Как аналоговый сигнал преобразовать в цифровой для телевизора


Как перейти с аналогового на цифровое ТВ — Новости на TJ

{"id":93256,"url":"http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv","title":"\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043a\u0446\u0438\u044f: \u041a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438 \u0441 \u0430\u043d\u0430\u043b\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043d\u0430 \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0435 \u0422\u0412","services":{"vkontakte":{"url":"http:\/\/vk.com\/share.php?url=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv&title=\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043a\u0446\u0438\u044f: \u041a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438 \u0441 \u0430\u043d\u0430\u043b\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043d\u0430 \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0435 \u0422\u0412","short_name":"VK","title":"\u0412\u041a\u043e\u043d\u0442\u0430\u043a\u0442\u0435","width":600,"height":450},"facebook":{"url":"http:\/\/www.facebook.com\/sharer\/sharer.php?u=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv","short_name":"FB","title":"Facebook","width":600,"height":450},"twitter":{"url":"http:\/\/twitter.com\/intent\/tweet?url=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv&text=\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043a\u0446\u0438\u044f: \u041a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438 \u0441 \u0430\u043d\u0430\u043b\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043d\u0430 \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0435 \u0422\u0412","short_name":"TW","title":"Twitter","width":600,"height":450},"telegram":{"url":"tg:\/\/msg_url?url=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv&text=\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043a\u0446\u0438\u044f: \u041a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438 \u0441 \u0430\u043d\u0430\u043b\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043d\u0430 \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0435 \u0422\u0412","short_name":"TG","title":"Telegram","width":600,"height":450},"odnoklassniki":{"url":"http:\/\/connect.ok.ru\/dk?st.cmd=WidgetSharePreview&service=odnoklassniki&st.shareUrl=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv","short_name":"OK","title":"\u041e\u0434\u043d\u043e\u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u043d\u0438\u043a\u0438","width":600,"height":450},"email":{"url":"mailto:?subject=\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043a\u0446\u0438\u044f: \u041a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438 \u0441 \u0430\u043d\u0430\u043b\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043d\u0430 \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0435 \u0422\u0412&body=http:\/\/tjournal.ru\/news\/93256-instrukciya-kak-pereyti-s-analogovogo-na-cifrovoe-tv","short_name":"Email","title":"\u041e\u0442\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0447\u0442\u0443","width":600,"height":450}},"isFavorited":false}

95 378 просмотров

Аналого-цифровое преобразование сигнала для начинающих / Хабр

Вступление

Темы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований являются достаточно важными в курсе электроники, поскольку большинство устройств, взаимодействующих с компьютером, имеют аналоговый вход/выход, а компьютер умеет обрабатывать исключительно цифровые сигналы. В этой статье я хочу поделиться с вами самыми основами таких преобразований.

Типы сигналов

Прежде чем разбираться в самих преобразованиях нужно знать, какие сигналы существуют. А их 3 типа:
  • Аналоговые
  • Дискретные
  • Цифровые

Аналоговые – это сигналы непрерывные во времени, они определены во все моменты времени.
Дискретные – это сигналы представленные последовательностью отсчётов, т.е. значениями сигналов в дискретные моменты времени.
Цифровые – это сигналы дискретные во времени (или в пространстве) и квантованные по уровню. Вычислительные процедуры в компьютере выполняются именно в цифровых сигналах.

Для того, что бы компьютер мог выполнить обработку сигнала необходимо выполнить преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую.
После обработки выполняется обратное преобразование, поскольку большинство бытовых устройств управляются аналоговыми сигналами.

Структурная схема цифровой обработки сигнала в общем виде выглядит следующим образом:

Аналого-цифровое преобразование сигнала

Аналого-цифровое преобразование сигнала включает в себя два этапа:
  1. Дискретизация сигнала (во времени или пространстве)
  2. Квантование по уровню

На этапе дискретизации берутся отсчёты сигнала с некоторым периодом дискретизации (Т).
Частоту дискретизации можно определить по формуле

Процесс получения отсчёта входного сигнала должен занимать очень малую часть периода дискретизации, что бы снизить динамические ошибки преобразования, обусловленные изменением сигнала за время снятия отсчёта.

Частота дискретизации выбирается из теоремы Котельникова. В ней утверждается, что для того что бы по отсчётам сигнала можно было бы сколь угодно точно восстановить непрерывный сигнал необходимо что бы частота дискретизации не менее чем в два раза превосходила верхнюю частоту спектра дискретизируемого сигнала.

Любой сигнал имеет своё спектральное представление. Любое представление сигнала – это представление в виде суммы (или интеграла) гармонических составляющих (синусоид и косинусоид), различных частот взятых с определёнными весовыми коэффициентами (имеющими определённую амплитуду)
Для периодических сигналов это сумма, для непериодический – интеграл.
Переход к спектру сигнала осуществляется с помощью прямого преобразования Фурье.

Рассмотрим переход к спектральному представлению в виде периодической функции:

Как известно периодическая функция удовлетворяющая условию Дирихле может быть представлена рядом гармонических функций.

По формуле Эйлера любое выражение можно представить в виде
— частота первой гармоники

— частота n-ой гармоники

— круговая частота n-ой гармоники

— комплексная амплитуда гармоники, где — фазовый спектр.

Совокупность амплитуд гармоник ряда Фурье называется амплитудным спектром, а совокупность их фаз называется фазовым спектром.

Пример спектра:

Для непериодический функции , а тогда заменяется непрерывно изменяющейся частотой => сумма заменяется интегралом.

Прямое преобразование Фурье для непериодического сигнала

Таким образом спектр непериодической функции представляется суммой бесконечного количества гармонических колебаний, частоты которых расположены бесконечно близко друг к другу.

Квантование сигнала по уровню

Количество уровней квантования определяется по формуле
n — количество разрядов
N — уровень квантования

Выбор количества уровней квантования сигналов производится на основе компромиссного подхода, учитывающего с одной стороны необходимость достаточно точного представления сигнала, что требует большого числа уровней квантования, а с другой стороны количество уровней квантования должно быть меньше, что бы разрядность кода была минимальной.

На этом я закончу свою статью, что бы не перегружать читателя лишней информацией. Удачи в начинаниях!

VGA to HDMI - современное аналого-цифровое конвертирование

Преобразование VGA to HDMI аналоговых видеосигналов VGA в цифровые телевизионные сигналы HDMI


VGA to HDMI — полное руководство о том, как добиться наилучшего преобразования аналоговых видеосигналов VGA в цифровые телевизионные сигналы HDMI. Для людей, которые плохо знакомы со всеми новыми входными и выходными коннекторами, это может быть довольно запутанным. Вы можете столкнуться с ситуациями, требующими хороших знаний технологии отображения. Ваши видеосигналы могут быть адаптированы в обоих направлениях между VGA to HDMI, но полезно знать о различных ограничениях и разности в стоимости самих компонентов, которые идут с каждым элементом соединения.

Это руководство поможет вам лучше понять определенные ситуации подключения, например, подключение VGA к HDMI. Мы поможем вам лучше понять разницу между VGA и HDMI, различные направления их использования, а также наиболее эффективные способы подключения различных типов технологий наилучшим рентабельным и эффективным способом:

Прежде чем перейти к каким-либо методам преобразования, вам необходимо сначала понять, что означает VGA и HDMI. VGA расшифровывается как «Video Graphic Array». В предыдущие годы VGA стал основным невысоким знаменателем для каждой компьютерной графической системы. Между тем, HDMI означает «Мультимедийный интерфейс высокой четкости». Это теперь он более распространенный интерфейс, который работает для цифровой передачи аудио и видеосигналов с использованием HDMI-совместимого источника.

Между источниками HDMI и VGA есть два основных отличительных признака. Первое отличие заключается в типе интерфейса: VGA — аналоговый, а HDMI — цифровой. Во-вторых, VGA обеспечивает только передачу видео, тогда как HDMI включает передачу как аудио, так и видео. Из-за этих различий вам понадобится не только кабель для подключения устройства HDMI к устройству VGA, но и для правильного преобразования, вам также потребуется адаптер.

При этом приятно знать, что эти адаптеры компактны и очень дешевы, большинство из них стоят в среднем около 20 $. Как правило, устройства с интерфейсом VGA обеспечивают более низкое разрешение видео по сравнению с более новыми устройствами HDMI. ПК, использующие интерфейс VGA, должны работать с более низким разрешением видео из-за ограничений видеокарты. Что касается предыдущих дисплеев, использующих интерфейс VGA, у пользователей обычно есть проблема с разрешением экрана.

Может ли подключение аналогового разъема к цифровому передавать звук?

Я думаю, можно с уверенностью сказать, что теперь вы знаете, что интерфейсы VGA не способны передавать аудиосигнал. Это также подходит для ситуаций, когда VGA конвертируется в HDMI, хотя HDMI и обеспечивает аудио. Чтобы использовать поддержку аудио в таких случаях, вам понадобится отдельный кабель, который действует как аудиоканал. Обычно ПК или телевизор поставляется с базовым 3,5-мм аудиопортом.

Он напоминает обычный разъем для наушников, а в ноутбуках и компьютерах это основной порт для наушников. Иногда ваш телевизор также может иметь аудиопорт и порт HDMI только для точного подключения вашего компьютера, который использует не HDMI интерфейс (например, VGA или DVI). В этих ситуациях вам повезло, поскольку вам потребуется только аудиокабель 3,5 мм без какой-либо другой технологии преобразования.

Иногда встречаются аудиовходы в устройствах, известных как разъемы RCA. Эти аудиоразъемы также можно назвать компонентными для подключения аудио. Тем не менее, обычный человек сможет легче распознать их как цветные порты в телевизоре: красный, желтый и белый. Видео передается с использованием желтого порта, а белый и красный RCA-порты предназначены для передачи аудиосигнала.

Если для воспроизведения звука на вашем ТВ-мониторе требуется RCA, тоесть только красный и белый, вы должны получить доступный 3,5-мм аудиопорт для преобразователя устройства RCA.

Совершенно очевидно, что много технических моментов должно происходить одновременно, чтобы преобразовать сигнал VGA to HDMI. Эти вещи обычно включают в себя соединение этих двух интерфейсов. Чтобы это произошло, важно передать сигнал VGA с помощью преобразователя, который отправит аналоговый сигнал VGA вместе со звуком вашего стерео, чтобы преобразовать их в цифровую передачу. Затем они будут переданы для подключения к монитору через кабель с разъемом HDMI.

Преобразователи регистрируют аналоговые сигналы, которые поступают на них с компьютера или любого другого устройства, а затем преобразуют эти сигналы в цифровые, чтобы монитор HDMI мог их прочитать. Этот процесс происходит без каких-либо явных разрывов или ввода, поэтому все, что вам нужно сделать, это подключить устройства. В то время как между устройством и конвертором происходят преобразования между двумя различными сигналами, видеоизображения одновременно подгоняются в соответствии с размером и форматом вашего монитора.

Большая часть масштабирования конвертера также позволяет учитывать изменения разрешения изображения для широкоэкранных мониторов. Тем не менее, вы должны знать, выбирая один из этих продуктов, чтобы убедиться, что преобразователь имеет необходимые входные разъемы, которые вам понадобятся.

