Ylinäytteistetyt A/D-muuntimet

Esitys aiheesta: "Ylinäytteistetyt A/D-muuntimet"— Esityksen transkriptio:

1 Ylinäytteistetyt A/D-muuntimet
Ylinäytteistys (Oversampling) Ylinäytteistyksen vaikutus anti-aliassuodattimen suunnitteluun Ylinäytteistyksen vaikutus resoluutioon 1-bittiset SD A/D-muuntimet Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

2 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset
Anti-alias suodatus Teoriassa signaali voidaan rekonstruoida, mikäli näytteistys tehdään Nyquistin taajuudella Ideaalinen toiminta vaatii kuitenkin ideaalisen anti-alias suodattimen Käytännössä signaalia on pakko ylinäytteistää, jotta suodatus on mahdollista -> Oversampling Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

3 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset
Suodatintyypeistä Erilaisilla suodatintyypeillä ja korkeilla asteluvuilla voidaan tehdä hyvinkin jyrkkiä suodattimia Haitat: Kalliita, paljon komponentteja, vaativat mahdollisesti erilliskomponenttien käyttöä, impulssivaste Piirit nykyään huomattavan nopeita -> Ylinäytteistetään kunnolla! Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

4 64-kertaisen ylinäytteistyksen etu
Esimerkkinä audio järjestelmän stereo A/D-muunnin (Crystal Semiconductors) Toiminta lähellä Nyquistin taajuutta vaatii 11 asteen Chebyshev suodattimen Sama vaimennus saavutetaan 64-kertaisella ylinäytteistyksellä yksinkertaisilla RC-lenkeillä Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

5 Ylinäytteistyksen vaikutus resoluutioon
Efektiivinen bittien lukmäärä verrannollinen SNR:ään Ylinäytteistys levittää kvantisointikohinan laajalle taajuuskaistalle Alipäästösuodatus poistaa kohinaa vaikuttamatta signaalikaistaan -> Resoluutio kasvaa SD modulaattori muokkaa kohinan spektriä Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

6 1-bittinen A/D-muunnin (SD)
Signaalia verrataan integraattorin jälkeen takaisin-kytkettyyn D/A muunnettuun signaaliin Jännite pisteessä B (keskiarvo) seuraa sisääntulevaa jännitettä -> Modulaattorista ulostuleva 1-bittinen bittivirta seuraa jännitettä Kasvava signaali generoi enemmän ykkösiä, laskeva signaali nollia Modulaattorissa oleva integraattori siirtää kvantisointikohinaa korkeammille taajuuksille Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

7 1-bittisen A/D-muuntimen osat
SD modulaattori Muodostaa signaaliin verrannollisen yksibittisen A/D-muunnoksen Muokkaa kvantisointikohinaa (siirtää korkeammille taajuuksille) Alipäästösuodattimena toimiva integraattori voidaan korvata myös kaistanpäästösuodattimella -> Häiriötön taajuusalue siirtyy Digitaalinen suodatin Alipäästösuodatus Desimaattori Pudottaa bittien määrää tekijällä M päästämällä lävitseen vain joka M:nnen bitin Informaatiota ei häviä, kunhan Nyquistin kriteeri täyttyy! Data ulos desimaattorista joko sarja- tai rinnakkaismuotoisena Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

8 Useampiasteiset modulaattorit
Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

9 Signaali/kohina-suhde
SNR paranee kasvattamalla ylinäytteistyssuhdetta (oversampling ratio) tai lisäämällä modulaatorien lukumäärää (asteluku) Muuntimesta ei kannata ottaa ulos bittejä enempää kuin tarvitaan (efektiivinen bittien lukumäärä). Ylimääräiset bitit sisältävät pelkkää kohinaa Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset

10 24-bittinen SD A/D-muunnin
Petri Kärhä 15/01/2019 Luento 9c: Signaalien datamuunnokset