1 / 18

P re chod od analó gového signálu k digit á ln emu.

P re chod od analó gového signálu k digit á ln emu. 2. prednáška. Typy signálov. Analógový signál. je spojitý v čase a v amplitúde môže nadobúdať nekonečný počet reálnych hodnôt amplitúd y. Diskrétny (v čase). je diskrétny v čase t=nT ( T – interval d i skretizácie)

arama
Download Presentation

P re chod od analó gového signálu k digit á ln emu.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Prechod od analógového signálu k digitálnemu. 2. prednáška

  2. Typy signálov Analógový signál • je spojitý v čase a v amplitúde • môže nadobúdať nekonečný počet reálnych hodnôt amplitúdy Diskrétny (v čase) • je diskrétny v čase t=nT (T – interval diskretizácie) • môže nadobúdať nekonečný počet hodnôt amplitúd

  3. Typy signálov Diskrétny (v čase aj amplitúde) • hodnoty amplitúdy nadobúdajú niektorú z konečného počtu hodnôt • sú akoby „zaokrúhlené“ Digitálny signál • slúži na reprezentáciu hodnôt diskrétneho signálu vyjadrených najčastejšie v binárnom tvare • slúži na prenos postupností „0“ a „1“

  4. Proces zmeny analógového signálu na digitálny 1. vzorkovanie 2. kvantovanie 3. kódovanie

  5. Td 5Td 4Td 3Td 2Td t [s] 1. krok - vzorkovanie • Vzorkovanie • odoberanie hodnôt analógového signálu v pravidelných časových okamihoch t = nTvz , n=0,1,2,3, ... • Tvz – diskretizačná perióda (perióda vzorkovania) • Fvz= 1/Tvz - frekvencia vzorkovania (sampling freq. Fs) • Fvz – vyjadruje počet vzoriek odobratých za 1s

  6. 1. krok - vzorkovanie Nyquistova podmienka Voľba Fvz Fvz> 2Fmax |A(f)| spektrum signálu f [Hz] Fmax

  7. 1. krok - vzorkovanie Vzorkovanie 1. druhu (PAM 1) • v časovej oblasti vzorkovací impulz „kopíruje“ tvar signálu • vo frekvenčnej oblasti nedochádza k skresleniu spektra pôvodného signálu • pri dodržaní podmienky pre voľbu Fvz je možné získať pôvodný signál pomocou DP filtra

  8. 1. krok - vzorkovanie Vzorkovanie 2. druhu (PAM 2) • v časovej oblasti vzorkovací impulz „drží“ hodnotu signálu • vo frekvenčnej oblasti dochádza k skresleniu spektra pôvodného signálu • skreslenie je tým menšie čím užší je vzorkovací impulz

  9. 1. krok - vzorkovanie • vzorkovanie 1. druhu je vhodnejšie z hľadiska realizácie vzorkovacích obvodov • v praxi sa používa vzork. 2. druhu kvôli následnému kroku – kvantovaniu • v praxi sa volí Fvz • Fvz = (1,05 až 1,2)*2fmax • vzhľadom na strmosť DP filtrov použitých na rekonštrukciu signálu Tvz

  10. 2. krok - kvantovanie Kvantovanie • Kvantovanie predstavuje diskretizáciu signálu v amplitúde • Kvantovaný signál môže nadobúdať iba jednu z konečného počtu hodnôt • Počet hodnôt je daný dynamickým rozsahom signálu a počtom bitov na vzorku • Predpokladajme, že x(t) (a teda aj xvz(t)) je ohraničenýzhora aj zdola • podľa vzťahu: xmin x(t) xmax Potom celý dynamický rozsah (DR) signálu (xmax- xmin) môžme rozdeliť na N kvantizačných úrovní N = 2n

  11. 2. krok - kvantovanie Lineárny kvantizátor • dynamický rozsah sa rozdelí na N rovnako vzdialených úrovní •  - veľkosť kvantizačného kroku ( =DR / N, N = 2n) • maximálna hodnota chyby kvantizácie je /2

  12. y 7Δ/2 011 5Δ/2 010 3Δ/2 001 Δ/2 000 x 2Δ 3Δ Δ 2. krok - kvantovanie • Prevodová charakteristika lin. kvantizátora • x – veľkosť vsup. vzorky, y – veľkosť kvantovanej vzorky • 8 kv. úrovní (3 bity), zobrazená je situácia pre kladné hodnoty vzoriek • 1. bit zľava znamienkový – určuje polaritu vzorky • situácia je obdobná pre záporné vzorky, zmení sa znamienkový bit

  13. 2. krok - kvantovanie Parametre lin. kvantizátora • Charakteristický parameter kvantizátora - SNRkv • Ps – stredný výkona signálu,Pkv – stredný výkon kvantizačného šumu • Ak uvažujeme jednotkovú záťaž (R=1Ω) na výstupe kvantizátora, dá sa dokázať,že • Ak uvažujeme dynamický rozsah signálu -4xef až +4xef (pre praktické účely postačujúci), platí: • t.j. zvýšenie n o 1 bit zvýši SNRkv o 6dB

  14. 2. krok - kvantovanie Nelineárne kvantovanie • dynamický rozsah sa rozdelí na N úrovní ale nieje konšt. • vzorky s nižšou amplitúdou sú kvantované presnejšie z dvoch dôvodov: • 1. sú početnejšie • 2. väčšou mierou prispievajú ku kvant. skresleniu • realizuje sa formou kompresie signálu v čase • používajúsa nelineárne funkcie A-zákon (EU), μ – zákon (USA, Japan) • umožňujú dosiahnuť porovnateľný SNR ako lineárny kvantizátor pri menšompočte úrovní a teda aj počte bitov na vzorku

  15. krivka sa zvykne aproximovať po úsekoch lineárnou krivkou • pre 8 bitové kvantovanie (iba kladná časť, pre zápornú platí to isté): • výstupná oblasť sa rozdelí na 8 rovnakých úsekov, ktoré delia vstupnú oblasť na 8 nerovnakých úsekov • v každom vstupnom úseku lineárne kvantujeme použijúc 4 bity (16 úrovní) • t.j. 8 * 16 = 128 úrovní, keď pridáme zápornú časť -> 256 = 28 • 1 bit udáva polaritu vzorky • 3 bity udávajú jeden z 8 segmentov, kde vzorka leží • 4 bity identifikujú kvantizačnú úroveň v danom segmente

  16. 3. krok - kódovanie Kódovanie • kvantovaným vzorkám sa priradzujú binárne hodnoty • priradzovanie môže byť rovnomerné alebo nie • častejšie vyskytujúcim sa vzorkám môžu byť priradené kratšie kódové slová – nerovnomerné kódy • Grayov kód – susedné vzorky sa líšia v jednom bite, minimalizuje sa tým vplyv chyby spôsobenej prenosom

  17. Pulzne kódová modulácia - PCM

  18. Koniec

More Related