Некоторые преобразователи VGA to HDMI могут также поставляться с так называемым композитным видеовходом, в основном с круглым желтым разъемом RCA. Другие поставляются с ранее обсужденным композитным трехцветным разъемом RCA. В любом случае, оба будут пытаться перейти на цифровой сигнал HDMI. Хотя эти устройства ввода не являются «VGA», они все еще широко известны как преобразователи VGA в HDMI. Большинство типичных преобразователей такого типа могут отличаться, при этом основные отличия заключаются в следующем:

  1. Тип разъема, который принимается, который может быть VGA, композитный, компонентный или S-видео)
  2. Принятая базовая резолюция
  3. С каким форматным соотношением может работать конвертер (обычный 4: 3 или широкоэкранный 16: 9)
  4. Предоставление любого дополнительного переключателя, который позволит пользователям работать с несколькими входами (при этом наличие нескольких входов технически не означает, что вы можете переключаться между ними)
  5. Предоставление любого выходного разъема DVI (HDMI и DVI имеют сходные характеристики видеосигнала с отсутствием звука, в отдельном пакете разъемов)
  6. Разрешение выхода, которое может быть 480p, 720p и 1080p
  7. Источники питания
  8. Возможность подключения цифрового аудио TOSLINK
  9. Настройки конвертера, которые могут варьироваться между автоматическим, ручным или даже автоматическим, а также ручным переключением.

Выход VGA на HDMI с поддержкой аудио

Поскольку конвертер не обеспечивает аудио, вам потребуется дополнительная поддержка. Вот тут-то и аудио адаптер. Вы можете найти несколько вариантов или пакетов конвертеров, которые поставляются с аудиоадаптерами, подходящими для вашего ПК, телевизора или ноутбука.

Они обычно недороги и могут хорошо работать с большинством старых устройств. Тем не менее, вы должны убедиться, что кабели и адаптеры совместимы с вашими портами и системными требованиями.

Как подключить VGA-выход к HDMI?

Теперь, когда мы знаем о различных интерфейсах и их методах подключения и преобразования, пришло время начать основную задачу. Подключить старый интерфейс VGA к любому монитору или телевизору с помощью устройства HDMI очень просто, но вам придется приобрести дополнительно некоторые компоненты, если у вас их нет:

  • Шаг 1: Приобрести любой выход VGA на конвертер HDMI.
  • Шаг 2. Найдите кабель VGA, который обычно поставляется с любым компьютером.
  • Шаг 3. Подключите кабель VGA к выходу VGA компьютера.
  • Шаг 4: Подключите оставшуюся сторону вашего кабеля VGA к входу VGA блока преобразователя.
  • Шаг 5: Подключите выход HDMI к вашему конвертеру.
  • Шаг 6: Подключите входную часть кабеля HDMI к телевизору или монитору компьютера.
  • Шаг 7. После включения компьютера и устройства HD вы сможете отображать компьютерное видео на устройстве HD.

Выход VGA на кабель HDMI

Первым компонентом системы преобразования является кабель преобразователя. Важно отметить, что для преобразования источника VGA to HDMI и наоборот, ваш преобразователь должен быть активным устройством по сравнению с пассивным. Это означает, что один компонент будет обеспечивать пассивное преобразование без каких-либо переключений между направлениями. Теперь, нужно разобраться с выходом VGA на кабель HDMI. Этот тип преобразователя не сможет подключить систему VGA к системе HDMI, поскольку источники VGA получают аналоговые сигналы, в отличие от источников HDMI, принимающих цифровые.

Использование кабеля для передачи вызовет только пассивное соединение, так как любое устройство не будет читать сигналы. Вот поэтому вам требуется фактическое преобразование, чтобы разрешить соединение между системами. Тем не менее, кабель может быть использован с соответствующим адаптером, чтобы получить необходимые преобразования. Эти кабели также очень дешевы и просты в подключении. Несмотря на это, конвертеры, как правило, более идеальны, поскольку они выполняют весь активный процесс.

Выход VGA на адаптер HDMI

Другой способ подключить старое устройство ПК к входу HDMI на мониторе или телевизоре — использовать адаптер. Если ваш компьютер оснащен только выходом VGA, вам потребуется конвертер. Чтобы использовать конвертер, вам обязательно нужен кабель VGA-VGA (штекерные разъемы_ вместе с аудиокабелем. Используйте стерео мини-RCA или RCA-RCA (оба разъема — штекер), что зависит от выходного сигнала, получаемого от звуковой карты.

Очевидно, что вам также понадобится кабель HDMI для подключения адаптера VGA-выхода к HDMI и HD-устройству. Если компьютер использует выход DVI, вам потребуется кабель DVI-HDMI, или же вы можете приобрести адаптер DVI-HDMI вместе с обычным кабелем HDMI. Если у кого-то есть ноутбук, который как правило не имеет выхода HDMI, в этом случае параметры обычно более ограничены, так как вы не можете переключать видеокарту.

Даже если бы это было возможно, вы все равно не смогли бы включить выход HDMI в корпус вашего ноутбука. В конце концов, единственные варианты, которые у вас есть, — это приобрести конвертер, как мы уже обсуждали ранее, или купить более современный ноутбук.

HDMI женский к VGA мужскому

Выход HDMI в VGA конвертер, обычно является недорогим кабелем. Он способен передавать сигнал HDMI с устройства на интерфейс VGA на гораздо более старом дисплее. Поскольку со временем VGA становится все более редким компонентом, вам следует использовать этот вариант подключения только в качестве крайней меры. Вы должны помнить, что кабель HDMI может передавать аудио и видео сигналы по одному кабелю, а кабели VGA способны передавать только видеосигнал.

Если вы хотите иметь как аудио, так и видео, вам необходимо приобрести конвертер, который поставляется с кабелем VGA, а также отдельный аудиокабель или устройство USB, которое поддерживает аудио. Процесс очень похож на преобразование выхода VGA to HDMI.

Теперь вот будет немного сложнее. Вы можете выбрать между HDMI мужского типа и VGA-конвертерами женского или наоборот. Это определенно будет звучать очень запутанно для любого новичка в мире технологий. Тем не менее, нет необходимости беспокоиться. Разница между женским и мужским разъемом довольно проста.

Штекерные кабели или устройства обычно имеют выступающий стержень, вы должны добавить его во входной разъем. Устройства с коннекторами женского типа оснащены вставными отверстиями, которые предназначены для установки штыревых контактов. Единственное исключение из правила — DC Jack. В этом случае розетка поставляется со штырьком, в то время как линия идет с отверстием.

В зависимости от портов и приемников вашего устройства, вы можете выбрать любой из преобразователей. Функция остается прежней. Это только указывает на тип кабеля или ввода, который у вас есть.

Конвертер mini HDMI в VGA является простым устройством, которое может конвертировать HDMI в VGA. Это позволяет использовать его с любым проектором VGA или монитором VGA. Подобно обычным преобразователям, данная конструкция не требует источника питания и использует базовую технику готовности к игре.

Конвертер такого типа идеально подходит для ноутбуков или ПК, которым требуется небольшое расстояние соединения. Он прост в подключении, прост в использовании и удобен для простых преобразований систем. Эти кабели также снизили риск повреждения при более коротких соединениях.

Заключение

В заключение нужно отметить, выход VGA в преобразователи HDMI является позитивным фактором в современном цифровом мире. В настоящее время вы можете найти большое количество различных электронных приборов, которые могут поставляться с любым портом. Таким образом, преобразователи могут помочь вам передавать сигналы без каких-либо хлопот или проблем с подключением.

Некоторые полезные советы и приемы, которые следует помнить, включают в себя постоянную настройку разрешения изображения вашего телевизора. Это позволит вашему конвертеру работать эффективно. Свяжитесь с соответствующими специалистами и экспертами в случае возникновения каких-либо проблем.

Что ж, надеюсь, это подробное руководство предоставило вам лучшее понимание цифрового мира. Если вы ищете какие-нибудь медиа-игры для дома или быстрые решения на работе в ИТ-отделе для конвертации, эта статья должна вам помочь с выбором лучших решений и вариантов.

Как перевести телевизор на цифровое телевидение с аналогового

В 2019 году по всей стране завершится переход с аналогового вещания на цифровое. Это позволит всем жителям России смотреть любимые телепередачи в отличном качестве изображения и звучания. Появится возможность смотреть больше бесплатных телеканалов.

Что делать, если сломался телевизор? Обратитесь в сервисный центр «Аккуратный дом», профессиональные мастера которого производят ремонт телевизоров на дому в удобное для клиента время с 8:00 до 23:00. Оставить заявку можно по телефону 8(495)228-33-48 в любой день недели, включая выходные и праздничные дни.

На каких приборах можно смотреть цифровые каналы

Основным прибором для просмотра телепередач остается телевизор. Какой телеприемник подойдет для просмотра digital ТВ? Ответим сразу, любой. Но у разных типов техники есть свои особенности:

  • Модели, выпущенные после 2013 года, по умолчанию подходят для приема диджитал сигналов. Они изготовлены по стандарту DVB-T2, в корпус которых уже вмонтирован ресивер для декодировки сигнала.
  • Современные аппараты до 2013 года выпуска. Чтобы определить, имеет ли он возможность принимать digital поток, внимательно ознакомьтесь с инструкцией. В ней должно быть указано, что поддерживается DVB-T2 формат. Если подобная информация отсутствует, то вам придется обзавестись специальной приставкой к ТВ.
  • Старый кинескопный приемник. Такой аппарат, конечно же, самостоятельно не может принимать цифровой поток. Для него потребуется приобрести приставку.

Какое оборудование необходимо для цифрового TV

Чтобы ответить на вопрос, как перевести телевизор на цифровое телевидение, сначала следует знать, какое для этого потребуется дополнительное оборудование. Если аппарат современный и в нем встроен ресивер, траты будут минимальными.

Вам понадобится:

  • Антенна. Ели вы живете в многоквартирном доме с общей телеантенной, узнайте у управляющей компании или соседей, принимает ли она digital поток. Если у вас подключено кабельное ТВ или спутниковая тарелка, антенна вам не понадобится.
  • Приставка. Другое ее название тюнер или ресивер. Она нужна для декодировки сигнала. Это самая дорогая часть диджитал телесистемы, но, если телевизор не поддерживает DVB-T2 формат, без нее не обойтись.
  • Кабели. Для подключения более старых моделей телеприемников можно воспользоваться RCA-тюльпаном или входом Scart. Если прибор более современный, то лучше приобрести HDMI-кабель.

Порядок действий при подключении digital вещания

Прежде чем узнать, как перевести телевизор с аналогового на цифровое, определите, надо ли вам покупать ресивер или ваша модель оборудована им изначально.

Настраивать телеприемник LG, Samsung, Sony, Philips или др. можно самостоятельно. Для этого действуйте по следующей схеме:

  • Установите антенну. Можно воспользоваться обычной комнатной. Но при этом учитывайте удаленность телевизионной вышки и наличия других естественных преград, влияющих на качество сигнала. Если вышка далеко, лучше установить уличную тарелку. При установке направляйте ее на телевышку, так сигнал будет более качественным.
  • Подключите антенну с помощью специального кабеля. При этом помните, если он оборудован встроенным тюнером, устройство подключается непосредственно в приемник. Если прибор работает с приставкой, ее следует подключать к тюнеру.
  • Найдите нужные каналы. Самым простым способом будет воспользоваться автоматическим поиском. Для включения этой функции воспользуйтесь инструкцией к своему телевизору, т. к. у разных брендов автоматический поиск запускается по-разному. Можно найти каналы вручную, тогда изображение будет более четким.

