на входе стоят данные.

Команда преобразование дает состояние «готов», «не готов» слово на выходе.

Преобразователь работает с однополярными или биполярными цифровыми кодами, к первым относят прямой или обратный двоичный код или двоично-десятичный код(4 бита на каждый десятичный разряд), ко вторым двоичный код со смещением( с плавающей запятой); код с дополнением до единицы; с дополнением до двух и код Грея( изменяется не более одного разряда).