Введение Темы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования достаточно важны в курсах электроники, поскольку большинство устройств, взаимодействующих с компьютером, имеют аналоговый вход/выход, а компьютер может обрабатывать только цифровые сигналы.
В этой статье я хочу поделиться с вами самыми основами таких преобразований.
Типы сигналов
Прежде чем понимать сами преобразования, необходимо знать, какие сигналы существуют. И есть 3 типа:- Аналоговый
- Дискретный
- Цифровой
Дискретный – это сигналы, представленные последовательностью отсчетов, т.е.
значения сигналов в дискретные моменты времени.
Цифровой – это сигналы, дискретные во времени (или в пространстве) и квантованные по уровню.
Вычислительные процедуры в компьютере выполняются в цифровых сигналах.
Чтобы компьютер обработал сигнал, необходимо преобразовать сигнал из аналоговой формы в цифровую.
После обработки производится обратное преобразование, поскольку большинство бытовых устройств управляются аналоговыми сигналами.
Блок-схема цифровой обработки сигналов в целом выглядит так: 
Преобразование аналого-цифрового сигнала
Преобразование аналого-цифрового сигнала включает в себя два этапа:- Выборка сигнала (во времени или пространстве)
- Квантование по уровню
Частоту дискретизации можно определить по формуле 
Процесс получения выборки входного сигнала должен занимать очень небольшую часть периода выборки, чтобы уменьшить ошибки динамического преобразования, вызванные изменениями сигнала во время выборки.
Частота дискретизации выбирается из Теоремы Котельникова .
В нем говорится, что для того, чтобы иметь возможность восстанавливать непрерывный сигнал с желаемой точностью по выборкам сигнала, необходимо, чтобы частота дискретизации была как минимум в два раза выше верхней частоты спектра дискретизируемого сигнала.
Любой сигнал имеет свое спектральное представление.
Любое представление сигнала — это представление в виде суммы (или интеграла) гармонических составляющих (синуса и косинуса), различных частот, взятых с определёнными весовыми коэффициентами (имеющих определённую амплитуду).
Для периодических сигналов это сумма, для непериодических сигналов — 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.
Используя формулу Эйлера, любое выражение можно представить в виде 
— частота первой гармоники 
— частота n-й гармоники 
— круговая частота n-й гармоники 
– комплексная амплитуда гармоники, где 
— фазовый спектр.
Совокупность амплитуд гармоник ряда Фурье называется амплитудным спектром, а совокупность их фаз — фазовым спектром.
Пример спектра: 
Для непериодических функций 
, А 
Затем 
заменяется непрерывно меняющейся частотой => сумма заменяется интегралом.
Прямое преобразование Фурье для непериодического сигнала
Таким образом, спектр непериодической функции представляется суммой бесконечного числа гармонических колебаний, частоты которых расположены бесконечно близко друг к другу.
Квантование сигнала по уровню
Число уровней квантования определяется по формуле
n - количество цифр N - уровень квантования Выбор количества уровней квантования сигнала производится на основе компромиссного подхода, учитывающего, с одной стороны, необходимость достаточно точного представления сигнала, что требует большого числа уровней квантования, и с другой стороны.
с другой стороны, количество уровней квантования должно быть меньше, чтобы емкость кода была минимальной.
На этом я закончу свою статью, чтобы не перегружать читателя лишней информацией.
Удачи в ваших начинаниях! Теги: #Электроника для начинающих #электроника #АЦП #начинающим #ЦАП
-
Ищете Мощную Защиту Пк?
19 Oct, 24 -
Что Плохого В Приеме На Работу В Сфере Ит?
19 Oct, 24 -
Zpower: Ультракомпактный? Ультра Дорого!
19 Oct, 24 -
10 Способов Заработать Деньги На Блоге
19 Oct, 24