Основные отличия аналогового и digital вещания

Особенностью аналогового сигнала является его непрерывность во времени. Передается он на радиочастотах от эфирных станций. Второй особенностью является то, что один канал занимает полностью одну частоту. Такие сигналы легко подвергаются физическим помехам и зависят от:

  • Геомагнитного поля.
  • Климатических условий.
  • Условий ландшафта.
  • Удаленности телевышки.
  • Погодных явлений.

Все это негативно влияет на качество итогового изображения.

Диджитал телевещание отличается способом передачи. Вся исходящая информация подвергается предварительному кодированию в двоичном коде. Далее она передается в таком виде на приемник, раскодируется и выводится на кран. При этом способе передачи на одной частоте можно передавать уже целый пул телеканалов и при этом сохранять отличную картинку и звук. К преимуществам настройки digital телевидения можно отнести:

  • Высокое качество видео и звука.
  • Устойчивость к помехам.
  • Просмотр большего количества телевизионных каналов.
  • Возможность остановки и записи понравившейся телепередачи.

Объем одного пула телеканалов, передаваемых провайдером, называется мультиплекс. Предполагается, что россияне смогут использовать 2 мультиплекса бесплатных каналов.

Конвертер видео сигнала, зачем он и как его использовать

 

 

Конвертер видео сигнала может пригодится в самих неожиданных случаях.

Интересно, в каких таких случаях мне понадобится конвертер видео сигнала?

По большому, он вроде и не нужен, но имеются всякие варианты когда без него не как.

Рассмотрим такие случая.

Композитные «тюльпаны» к телевизору с HDMI.

Конвертер видео сигнала пригодится если вам нужно подключить устройство на котором есть только «тюльпаны». Например, старая видеокамера, система видео наблюдения, или игровая консоль и т. п. А надо ети устройства подключить к современному монитору или телевизору c HDMI портом.

Устройство позволяющее конвертировать аналоговый аудио/видео сигнал с интерфейса AV в цифровой, HDMI. На корпусе есть переключатель выходного разрешения для HDMI: 720p или 1080p. В этом устройстве имеется чип, который производит преобразование аналогового сигнала в цифровой. Как заявляет производитель — без потерь качества при конвертации.

Устройство имеет компактный размер (66x55x20 mm), так что его легко спрятать за телевизором. Питается конвертер от любого USB порта (на медиа плеере, компьютере, телевизоре и т. д.), соответствующий кабель в комплекте имеется.

Поддерживаемые выходные разрешения HDMI:
— 720p/60Hz, 1080p/60Hz
Поддерживаемые входные стандарты:
— PAL, NTSC3.58, NTSC4.43, SECAM, PAL/M, PAL/N
Габариты: 66x55x20 mm
Вес: 40g
Питание: 5V USB
Интерфейс HDMI, AV
Комплектация: miniUSB кабель

Другой вариант, когда все наоборот.

Конвертер видео сигнала позволяющее конвертировать цифровой аудио/видеосигнал с интерфейса HDMI, в аналоговый.

А это, Друзья, для передачи сигнала по композитным «тюльпанам» (RCA). Такой конвертер пригодится если вам нужно подключить медиа плеер, компьютер, планшет, игровую консоль, систему видео наблюдения и прочие современные устройства с HDMI портом, к старому телевизору, в котором нет HDMI, а имеются только RCA тюльпаны (композитный вход).

В этом устройстве имеется чип, который производит преобразование цифрового сигнала HDMI в аналоговый композитный видеоразъём и на стерео-тюльпаны. Устройство имеет компактный размер (66x55x20 mm), так что его легко спрятать за телевизором.

Питается конвертер от любого USB порта (на медиа плеере, компьютере, телевизоре и т. д.), соответствующий кабель в комплекте имеется. Имеется переключатель выбора телевизионной системы PAL/NTSC.

Поддерживаемые входные разрешения HDMI:
— 640×[email protected]
— 480i, 480p, 576i, 576p
— 720p, 1080i, [email protected]/60Hz
Поддерживаемые выходные разрешения AV:
— 480i, 576i
Интерфейс HDMI 1.3
Комплектация: miniUSB кабель

Удачи, Друзья!

 

Распространите эту статью без промедления! СПАСИБО!

Конвертеры видеосигнала AverMedia Video Converter ET110, ET111, ET113

Данный тип оборудования довольно трудно отнести к какому-то конкретному разряду аппаратуры. Кстати, именно поэтому рассматриваемые здесь конвертеры очень непросто отыскать в известных онлайн-маркетах: непонятно, в какой категории товара вести поиск — среди устройств захвата, среди тюнеров или среди конвертеров? В то же время, эти устройства ближе всех подходят под категорию конвертеров, поскольку единственная их задача — это именно преобразование одного типа сигнала в другой. А уж каким образом можно будет использовать устройства — дело сугубо личное, и зависит от задач и умений пользователя.

Конструкция и технические характеристики

Рассматриваемые конвертеры поставляются в одинаковых блистер-упаковках, и с первого взгляда ничем не отличаются друг от друга. Лишь неприметная надпись-обозначение модели поможет разобраться, какой именно перед вами конвертер.

Другое дело — обратная сторона упаковки. Тут и читать ничего не требуется, достаточно взглянуть на разъемы, виднеющиеся под прозрачной упаковкой.

Первое устройство, с обозначением модели ET110, предназначено для конвертации стандартного компьютерного RGB-сигнала, поступающего через интерфейс VGA (15-контактный разъем, называемый иначе D-sub) в стандартный на сегодня цифровой сигнал с направлением по HDMI-разъему. Видеовыходы D-sub имеются в видеокартах персональных компьютеров, ноутбуков, иных устройств генерации видеосигнала.

Второй конвертер, ET111, занят преобразованием древнего композитного сигнала в цифровой, который также выводится через порт HDMI. Такими «тюльпанами» снабжался абсолютно каждый видеомагнитофон, игровая приставка или видеокамера прежних поколений.

Наконец, третий конвертер, с индексом ET113 (интересно, а почему не 112?), как видно по его разъемам, оцифровывает компонентный YPbPr-сигнал, идущий по обычным коаксиальным кабелям с «тюльпанными» разъемами. Такие видеовыходы имеются у игровых приставок, некоторых видеомагнитофонов и медиаплееров, даже современных.

Корпуса устройств изготовлены из пластика и состоят из двух половинок, накрепко сцепленных защелками. Для того, чтобы узнать расположение этих защелок, нам пришлось изрядно покорежить корпус одного из конвертеров. И все-таки разобрать аппараты удалось. Конструкция их оказалась чрезвычайно похожей, что и неудивительно, если учесть тот факт, что основной электронный компонент, оцифровывающий видео — это одна и та же микросхема производства Silicon Image.

Наши устройства не являются банальными переходниками с перепаянными сквозными выходами, это вполне самостоятельные устройства, электроника которых работает по активной схеме, то есть требует питания. Для этого у каждого из рассматриваемых конвертеров имеется еще один «хвостик» — стандартный USB, который следует подключить к USB-порту телевизора или иного устройства. В крайней случае подойдет и обычная пятивольтовая батарея, так называемый powerbank, которых нынче расплодилось в избытке.

Основные технические характеристики конвертеров приведены в следующей таблице:

ИнтерфейсET110ET111ET113
Вход
Питание USB 2.0
ВидеовходD-sub 15 pin VGA кабелькомпозитный («тюльпан»)компонентный («тюльпаны»)
Аудиовходаналоговый джек 3,5 мманалоговый стерео (L/R, «тюльпаны»)аналоговый стерео (L/R, «тюльпаны»)
Входное разрешение
Выход
Максимальное разрешениеHDMI тип A, до 1080p60 или UXGA (1200×1600)
Прочие характеристики
Температура эксплуатацииот 0 до +40 °C
Наличие индикаторовиндикатор питания
Размеры102×33×16 мм
Масса (с разъемами)91 г65 г76 г

Эти и прочие сведения можно увидеть на страничке продуктов.

Подключение и эксплуатация

Из внешнего и тем более технического описания устройств становится совершенно понятно, каким образом следует подключать конвертеры. Тем не менее приведем здесь схемы типовых применений аппаратов.

Как можно видеть, в каждой из схем конечным пунктом является цифровой телевизор или проектор. Но возникает вопрос: любой современный проектор или телевизор — за редчайшими исключениями — обязательно оснащен всеми видеовходами, как цифровым, так и различными аналоговыми, включая даже «компьютерный» D-sub. Из устройств отображения информации, лишенных аналоговых входов, автор может вспомнить разве что какие-то узкоспециализированные мониторы, навроде тех, которые устанавливаются на «башмак» видеокамер или фотоаппаратов. Что же мешает обычному пользователю подключить старый видеомагнитофон или ноутбук к современному телевизору напрямую, через имеющиеся в комплекте телевизора кабели, переходники? По какой причине он выберет подключение через отдельное обособленное устройство, которому, к тому же, еще и питание подавай?

За обычного пользователя ничего сказать не имеем, а вот с пользователем «необычным» все обстоит не так просто. Специфика раздела «Цифровое видео», в котором опубликована данная статья, требует вспомнить об устройствах захвата. Здесь-то и начинаются настоящие сложности: устройства захвата видео подразделяются не только на аппаратные или программные, стационарные или портативные. Одной из главных отличительных особенностей любого устройства захвата является тип сигнала, который это устройство в состоянии принять и преобразовать. Отыскать универсальное устройство, имеющее все необходимые входы и поддерживающее все возможные видеостандарты, чрезвычайно трудно. Особенно сейчас, когда устройства захвата оснащаются одним-единственным входом. И это, конечно же, HDMI. Таким образом, имея одно устройство захвата HDMI-сигнала и несколько разностандартных конвертеров, приводящих любое видео в цифровой стандарт, пользователь будет иметь возможность оцифровки абсолютно любого источника — VHS-магнитофона или камеры, игровой приставки прежних поколений, плеера Blu-ray или медиаплеера, ноутбука, старого персонального компьютера и так далее, вплоть до аппарата ультразвуковой диагностики.

Но достаточно теории, хотелось бы рассмотреть те немногие аспекты, которые вообще возможно здесь изучить. И первый из них, самый важный, касается задержки при обработке и передаче сигнала. Ведь рассматриваемые конвертеры могут быть использованы в качестве переходников между игровой приставкой и каким-то устройством отображения видеосигнала (телевизором, проектором). А какой фактор важен в игре, например в шутере или гонках и прочих симуляторах? Конечно, реакция игрока.

Играть мы не станем, играет пусть довольный потребитель, мы же вычислим задержку, которая, возможно, имеется при передаче сигнала. Рассматриваемые конвертеры работают по активной схеме, здесь любой входящий сигнал проходит полную обработку, конвертируясь в другой стандарт на лету. А на это, даже теоретически, требуется время.

Для начала соберем этакий спонтанный стенд для проведения теста. Подключим к телевизору ноутбук, используя его VGA(D-sub)-видеовыход, а в качестве конвертера сигнала задействуем устройство ET110. Именно по такой схеме, которая приведена выше в первом же примере. В результате ноутбук получил второй экран, куда выводится та же информация, что отображается на основном дисплее. Теперь запустим на ноутбуке воспроизведение специального видеоролика, имеющего частоту 60 кадров в секунду. Здесь, в ролике, находится вращающаяся стрелка, делающая один оборот в секунду, а также двигающийся по верхней шкале прямоугольник, который пробегает свой путь также за одну секунду. Остается провести видеосъемку получившегося тестового стенда, причем видеосъемка будет вестись с той же частотой 60 кадров в секунду. Вот и результат:

В данном ролике отчетливо видно, что задержка сигнала составляет 7 секторов из 60, то есть около 1/10 доли секунды. Много это или мало, не знаем — игровыми приставками никогда не увлекались. Однако в гонках, которые были запущены на большом экране с этого же ноутбука через данный конвертер, такая задержка никак не ощущалась. Возможно, мастера онлайн-шутеров и сумеют заметить какой-то раздражающий их лаг, но, честно говоря, не очень в это верится.

Следующий вопрос, он же заключительный в изучении таких простых (но в то же время сложных) устройств — это сохранение детализации при перекодировании сигнала. Устройство ET111, которое оцифровывает композитное видео, в этом плане изучать бесполезно. Ни о какой там детализации не может быть даже речи — этот древний стандарт слишком нещадно поступает с видеосигналом, в котором и пиксель неквадратный, и соотношение сторон кадра «неправильное», оверскан-области, не видимые на «трубочных» телевизорах, да еще и интерлейс приснопамятный, который вдвое снижает детализацию по вертикали. Пользуясь представившейся возможностью, мы произвели захват нескольких старинных VHS-кассет, подключив к композитному видеовыходу магнитофона конвертер ET111, и пустив сигнал в устройство захвата с единственным HDMI-входом. Качество (точнее, то, что может предоставить VHS) оказалось вполне на высоте, ничуть не хуже, чем во время прямого просмотра с магнитофона на телевизоре.

А вот остальные два устройства вполне даже интересно поизучать с точки зрения детализации — действительно ли данные конвертеры не шулерствуют с сигналом, не ужимают его, к примеру, в два раза, обрабатывая, и впоследствии растягивая до Full HD?

Проверить это предположение проще всего с помощью воспроизведения специального тестового видеофайла с последующим захватом видеопотока. В случае с ET110 воспроизводить файл будет ноутбук, а сигнал выведен черед его VGA-выход, пропущен через конвертер, и подан в устройство захвата. Во втором случае источником будет служить медиаплеер, оснащенный компонентными видеовыходами. Тестовый видеофайл содержит множество линий толщиной в один пиксель, которые расположены на таком же расстоянии друг от друга. Результаты захвата можно увидеть ниже.

HDMI (оригинал)ET110 D-SubET113 Component

Разная яркость кадров объясняется разным диапазоном видеовыходов (ноутбук имеет «компьютерный» диапазон яркости), а разную четкость объяснить также нетрудно: мы помним, что входящий в конвертер видеосигнал проходит полную обработку — вот они, результаты данной обработки, на стоп-кадрах.

Выводы

В каких же целях предполагается использовать эти недорогие устройства, являющиеся полноценными конвертерами аналогового сигнала различных форматов в один цифровой, поддерживаемый всеми без исключения современными устройствами отображения? Как уже говорилось, они могут потребоваться в случае отсутствия у телевизора нужного входа. Или даже в таких банальных ситуациях, как отсутствие необходимых переходников (один из телевизоров автора был получен в ограниченной комплектации, в результате чего все его аналоговые входы оказались недоступны по причине отсутствия специальных фирменных переходников).

Но все же вариант с захватом видеосигнала, имеющего самые разные стандарты, видится более убедительным. И даже предпочтительным, если учесть немалую стоимость разномастных устройств захвата. Конечно, идеальным выходом, который устроит всех, оказался бы конвертер сигнала, подобный одному из рассматриваемых, только имеющий сразу три типа входных разъемов — и VGA, и композитный, и компонентный. Но такое решение, видимо, совсем не входит в планы маркетологов.

Как мне преобразовать аналоговый в цифровой? (с иллюстрациями)

В США давно было принято решение о прекращении телевизионного вещания с аналоговыми сигналами. В 2009 году вещание изменилось, и теперь информация о программах передается в цифровом виде. Это заставило многих задуматься о том, как преобразовать аналоговый в цифровой, поскольку многие люди не хотели покупать новый цифровой телевизор или не могли позволить себе его сразу. На самом деле существует несколько методов, с помощью которых люди могут этого добиться.

Сигналы под открытым небом теперь являются цифровыми и должны быть преобразованы для аналогового просмотра.

Большинство людей, озабоченных преобразованием аналогового сигнала в цифровой, не имеют цифрового кабельного или спутникового телевидения. У подписчиков большинства кабельных или спутниковых компаний может быть самый простой путь, потому что многие люди получают коробку преобразования вместе с подпиской или платят несколько долларов в месяц за эту услугу преобразования.К телевизору прилагается небольшая коробка, которая преобразует его способность понимать цифровые сигналы. Обычно нет необходимости выходить и покупать что-либо, что сделает этот переход, и люди могут поговорить со своим провайдером кабельного телевидения о том, что именно необходимо. Тем, кто уже получал довольно продвинутые кабельные услуги через коробку, подключенную к телевизору, может вообще не потребоваться оборудование для преобразования.

Сигнал цифрового телевидения обычно может достигать установленных антенн на расстоянии до 70 миль от вышек вещания.

Некоторые люди до сих пор получают телевизионные услуги через открытый эфир, и этим людям, возможно, потребуется немного больше для выполнения аналогово-цифрового преобразования. Им нужно будет поискать в Интернете или в большинстве магазинов электроники, чтобы купить аналогово-цифровой преобразователь. Они различаются по цене и начинаются примерно с 40 долларов США, в то время как другие в пять или шесть раз превышают эту сумму.Не ясно, что более дорогие обязательно лучше, и многих людей вполне устраивает более дешевая модель. Фактически, до конца июля 2009 года люди могли получить правительственный купон на 40 долларов США, чтобы они могли купить коробку. У этой программы действительно был срок действия, и она предназначалась только для помощи людям в переходный период.

Следует отметить, что аналого-цифровое преобразование не приведет к значительному улучшению качества изображения.Чтобы люди могли оценить цифровое телевидение во всей его красе, им лучше всего приобрести телевизор, поддерживающий повышенное разрешение (ED) или высокое разрешение (HD). Стандартное разрешение примерно такое же, как у большинства аналоговых наборов высокого качества. Преобразование просто означает изменение способа, которым телевизор воспринимает сигналы, но не способа их размещения на экране. К счастью, для многих, кто заинтересован в улучшении качества изображения, которое может быть доступно при использовании цифрового телевидения, это преобразование, по-видимому, положительно сказывается на ценах на цифровое телевидение, и цены, похоже, наконец становятся конкурентоспособными и более доступными для среднего потребителя.

Телестанции в США обязаны передавать цифровые сигналы HD. .

Семь шагов к успешному преобразованию аналого-цифрового сигнала (расчет шума для правильного формирования сигнала)

Для высокоточных приложений требуется хорошо спроектированный аналоговый интерфейс с низким уровнем шума для получения наилучшего отношения сигнал / шум, что требует осознанного подхода к выбору АЦП для полного и точного захвата сигналов датчиков. Компоненты поддержки, такие как операционные усилители драйверов и эталоны, выбираются для оптимизации общих характеристик схемы.

Реальные сигналы, такие как вибрация, температура, давление и свет, требуют точной обработки сигнала и преобразования сигнала перед дальнейшей обработкой данных в цифровой области.Чтобы преодолеть многие проблемы в современных высокоточных приложениях, необходим хорошо спроектированный малошумящий аналоговый входной каскад для получения наилучшего отношения сигнал / шум. Многие системы не могут позволить себе покупать самые дорогие детали и не могут позволить себе более высокое энергопотребление, чем детали с низким уровнем шума. В этой статье рассматриваются вопросы о разработке полного решения с использованием подхода оптимизации шума. В этой статье представлен методический подход к проектированию блока усиления и комбинации АЦП, включая пример, поддерживающий этот подход.Расчет и анализ шума выполняются в этой схеме при формировании низкочастотных (близких к постоянному току) сигналов.

При проектировании аналогового интерфейса выполните следующие семь шагов:

  1. Опишите электрический выход датчика или секции, предшествующей блоку усиления.
  2. Рассчитайте требования к АЦП.
  3. Найти оптимальную ссылку АЦП + напряжения для преобразования сигнала.
  4. Найдите максимальное усиление и определите критерии поиска для операционного усилителя.
  5. Найдите оптимальный усилитель и спроектируйте блок усиления.
  6. Сравните общий уровень шума решения с целью проекта.
  7. Запустите моделирование и подтвердите.

Шаг 1. Опишите электрический выход датчика или секции, предшествующей блоку усиления

Сигналы могут поступать непосредственно от датчика или могут проходить через фильтры EMI и RFI перед блоком усиления. Чтобы спроектировать блок усиления, необходимо знать характеристики сигнала по переменному и постоянному току и доступные источники питания.Знание характеристик сигнала и уровня шума дает представление о том, какой диапазон входного напряжения и уровни шума могут понадобиться при выборе АЦП. Предположим, что у нас есть датчик, который выдает сигнал 10 кГц с полной амплитудой 250 мВ размах (88,2 мВ среднеквадр.) И шум 25 мкВ размах. Предположим дополнительно, что в нашей системе есть источник питания 5 В. Обладая этой информацией, мы сможем рассчитать отношение сигнал / шум на входе АЦП на шаге 2. Чтобы упростить обработку данных и путаницу, предположим, что мы разрабатываем это решение для работы при комнатной температуре.

Шаг 2: Рассчитайте требования к АЦП

Какой тип АЦП, какая частота дискретизации, сколько битов и какие характеристики шума нам нужны? Зная амплитуду входного сигнала и информацию о шуме из шага 1, мы можем вычислить отношение сигнал / шум (SNR) на входе блока усиления. Нам нужно выбрать АЦП с лучшим соотношением сигнал / шум. Знание отношения сигнал / шум поможет нам рассчитать эффективное количество бит (ENOB) при выборе АЦП. Это соотношение показано в следующих уравнениях.И SNR, и ENOB всегда указываются в любом хорошем листе данных АЦП. В этом примере требуемый SNR 86,8 дБ и 14,2-битный ENOB вынуждают нас выбрать 16-битный аналого-цифровой преобразователь. Кроме того, критерий Найквиста гласит, что частота дискретизации fs должна быть как минимум в два раза больше максимальной входящей частоты fin, поэтому будет достаточно АЦП на 20 kSPS.

Далее нам необходимо разработать общее решение с плотностью шума, не превышающей 416 нВ / √Гц. Таким образом, уровень шума схемы преобразования сигнала составляет 1/10 от входного шума.

Рисунок 1. Типичная цепочка преобразования сигнала.

Шаг 3: Найти ссылку оптимальный АЦП + напряжения, чтобы сделать преобразование сигнала

Имея под рукой набор критериев поиска, есть много способов найти АЦП, который соответствует требованиям. Один из самых простых способов найти 16-битный АЦП - воспользоваться поисковой системой на сайте производителя. При вводе разрешения и частоты дискретизации предлагается несколько вариантов.

Многие 16-битные АЦП указывают 14.5 бит ENOB. Если вы хотите улучшить шумовые характеристики, используйте передискретизацию, чтобы увеличить значение ENOB до 16 бит (n-битное улучшение получается из передискретизации 4 n ). При передискретизации можно использовать АЦП с более низким разрешением: 12-битный АЦП с передискретизацией 256 (4 4 передискретизация) даст 16-битные шумовые характеристики. В нашем примере это означает 12-битный АЦП с частотой дискретизации 5,126 МГц (20 kSPS × 256). Или 14-битный АЦП с передискретизацией 4 2 ; или 1,28 MSPS может быть лучше.Однако они стоят столько же, сколько и 16-разрядный АЦП AD7685, 250 kSPS.

16-разрядный АЦП PulSAR ® AD7685 выбран из списка. Этот преобразователь имеет отношение сигнал / шум 90 дБ и частоту дискретизации 250 kSPS в соответствии с нашими требованиями. опорного напряжения В ADR421 / ADR431 точность XFET ® рекомендуются для использования с данным АЦП. Диапазон входного напряжения 2,5 В превышает наши входные характеристики 250 мВ (размах).

Рис. 2. Типовая таблица выбора АЦП.

опорный вход В AD7685 имеет динамический входной импеданс, поэтому он должен быть разъединены с минимальными паразитными индуктивностями, помещая керамический разделительный конденсатор близко к контактам и соединения его с широкими, низкими следами импеданса. Керамический чип-конденсатор емкостью 22 мкФ обеспечит оптимальную производительность.

Шаг 4. Найдите максимальное усиление и определите критерии поиска для ОУ

Знание диапазона входных напряжений АЦП поможет нам при разработке блока усиления. Чтобы максимизировать наш динамический диапазон, нам нужно получить максимально возможное усиление для данного входного сигнала и входного диапазона АЦП.Это означает, что мы можем спроектировать наши блоки усиления так, чтобы в данном примере коэффициент усиления был равен 10.

Хотя AD7685 прост в управлении, драйверный усилитель должен отвечать определенным требованиям. Например, шум, генерируемый драйверным усилителем, должен быть как можно более низким, чтобы сохранить характеристики отношения сигнал / шум и переходного шума AD7685, но помните, что блок усиления усиливает и сигнал, и шум вместе. Чтобы поддерживать одинаковый уровень шума до и после блока усиления, нам нужно выбрать усилитель и компоненты, которые имеют гораздо более низкий уровень шума.Драйвер также должен иметь характеристики THD, соизмеримые с AD7685, и должен устанавливать шаг полной шкалы в конденсаторной матрице АЦП на уровне 16 бит (0,0015%). Шум, исходящий от усилителя, может быть дополнительно отфильтрован внешним фильтром.

Какой уровень шума допустим на входе операционного усилителя? Помните, что нам необходимо разработать общее решение, плотность шума которого не превышает 416 нВ / об-Гц. Мы должны разработать блок усиления, который имеет гораздо более низкий уровень шума, скажем, в 10 раз, поскольку мы увеличиваем его в 10 раз.Это гарантирует, что шум от усилителя будет намного меньше минимального уровня шума датчика. Чтобы вычислить запас по шуму, можно грубо предположить, что шум на входе операционного усилителя - это общий шум операционного усилителя плюс шум АЦП.

Шаг 5: Найдите лучший усилитель и спроектируйте блок усиления

Первым порядком выбора операционного усилителя после определения ширины полосы входного сигнала является выбор операционного усилителя, который имеет приемлемое произведение коэффициента усиления и ширины полосы пропускания (GBWP) и который может обрабатывать этот сигнал с минимальным количеством ошибок постоянного и переменного тока.Чтобы получить наилучшее произведение коэффициента усиления на полосу пропускания, требуются ширина полосы сигнала, коэффициент усиления шума и ошибка усиления. Все эти термины определены ниже. В качестве ориентира выберите усилитель с полосой усиления, превышающей ширину полосы входного сигнала более чем в 100 раз, если вы хотите сохранить ошибку усиления ниже 0,1%. Кроме того, нам нужен усилитель, который быстро настраивается и имеет хорошие приводные характеристики. Помните, что наш баланс шума требует, чтобы общий шум на входе операционного усилителя был менее 40,8 нВ / √Гц, в то время как АЦП указывает 7.9 нВ / √Гц. Подводя итог критериям поиска для операционного усилителя: UGBW> 1 МГц, одиночный источник питания 5 В, хорошие характеристики шума напряжения, шума тока и THD, низкие ошибки постоянного тока, чтобы не ухудшать характеристики АЦП.

Используя аналогичный подход к поиску АЦП, для нашего примера выбран AD8641. Маломощные прецизионные входные усилители на полевых транзисторах с полевым транзистором AD8641 отличаются чрезвычайно низким входным током смещения и выходом типа rail-to-rail, который может работать с питанием от 5 В до 26 В. Соответствующие характеристики приведены в таблице ниже.Мы можем сконфигурировать операционный усилитель в неинвертирующей конфигурации со значениями компонентов, указанными в таблице.

Таблица 1. Значения компонентов для полного решения, показанного на Рисунке 3
Компонент Значение
R1 1,47 кОм
R2 13,3 кОм
R3 1,47 кОм
En 28.5 нВ / √Гц
В 50 фА / √Гц
Cf 0,47 нФ

Рисунок 3. Полное решение.

Все активные и пассивные компоненты генерируют собственные шумы, поэтому важно выбирать компоненты, которые не снижают производительность. Например, расточительно покупать малошумящий операционный усилитель и окружать его большими резисторами. Помните, что резистор сопротивлением 1 кОм имеет шум 4 нВ.

Как упоминалось ранее, между АЦП и этим блоком усиления можно использовать дополнительный RC-фильтр, который должен помочь в сужении полосы пропускания и улучшении отношения сигнал / шум.

Шаг 6. Сравните общий уровень шума решения с вашими проектными целями

Чрезвычайно важно хорошо понимать все источники ошибок в разработанной схеме. Чтобы достичь наилучшего отношения сигнал / шум, нам нужно написать общее уравнение шума для вышеуказанного решения. Это показано в уравнении ниже.

Мы можем рассчитать общий шум на входе операционного усилителя и убедиться, что он меньше 41.6 нВ / √Гц, как мы и планировали.

Чтобы интегрировать общий шум по всей полосе пропускания, мы можем увидеть, что общий шум на входе АЦП по полосе пропускания фильтра составляет 3,05 мкВ, что меньше требуемого в нашей конструкции 4,16 мкВ. Низкочастотный шум (1 / f) в этом случае игнорируется, поскольку граничная частота AD8641 ниже 100 Гц.

Поддержание хорошего отношения сигнал / шум требует внимания к шуму каждого элемента на пути прохождения сигнала и хорошей компоновки печатной платы.Избегайте прокладки цифровых линий под любым АЦП, потому что они создают шум на кристалле, если только заземляющая пластина под АЦП не используется в качестве экрана. Сигналы быстрого переключения, такие как CNV или часы, никогда не должны проходить рядом с трактами аналоговых сигналов. Следует избегать кроссовера цифровых и аналоговых сигналов.

Шаг 7. Запустите моделирование и проверьте

Использование макромоделей PSpice, загружаемых с сайта ADI, может быть хорошей отправной точкой для проверки любой схемы. Быстрое моделирование показывает полосу пропускания сигнала, для которой мы разработали наше решение.На рисунке 4 показан отклик до и после дополнительного RC-фильтра на входе AD7685.

Рисунок 4. Моделирование полосы пропускания схемы на рисунке 3.

Как показано на рисунке 5, общий выходной шум в полосе пропускания 10 кГц близок к среднеквадратичному значению 31 мкВ. Это меньше проектного целевого значения 41 мкВ действующего значения. Необходимо создать стендовые прототипы, и все решение должно пройти валидацию перед запуском в производство.

Рис. 5. Моделирование шумовой реакции схемы на рис. 3.

Сводка

При сегодняшнем маломощном и экономичном дизайне многие системы не могут позволить себе покупать самые дорогие детали и не могут позволить себе более высокое энергопотребление, чем малошумящие детали. Чтобы получить самый низкий уровень шума и наилучшие характеристики схемы преобразования сигнала, разработчики должны понимать источники шума на уровне компонентов. Поддержание хорошего отношения сигнал / шум требует внимания к шуму каждого элемента на пути прохождения сигнала. Следуя вышеуказанным шагам, можно успешно обработать слабый аналоговый сигнал и преобразовать его с помощью АЦП очень высокого разрешения.

Рекомендации

1. Примечание по применению AN-202, Руководство пользователя усилителя IC по развязке, заземлению и исправлению положения при изменении . Аналоговые устройства.

2. Рекомендации по применению AN-347, Как исключить помехи типа помех, что делать и зачем это делать - рациональный подход . Аналоговые устройства.

3. Барроу Дж. И А. Пол Брокоу. 1989. «Заземление для низко- и высокочастотных цепей», Analog Dialogue .(23-3) Аналоговые устройства.

4. Семинар: Оптимизация шума в схемах формирования сигналов датчиков, Часть 1.

5. Семинар: Оптимизация шума в схемах формирования сигналов датчиков, Часть 2.

.

Знайте все об аналого-цифровых преобразователях АЦП

Одним из основных преимуществ преобразователя АЦП является высокая скорость сбора данных даже на мультиплексированных входах. С изобретением широкого спектра интегральных схем АЦП (ИС) сбор данных с различных датчиков становится более точным и быстрым. К динамическим характеристикам высокопроизводительных АЦП относятся улучшенная повторяемость измерений, низкое энергопотребление, точная пропускная способность, высокая линейность, отличное отношение сигнал-шум (SNR) и так далее.

Преобразование АЦП

Разнообразные применения АЦП - системы измерения и управления, промышленные приборы, системы связи и все другие сенсорные системы. Классификация АЦП на основе таких факторов, как производительность, скорость передачи данных, мощность, стоимость и т. Д.


Аналого-цифровой преобразователь

Практически все измеряемые параметры окружающей среды представлены в аналоговой форме, например, температура, звук, давление, свет и т. Д. Рассмотрим температуру система мониторинга, в которой получение, анализ и обработка данных о температуре с датчиков невозможны с помощью цифровых компьютеров и процессоров.Следовательно, этой системе требуется промежуточное устройство для преобразования аналоговых данных о температуре в цифровые данные для связи с цифровыми процессорами, такими как микроконтроллеры и микропроцессоры.

Преобразователь АЦП

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - это электронная интегральная схема, используемая для преобразования аналоговых сигналов, таких как напряжения, в цифровую или двоичную форму, состоящую из единиц и нулей. Большинство АЦП принимают входное напряжение от 0 до 10 В, От -5 В до + 5 В и т. Д. И, соответственно, выдает цифровой выход как своего рода двоичное число.

Процесс аналого-цифрового преобразования

Аналого-цифровой преобразователь дискретизирует аналоговый сигнал по каждому спадающему или нарастающему фронту тактовой частоты дискретизации. В каждом цикле АЦП получает аналоговый сигнал, измеряет и преобразует его в цифровое значение. АЦП преобразует выходные данные в серию цифровых значений, аппроксимируя сигнал с фиксированной точностью.

В АЦП два фактора определяют точность цифрового значения, которое фиксирует исходный аналоговый сигнал. Это уровень квантования или скорость передачи данных и частота дискретизации.3 = 8 делений доступны для вывода 1 В. Этот результат 1/8 = 0,125 В называется минимальным изменением или уровнем квантования, представленным для каждого деления как 000 для 0 В, 001 для 0,125 и аналогично до 111 для 1 В. Если мы увеличим скорость передачи, например, 6, 8, 12, 14, 16 и т.д., мы получим лучшую точность сигнала. Таким образом, битовая скорость или квантование дает наименьшее выходное изменение значения аналогового сигнала, которое возникает в результате изменения цифрового представления.

Предположим, что если сигнал составляет около 0-5 В и мы использовали 8-битный АЦП, то двоичный выход 5 В равен 256.А для 3 В это 133, как показано ниже.

Существует абсолютная вероятность искажения входного сигнала на выходной стороне, если он дискретизируется с частотой, отличной от желаемой. Следовательно, еще одним важным аспектом АЦП является частота дискретизации. Теорема Никеста утверждает, что полученная реконструкция сигнала вносит искажения, если только он не дискретизируется (минимум) с удвоенной скоростью наибольшей частотной составляющей сигнала, как вы можете наблюдать на диаграмме. Но это значение в 5-10 раз больше максимальной частоты сигнала на практике.

Частота дискретизации АЦП

Типы аналого-цифровых преобразователей

Некоторые из типов аналого-цифровых преобразователей включают:

  • Двухканальный аналого-цифровой преобразователь
  • Флэш-аналого-цифровой преобразователь
  • Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения
Аналого-цифровой преобразователь с двумя характеристиками

В этом типе преобразователя АЦП сравнительное напряжение генерируется с помощью схемы интегратора, которая образована комбинацией резистора, конденсатора и операционного усилителя.n-1, где n - количество бит АЦП. Когда входное напряжение Vin равно напряжению сигнала, тогда схема управления фиксирует значение счетчика, которое является цифровым значением соответствующего аналогового входного значения. Этот двухканальный АЦП представляет собой устройство относительно средней стоимости и низкой скорости.


Двухканальный аналого-цифровой преобразователь
Флэш-аналого-цифровой преобразователь

Эту ИС преобразователя АЦП также называют параллельным АЦП, который является наиболее широко используемым эффективным АЦП с точки зрения скорости. Эта схема аналогово-цифрового преобразователя Flash состоит из ряда компараторов, каждый из которых сравнивает входной сигнал с уникальным опорным напряжением.На каждом компараторе, выход будет высоким состояние, когда аналоговое входное напряжение превышает опорное напряжение. Этот выходной сигнал далее передается в кодировщик приоритета для генерации двоичного кода на основе входной активности более высокого порядка путем игнорирования других активных входов. Этот тип вспышки является дорогостоящим и высокоскоростным устройством.

Флэш-аналого-цифровой преобразователь
АЦП последовательного приближения

АЦП последовательного приближения - это самая современная ИС АЦП, работающая намного быстрее, чем АЦП с двойным наклоном и флэш-памятью, поскольку в нем используется цифровая логика, которая преобразует аналоговое входное напряжение к ближайшему значению.Эта схема состоит из компаратора, выходных защелок, регистра последовательного приближения (SAR) и цифро-аналогового преобразователя.

АЦП последовательного приближения

Вначале SAR сбрасывается, а при переходе от низкого к высокому уровню устанавливается старший разряд SAR. Затем этот выходной сигнал передается на цифро-аналоговый преобразователь, который производит аналоговый эквивалент MSB, далее он сравнивается с аналоговым входом Vin. Если выход компаратора LOW, то MSB будет очищен SAR, в противном случае MSB будет установить в следующую позицию.Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут перепробованы все биты, и после Q0 SAR заставляет параллельные выходные линии содержать действительные данные.

Это про преобразователь АЦП и его типы. Для облегчения понимания в этой статье обсуждаются лишь несколько преобразователей АЦП. Мы надеемся, что этот предоставленный контент будет более информативным для читателей. Любые дальнейшие вопросы, сомнения и техническую помощь по этой теме вы можете прокомментировать ниже.

Фото:

.

Аналого-цифровое преобразование [Analog Devices Wiki]

Эта версия (05 сен 2013 20:00) была утверждена компанией dmercer.

20,1 Чем они занимаются

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют аналоговые сигналы, сигналы реального мира, такие как температура, давление, напряжение, ток, расстояние или интенсивность света, в цифровое представление этого сигнала. Затем это цифровое представление можно обрабатывать, обрабатывать, вычислять, передавать или сохранять.

Рисунок 20.1 Аналого-цифровое преобразование

Во многих случаях процесс аналого-цифрового преобразования - это всего лишь один шаг в более крупном цикле измерения и управления, где оцифрованные данные обрабатываются, а затем снова преобразуются в аналоговые сигналы для управления внешними преобразователями. Эти преобразователи могут включать в себя такие устройства, как двигатели, обогреватели и акустические водолазы, такие как громкоговорители. Требуемые характеристики АЦП будут отражать целевые характеристики контура измерения и управления.Требования к характеристикам АЦП также будут отражать возможности и требования других элементов обработки сигналов в контуре.

Рисунок 20.2 Контур измерения и управления

20.2 Основные операции

АЦП дискретизирует аналоговый сигнал через одинаковые интервалы времени и присваивает каждому отсчету цифровое значение. Цифровое значение отображается на выходе преобразователя в двоично-кодированном формате. Значение получается путем деления дискретизированного аналогового входного напряжения от опорного напряжения и их умножения на количество цифровых кодов.Разрешение преобразователя задается количеством двоичных разрядов в выходном коде.

Рисунок 20.3 Код цифрового выхода

АЦП выполняет два процесса: дискретизацию и квантование. АЦП представляет аналоговый сигнал с бесконечным разрешением в виде цифрового кода с конечным разрешением. АЦП выдает 2N цифровых значений, где N представляет количество двоичных выходных битов. Аналоговый входной сигнал будет находиться между уровнями квантования, поскольку преобразователь имеет конечное разрешение, что приводит к внутренней неопределенности или ошибке квантования.Эта ошибка определяет максимальный динамический диапазон преобразователя.

Рисунок 20.4 Процесс квантования

Процесс выборки представляет собой непрерывный сигнал во временной области со значениями, измеренными через дискретные и однородные интервалы времени. Этот процесс определяет максимальную ширину полосы дискретизированного сигнала в соответствии с теорией Найквиста. Согласно этой теории, частота сигнала должна быть меньше или равна половине частоты дискретизации, чтобы предотвратить наложение спектров.Псевдонимы - это состояние, при котором частотные сигналы за пределами полосы полезного сигнала в процессе дискретизации появляются в пределах интересующей полосы частот. Однако этот процесс наложения спектров можно использовать при проектировании систем связи для преобразования высокочастотного сигнала с понижением частоты до более низкой частоты. Этот метод известен как недовыборка. Критерием недостаточной дискретизации является то, что АЦП имеет достаточную входную полосу пропускания и динамический диапазон, чтобы получить интересующий сигнал наивысшей частоты.

Рисунок 20.5 Процесс отбора проб

Выборка и квантование - важные концепции, поскольку они устанавливают пределы производительности идеального АЦП. В идеальном АЦП кодовые переходы разнесены ровно на 1 младший бит ( LSB и ). Итак, для N-битного АЦП существует 2N кодов и 1 LSB = FS / 2N, где FS - полномасштабное аналоговое входное напряжение. Однако на работу АЦП в реальном мире также влияют неидеальные эффекты, которые приводят к ошибкам, превышающим те, которые продиктованы разрешением преобразователя и частотой дискретизации.Эти ошибки отражены в ряде технических характеристик переменного и постоянного тока, связанных с АЦП.

Рисунок 20.6 Передаточная функция идеального АЦП

Любой аналоговый вход в этом диапазоне дает одинаковый код цифрового выхода.

20.3 Основные характеристики

Спецификация и термины, единицы измерения Значение Значение
Характеристики постоянного тока
Разрешение или биты Число бит, представляющих аналоговый сигнал, обычно от 6 до 24. Определяет, насколько малый вход может быть разрешен.
Скорость или частота преобразования, ksamples / s или Msamples / s Число повторяющихся преобразований в секунду для полного изменения до указанного разрешения и линейности Определяет самую быструю возможность дискретизации ADC
Младший бит ( LSB ) Самый правый бит в выходном коде АЦП. LSB Размер зависит от разрешения преобразователя. Не спецификация, а общий термин.
Старший бит ( MSB ) Самый левый бит в выходном коде АЦП. Не спецификация, а общий термин.
Дифференциальная нелинейность (DNL), выраженная в терминах LSB Отклонение от идеальной (1 LSB ) ширины кода между любыми двумя соседними кодами.В идеальном конвертере каждый код имеет точно такой же размер, а DNL равен нулю. DNL, ​​INL, ошибка смещения и ошибка усиления определяют, насколько точно данные представляют сигнал во всем внутреннем и внешнем диапазоне.
Интегральная нелинейность (INL), выраженная через LSB
(также упоминается как
«относительная погрешность точности»)
Отклонение фактической точки кодового перехода от ее идеального положения на прямой линии, проведенной между конечными точками передаточной функции. Сужение или расширение ширины кода, вызванное DNL, ​​может привести к «пропущенным кодам» и добавить шум и частотные паразиты помимо эффектов квантования.
Смещение, выраженное в единицах LSB Разница между идеальным и фактическим выходом, когда вход преобразователя равен нулю. INL описывает абсолютный
точность преобразователя.
Рассчитывается после удаления ошибок смещения и усиления.
Ошибка усиления / ошибка полной шкалы, выраженная в единицах LSB Разница между идеальным и фактическим выходом, когда вход преобразователя находится на полной шкале. INL создает дополнительные гармоники и пики в частотной области.

Рисунок 20.7 Передаточная функция АЦП с ошибкой DNL

Рисунок 20.8 Передаточная функция АЦП с ошибкой INL

Спецификация и термины, единицы измерения Значение Значение
Характеристики переменного тока
Динамический диапазон без паразитных составляющих (SFDR), дБ Отношение амплитуды основной частоты к амплитуде наибольшего паразитного сигнала в данной полосе пропускания. Важно в коммуникациях
приложения, где шпора может
мешает соседнему каналу.
Суммарные гармонические искажения
(THD), дБ Отношение суммы среднеквадратичных первых шести гармоник к амплитуде основной частоты. Гармоники - это составляющие шума, связанные с аналого-цифровым преобразованием или генерируемые им.Гармоники могут ограничивать динамические характеристики преобразователя.
Отношение сигнал-шум и искажения (SINAD), дБ Отношение амплитуды сигнала среднеквадратичное значение к среднему значению корня из суммы квадратов (RSS) всех других спектральных компонентов включая гармоники, но исключая постоянный ток. SINAD показывает истинную линейность по переменному току АЦП, потому что она включает эффекты 2-й и 3-й гармоник
Эффективное количество битов (ENOB) ENOB = SINAD… 1.76 дБ 6,02 ENOB определяет динамический
производительность данного АЦП по сравнению с идеальным преобразователем.
Отношение сигнал / шум (SNR) или отношение сигнал / шум без гармоник. Аналогично SINAD, отношение амплитуды сигнала rms к среднему значению корня из суммы квадратов всех других спектральных компонентов, за исключением первых пяти гармоник и постоянного тока. SNR указывает на шумовые характеристики преобразователя по сравнению с идеальным преобразователем.
Аналоговая полоса пропускания (полная мощность, слабый сигнал), кГц или МГц Входная частота, при которой основная частота в БПФ выходного сигнала снижается на 3 дБ . Обычно определяется по
Усилитель выборки и хранения преобразователя. Важно в приложениях с недостаточной выборкой IF. Эта спецификация может быть несовместима с максимальной частотой дискретизации АЦП.
Рассеиваемая мощность, мВт или Вт Мощность, потребляемая преобразователем. Важно для приложений, чувствительных к энергопотреблению, в которых срок службы батареи, температура или ограниченное пространство могут повлиять на требования к рассеиваемой мощности.

Рисунок 20.9 Характеристики частотной области

20.4 Классификация АЦП

Скорость и точность - два важнейших показателя производительности АЦП. Таким образом, они предоставляют средства для широкой классификации современных монолитных АЦП. По этим признакам микросхемы АЦП можно условно сгруппировать как универсальные, высокоскоростные или прецизионные.Преобразователи с разрешением от 8 до 14 бит и скоростью преобразования менее 10 млн отсчетов / с обычно считаются АЦП общего назначения. Те, у кого скорость преобразования выше 10 миллионов отсчетов / с, обычно получают высокоскоростное прозвище, в то время как те, у которых разрешение 16 или более бит, попадают в категорию прецизионных АЦП.

Эти определения, однако, в некоторой степени произвольны и в значительной степени отражают текущее состояние дел.

В рамках этих широких категорий АЦП также могут быть сгруппированы в соответствии с архитектурой преобразователя.Наиболее популярными типами являются флэш, конвейерный, регистр последовательного приближения и сигма-дельта. Каждая архитектура предлагает определенные преимущества в отношении скорости преобразования, точности и других параметров. Характеристики, связанные с каждой архитектурой, помогают определить ее пригодность для данного приложения.

АЦП были реализованы как в виде дискретных конструкций, иногда построенных с использованием гибридных корпусов, так и в виде монолитных конструкций, реализованных в виде интегральных схем (ИС). Большая часть обсуждения характеристик АЦП на этих страницах относится конкретно к АЦП в форме ИС.На разработку монолитных АЦП сильно повлияли технологические инновации, как в высокопроизводительных процессах, таких как биполярные, biCMOS и SiGe, так и в основных процессах CMOS.

Со временем миграция конструкций АЦП на процессы КМОП с меньшей геометрией увеличила возможности для повышения производительности, а также позволила повысить уровень интеграции. Эта интеграция может увеличить количество каналов преобразования, достигаемых на одном кристалле, или позволить функции, связанные с преобразованием, быть перенесены на кристалл.В результате размер кристалла и, следовательно, размер корпуса зависят от используемого полупроводникового процесса. Этот процесс также определяет напряжение питания, которое вместе со скоростью преобразования влияет на рассеиваемую мощность.

20.5 Как это работает - Flash-архитектура

В архитектуре флэш-памяти или параллельного АЦП массив компараторов 2N-1 преобразует аналоговый сигнал в цифровой с разрешением N бит. Компараторы получить аналоговый сигнал на одном входе и уникальную часть опорного напряжения на другой.Опорное напряжение для каждого компаратора часто является кран резистивного делителя напряжения, в результате чего компараторы смещены с шагом напряжения, эквивалентный 1 LSB. Массив компаратора синхронизируется одновременно.

Компараторы с опорным напряжением меньше аналогового входа будут выводить цифровой. Компараторы с опорным напряжением выше аналогового входа выдают цифровой ноль. При совместном считывании выходы представляют собой «код термометра», который логика выхода преобразует в стандартный двоичный код.

Рисунок 20.10 Архитектура Flash

Плюсы:

+ Очень быстрое преобразование за один такт АЦП.

Минусы:

- Требуется много компараторов. Физические пределы монолитной интеграции обычно допускают разрешение до 8 бит на микросхему АЦП.
- Высокая входная емкость.

20.6 Как это работает - конвейерная архитектура

Эта архитектура делит преобразование на два или более этапов.Каждый каскад состоит из схемы выборки и хранения (S / H), м -битного флэш-АЦП и ЦАП. Аналоговый сигнал подается на первый каскад, где он дискретизируется S / H и преобразуется в цифровой код с помощью флэш-АЦП. Код, сгенерированный флэш-АЦП на этом этапе, представляет собой наиболее значимые биты конечного выхода АЦП.

Затем тот же код подается в ЦАП, который снова преобразует код в аналоговый сигнал, который вычитается из исходного дискретизированного аналогового входного сигнала.Результирующий разностный сигнал или остаток затем усиливается и отправляется на следующий этап конвейера, где весь процесс повторяется. Количество необходимых этапов зависит от требуемого разрешения и разрешения флэш-АЦП, используемых на каждом этапе. Теоретически общее разрешение АЦП будет суммой разрешений флэш-АЦП. Но на практике для исправления ошибок требуются некоторые дополнительные перекрывающиеся биты.

Плюсы:

+ Не так быстро, как архитектура с чистой вспышкой, но обеспечивает более высокое разрешение и динамический диапазон.
+ Обрабатывает широкополосные входы.
+ Использование шума дизеринга и усреднения увеличивает эффективное разрешение преобразователя.
+ Допускает частичную дискретизацию широкополосного ПЧ сигнала.

Минусы:

- Задержка трубопровода. Общая пропускная способность может быть равна пропускной способности флэш-конвертера (одно преобразование за цикл), но с задержкой или конвейерной задержкой, равной количеству стадий.
- Точность преобразования зависит от линейности ЦАП.
- плохо подходит для приложений, в которых результаты преобразования должны быть доступны сразу после тактовой частоты дискретизации.

Рисунок 20.11 Конвертер с одним конвейером

20.7 Как это работает - Архитектура SAR

Конвертер SAR работает как весы, которые сравнивают неизвестный вес с рядом известных весов. Вместо весов преобразователь SAR сравнивает аналоговое входное напряжение с серией последовательно уменьшающихся напряжений, представляющих каждый бит в цифровом выходном коде. Эти напряжения являются долями полномасштабного входного напряжения (1/2, 1/4, 1/8, 1/16… 1/2 N , где N = количество бит).

Первое сравнение выполняется между аналоговым входным напряжением и напряжением, представляющим самый старший бит ( MSB ). Если это аналоговое входное напряжение больше, чем напряжение MSB , значение MSB устанавливается на 1, в противном случае оно устанавливается на 0. Второе сравнение проводится между аналоговым входным напряжением и напряжением, представляющим сумму MSB и следующий старший бит. Затем соответственно устанавливается значение второго наиболее значимого бита.Третье сравнение выполняется между входным аналоговым напряжением и напряжением, представляющим сумму трех наиболее значимых битов. На этом этапе устанавливается значение третьего наиболее значимого бита. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет установлено значение LSB .

Плюсы:

+ Использует один компаратор для достижения высокого разрешения, что приводит к небольшому размеру кристалла для монолитных АЦП.
+ Без задержки конвейера.
+ Хорошо подходит для непериодических входов.
+ Использование шума дизеринга и усреднения увеличивает эффективное разрешение преобразователя.
+ Допускает занижение выборки.

Минусы:

- Требуется N сравнений для достижения N-битного разрешения, что больше, чем у флэш-памяти и конвейерной обработки.
- Точность преобразования зависит от линейности ЦАП и шума компаратора.

Рисунок 20.12 АЦП с регистром последовательного приближения (SAR)

20.8 Как это работает - архитектура сигма-дельта

Основными элементами этой архитектуры являются интегратор, компаратор и однобитовый ЦАП, которые вместе образуют сигма-дельта-модулятор.Модулятор вычитает ЦАП из аналогового входного сигнала и затем подает сигнал на интегратор. Затем выход интегратора поступает на компаратор, который преобразует сигнал в однобитовый цифровой выход. Полученный бит поступает в ЦАП, который производит аналоговый сигнал, который вычитается из входного сигнала. Процесс повторяется с очень быстрой «передискретизацией».

Модулятор создает двоичный поток, в котором отношение единиц к нулю является функцией амплитуды входного сигнала.Путем цифровой фильтрации и прореживания этого потока единиц и нулей получается двоичный выходной сигнал, представляющий значение аналогового входа.

Плюсы:

+ Обеспечивает высочайшую точность для приложений с низкой входной полосой пропускания.
+ Позволяет формировать шум, при котором низкочастотный шум перемещается на более высокие частоты за пределы интересующей полосы.
+ Передискретизация снижает требования к фильтрации сглаживания.

Минусы:

- Задержка намного больше, чем у других архитектур.
- Передискретизация и задержка препятствуют использованию сигма-дельта АЦП при оцифровке мультиплексированных входных сигналов.

Рисунок 20.13 Сигма-дельта-архитектура

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

университет / курсы / электроника / текст / chapter-20.txt · Последнее изменение: 05 сентября 2013 г., 19:55, автор: dmercer

.

Как преобразовать аналоговый звук в цифровой

В то время как сторонники звука могут утверждать, что аналоговые аудиосредства, такие как виниловые пластинки и кассеты, лучше и ближе к естественному звуку, многие архивисты, кинематографисты и журналисты ищут способы преобразования аналогового звука в цифровой. audio за его высокое качество, возможность редактирования и долговечность.

Большая часть аудио сегодня существует в виде цифровых файлов. Как следствие, большинство современных аудиоплееров поддерживают цифровые аудиоформаты. Даже записи имеют место в виде цифровых файлов.Это создает проблему для владельцев существующих старых кассет и виниловых пластинок.

Устаревший формат содержит информацию, которая все еще имеет ценность. В некоторых случаях это имеет историческое или культурное значение. В частности, домашние записи бесценны для владельца. Их нельзя заменить однажды разрушенными или поврежденными. Это представляет необходимость в методах преобразования.

Что такое аналоговое аудио?

Современные аудиоустройства разрабатывались в результате серии итераций. Ранними примерами аудиоустройств являются фонографы и цилиндрические пластинки.Однако первыми жизнеспособными единицами были записи на дисках.

Устройства, которые есть у большинства из нас, - это кассеты или виниловые пластинки. В частности, кассеты сделали доступной домашнюю запись. К сожалению, эти устройства со временем могут выйти из строя.

Зачем нам нужно преобразовывать аналоговый звук в цифровой?

Аналоговое хранилище сохраняет информацию физически. Многие из них имеют сентиментальную ценность для прошлых поколений и некоторых первых миллениалов. Но с ними связано много проблем.

При многократном использовании звук на кассетах начинает искажаться. Физические устройства хранения уязвимы для повреждения или потери.

Цифровые аудиофайлы легко передавать, редактировать и расшифровывать.

Digital легко делиться, редактировать, и вы даже можете получить к нему удаленный доступ с появлением облачного хранилища.

Это также упрощает использование звука. Например, вы можете использовать автоматизацию для создания расшифровок цифрового аудио. Это было бы невозможно с аналогом.

Точно так же легче отправить кому-нибудь вложение по электронной почте, чем физическую копию.

Типы цифровых аудиоформатов

С появлением компьютеров появились новые форматы аудио. WAV для компьютеров Microsoft и AIFF для компьютеров Apple хранят звук без сжатия. Они все еще используются, хотя случайные слушатели предпочитают сжатие для экономии места на диске.

Сжатый звук может иметь форматы с потерями, наиболее распространенным из которых является mp3. С потерями означает, что файл проходит через удаление нескольких частей.Обычно это части, которые меньше всего влияют на восприятие качества звука.

На сегодняшний день лучший способ прослушивать аудиофайлы - использовать форматы сжатия без потерь, такие как FLAC или ALAC. Звукорежиссер может предпочесть несжатые файлы. Но mp3 явно не такой богатый, как другие форматы. Разница может быть не очевидна для случайного слушателя. Вам также понадобится приличная пара наушников или динамиков, чтобы оценить это.

Таким образом, вы должны тщательно выбрать аудиоформат, в который хотите преобразовать, исходя из цели.

Можно ли легко преобразовать аналоговый звук в цифровой?

Да, процесс оцифровки кассеты или винила довольно прост сам по себе. Но большинство кассет и пластинок со временем изнашиваются. Чтобы оптимизировать их качество, вам может потребоваться профессиональная помощь.

Вы можете предпочесть делать это дома, но, возможно, не имеете в своем распоряжении подходящих устройств. В этом случае удобнее нанять компанию для конвертации.

Если вы планируете самостоятельно оцифровать аналоговые носители, вы можете сделать это с помощью:

Кассетный преобразователь USB

Это самый простой метод оцифровки вашей кассеты.Как следует из названия, эти кассетные преобразователи имеют выход USB для отправки аудиосигналов на компьютер. Все, что вам нужно сделать, это подключить конвертер к вашему ПК или Mac, вставить кассету в устройство и записать ленту с помощью прилагаемого программного обеспечения.

Однако при использовании этого метода качество звука во многом будет зависеть от приобретенного вами конвертера. Если вы ищете лучший аналого-цифровой преобразователь, вы можете выбрать один из нескольких вариантов в зависимости от ваших требований.

Если ваши требования к конверсии невелики, кассетный проигрыватель Reshow является одним из самых популярных преобразователей. Более профессиональные, такие как ION Audio Tape 2 Converter, имеют свою цену, но устройство поставляется с двумя кассетными деками, а также кабелями USB и RCA. Он также совместим со всеми операционными системами и не требует установки драйверов на ваш компьютер.

Ленточная дека

Если вас беспокоит качество звука, лучшим вариантом будет преобразование аналогового звука в цифровой с помощью магнитофона.С помощью этого метода вы можете оцифровать свою кассету, подключив магнитофон к звуковой карте компьютера.

Вот пошаговая процедура преобразования аналогового звука в цифровой с помощью магнитофона:

Вещи, которые вам понадобятся

1. Плеер аналог

Вам понадобится рабочий проигрыватель винила или магнитофон. Вы можете использовать старую машину или купить ее у онлайн-продавцов, таких как Reverb. Убедитесь, что плеер работает правильно. Используйте наушники, чтобы проверить выходной штекер.

2. Аудиоразъемы / кабели

Сегодня доступно множество типов аудиоразъемов. У большинства из них есть конкретная цель. Например, XLR типичен для микрофонов и других аналоговых устройств ввода. В нашем случае вы, скорее всего, столкнетесь с RCA или штекером.

Штекеры - это те штекеры, которые идут в комплекте с наушниками. Современные аудиоплееры используют штекер 3,5 мм, в то время как музыкальные инструменты, такие как гитара, используют его варианты 6,5 мм. В зависимости от варианта использования они могут быть моно или стерео.Дополнительный кабель используется для подключения двух разъемов.

RCA широко используется в телевизионных системах и DVD-плеерах. Это булавки красного, белого и желтого цветов.

При преобразовании звука вам, скорее всего, понадобится дополнительный стереокабель 3,5 мм. Старые системы могут использовать другие выходные порты, и в этом случае вы можете использовать адаптер для их соединения.

3. Цифровая звуковая рабочая станция

DAW - это программа, позволяющая записывать и редактировать аудиодорожки. Для этого вы можете использовать программное обеспечение с открытым исходным кодом, такое как Audacity.Если у вас большой каталог, вы можете подумать об инвестициях в такое программное обеспечение, как Ableton, Avid Pro Tools или Logic Pro для Mac.

Вы также можете использовать специальное программное обеспечение для преобразования, такое как Pure Vinyl, но использование DAW дает вам больше гибкости при редактировании.

Каков процесс преобразования аналогового звука в цифровой?

Чтобы преобразовать звук из аналогового в цифровой и сохранить его на компьютере, мы собираемся записать с кассеты с помощью магнитофона и бесплатной DAW Audacity.

1. Настроить аналоговый проигрыватель

  • Проверьте, правильно ли работает кассетная дека.
  • Подключите один конец аудиокабеля к разъему линейного выхода магнитофона, а другой конец - к разъему линейного входа компьютера.
  • Загрузите и установите программное обеспечение Audacity.
  • Откройте программное обеспечение и найдите значок микрофона в верхней строке меню.
  • Щелкните раскрывающееся меню рядом со значком микрофона и выберите аудиовход. Подключенное устройство должно быть указано как устройство с линейным входом.
  • Выполните пробный запуск, чтобы проверить, правильно ли записывается звук.

СОВЕТ: Убедитесь, что записанный звук имеет оптимальные уровни усиления. Если сигнал слишком слабый, он становится восприимчивым к шумам. Если он слишком высокий, звук будет обрезан. В идеале пик сигнала должен составлять от -12 дБ до -6 дБ.

Регулируя усиление, начните с источника и по очереди проверяйте выходной и входной уровни. В последнюю очередь измените усиление в DAW.

2.Записать звук

  • Перемотайте ленту в начало (или в точку, с которой вы хотите начать запись).
  • Запишите файл на свой компьютер, нажав кнопку «Запись» (красная точка) в программе.
  • Нажмите кнопку «Play» на кассетной деке.
  • Если вы хотите преобразовать всю запись, дайте обеим сторонам пройти всю длину и разделите ее позже. Это обеспечит постоянную громкость на протяжении всей записи.
  • Остановитесь, нажав квадратную кнопку в Audacity, когда нужный раздел будет записан.
  • Нажмите кнопку «Стоп» на магнитофоне.

СОВЕТ: Первое начало записи поможет вам избежать случайного обрезания аудиоклипа. Позже вы можете обрезать запись, чтобы удалить пробелы.

3. Отредактируйте аудио в DAW

  • Теперь вы должны отредактировать пробелы и распределить звук по отдельным дорожкам.
  • Выберите дорожку, которую вы хотите отредактировать.
  • Разделите его, перейдя в точку, которую вы хотите разделить, и щелкнув разделить на вкладке «Правка».
  • Удалите лишние пробелы.

4. Экспорт цифровых аудиофайлов

  • На вкладке "Файл" выберите "Экспорт".
  • Выберите желаемый формат для экспорта файла.
  • Добавить метаданные, такие как название трека, исполнитель, год и т. Д.

СОВЕТ: Помните, что сохранение и экспорт - это не одно и то же. Сохранение файла приведет к созданию редактируемого формата для DAW, который не воспроизводится медиаплеерами.

Используйте mp3 или AIFF для обычного прослушивания.Используйте WAV для дальнейшего производства и FLAC или ALAC для аудио высокой четкости. Если вы не уверены в типе файла, используйте несжатый, например WAV. Вы всегда можете преобразовать файл позже.

Оптимизация по качеству

Возможно, вам потребуется отредактировать записанный файл перед использованием. Это будет включать несколько процессов. Наиболее распространенными из них являются выравнивание, устранение шипения, шумоподавление и устранение трещин.

1. Выравнивание:

Включает настройку низких, средних и высоких частот.Это необходимо для получения чистого и последовательного звука.

2. Удаление шипения:

Старые кассеты часто производят пронзительный «шипящий» звук, который может раздражать слушателя. Вы должны удалить их из файла, если собираетесь использовать запись в другом проекте.

3. Снижение шума:

Звук мог иметь шум из-за плохой записи, повреждения или неисправного проигрывателя. Под шумоподавлением понимается удаление такого шума и оказывает явное влияние на качество звука.

4.De-Crackle:

Это более заметно на виниле. Некоторые коллекционеры говорят, что это придает звуку характер. Но вы можете подумать о его лечении, особенно если это запись речи.

Оцифровка аналоговых записей для транскрипции

Если у вас есть звук в цифровом формате, вы можете использовать его в видеоклипах как для формального, так и для неформального использования. Вы можете использовать его отдельно или наложить на него видео с помощью видеоредактора. Не ждите, пока ваши старые ленты будут повреждены.Оцифровка поможет вам сохранить эти ценные аудиозаписи. Более того, вы можете использовать их творчески, что было невозможно раньше.

Вы можете рассмотреть возможность получения субтитров, если это последнее. Если это интервью, комментарий, прямая трансляция или выступление, вы можете дополнительно расшифровать его, возможно, даже скомпилировать в книгу. Транскрипции - лучшие ресурсы для исследования, поскольку их легко искать или просматривать. Их также легче цитировать или ссылаться на блоги и другие средства массовой информации.Вы можете воспользоваться нашими услугами по транскрипции, чтобы сделать ваши переводы профессионально.

.

Что такое аналого-цифровой преобразователь? (с изображением)

Аналого-цифровой преобразователь, также называемый АЦП или преобразователем аналогового сигнала, используется для преобразования аналоговых сигналов в цифровые сигналы без изменения основного сообщения базовых данных. Например, голоса работают с аналоговыми сигналами, а компьютеры обычно разрабатываются с использованием цифровых технологий. Если голос записывается на компьютере, требуется устройство аналого-цифрового преобразователя, чтобы компьютер мог понимать голос.Обычно аналого-цифровые преобразователи работают от электричества, хотя некоторые из этих устройств могут быть неэлектронными или частично электронными.

Для более старых телевизоров требуется цифровой преобразователь.

Аналоговые и цифровые сигналы работают по-разному.Аналоговые сигналы используются при создании, хранении или передаче данных переменной частоты. Как правило, аналоговая технология работает путем преднамеренного изменения силы или амплитуды сигнала. Аналоговая технология преобразует звуковые сигналы, например человеческий голос, в электронные импульсы. Телефон, радио и телевидение - вот некоторые примеры отраслей, в которых традиционно использовались аналоговые технологии.

Цифровые сигналы, с другой стороны, связаны с типом технологии, которая создает, поддерживает и передает данные в положительном или отрицательном состоянии.Число ноль представляет неположительное состояние, а число один указывает положительное состояние. Когда цифровые данные передаются или сохраняются, действие выражается в виде двоичной строки из единиц и нулей. Цифровые технологии часто используются для новых типов медиа, таких как HDTV, спутниковое прямое вещание или волоконно-оптические передачи. Устройства, основанные на цифровых технологиях, обычно имеют меньше нежелательных шумов и позволяют пользователям легко хранить большие объемы данных.

Аналого-цифровой преобразователь может оказаться незаменимым при работе с несколькими частями электронного оборудования, которые работают с различными технологиями.Например, для подключения компьютера к телефонной линии может потребоваться аналого-цифровой преобразователь. Телефоны обычно используют аналоговые сигналы, а компьютеры - цифровые. Цифровой компьютер не сможет понять аналоговые телефонные сигналы, пока эти сигналы не будут преобразованы в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя. Эти типы преобразователей часто называют модемами.

Цифро-аналоговый преобразователь или ЦАП - это противоположность аналого-цифрового преобразователя.Цифро-аналоговые преобразователи работают путем преобразования цифровых сигналов в аналоговые, и они требуются всякий раз, когда цифровой сигнал должен быть изменен на аналоговый сигнал. Например, компакт-диски (CD) обычно являются цифровыми. При воспроизведении компакт-диска проигрыватель компакт-дисков считывает цифровую информацию с диска и затем преобразует ее в аналоговые сигналы. В результате компакт-диск можно услышать.

.

Смотрите также