Файл: Самостоятельная работа Подготовил студент 2курса факультета тт1221 Raxmatov Faxriddin.pptx

Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций Республики Узбекистан







Каршинский филиал Ташкентского Информационно Технологического Университета





Самостоятельная работа

Подготовил студент 2-курса факультета ТТ-12-21 Raxmatov Faxriddin

Устройства для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и их свойства

Прежде чем электронное цифровое устройство сможет интерпретировать аналоговую информацию, сигнал должен быть переведен на двоичный язык последовательность 1 и 0.

Это достигается при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Операции преобразования аналогового сигнала в цифровой:

• дискретизацию
• квантование
• кодирование

Дискретизация — преобразование непрерывной функции в дискретную.

На рисунке

показана наиболее распространенная равномерная дискретизация. Сначала имеется непрерывный сигнал S(t). Затем он подвергается разбиению на равные промежутки времени Δt. Вот эти промежутки и есть дискретные отсчеты, называемые периодами дискретизации.

В результате получается последовательность отсчетов (дискретных) с шагом в Δt. По сути в основе дискретизации непрерывных сигналов лежит возможность представления их, т. е. сигналов в виде взвешенных сумм некоторых коэффициентов.

Δt

шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации (то есть, тем чаще регистрируются значения амплитуды), и, значит, тем более точное представление о сигнале мы получаем. Это рассуждение подтверждается доказанной теоремой Котельникова .Согласно этой теореме, аналоговый сигнал с ограниченным спектром может быть точно описан дискретной последовательностью значений его амплитуды, если эти значения следуют с частотой, как минимум вдвое превышающей наивысшую частоту спектра. На практике это означает следующее: для того, чтобы оцифрованный сигнал содержал информацию о всем диапазоне слышимых человеком частот исходного аналогового сигнала (0 – 20 кГц) необходимо, чтобы выбранное значение частоты дискретизации при оцифровке сигнала составляло не менее 40 кГц.

---

Количество осуществляемых в одну секунду замеров величины сигнала называют частотой дискретизации или частотой выборки. Очевидно, что чем меньше

Дискретизация

— разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов.

Квантование

Квантование

Представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета.

Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации). При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали). Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть, разбивает по уровню сигнала (на графике — по вертикали). Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.

Методы квантования.

Импульсно-кодовая модуляция

Дельта-модуляция

Сигма-дельта модуляция

–это операция преобразование квантованного сигнала в последовательность кодовых слов.

Кодирование

Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код. Если квантованный сигнал может принимать N значений, то число двоичных символов в каждом кодовом слове n >= log2N. Один разряд, или символ слова, представленного в двоичном коде, называют битом. Обычно число уровней квантования равно целой степени числа 2, т.е. N = 2n.

Кодирование

Кодовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах . Для передачи в параллельной форме надо использовать n линий связи (в примере, показанном на рисунке, n = 4)

Операции, связанные с преобразованием аналогового сигнала в цифровую форму (дискретизация, квантование и кодирование), выполняются одним устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Сейчас АЦП может быть просто интегральной микросхемой. Обратная процедура, т.е. восстановление аналогового сигнала из последовательности кодовых слов, производится в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП).

---

АЦП и ЦАП

Сейчас существуют технические возможности для реализации всех обработок сигналов звука и изображения, включая запись и излучение в эфир, в цифровой форме. Однако в качестве датчиков сигнала (например, микрофон, передающая ТВ трубка или прибор с зарядовой связью) и устройств воспроизведения звука и изображения (например, громкоговоритель, кинескоп) пока используются аналоговые устройства. Поэтому аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи являются неотъемлемой частью цифровых систем.

АЦП и ЦАП

На сегодня совершенно очевидно лишь одно – цифровые технологии находятся лишь в начале своего пути, и нам еще

только предстоит понять, что значит их повсеместное внедрение совместно с миниатюризацией, наращиванием вычислительных мощностей и объемов памяти. Совершенно ясно, что цифровые технологии очень скоро завоюют новые, еще не захваченные рубежи, и что от повсеместного применения этих технологий никуда не деться. Опасаться этого процесса можно, но сопротивляться ему бесполезно.

Что же касается цифрового звука – части цифровой революции – то здесь все только начинается. Что в этой области уже сегодня получил потребитель? Очень компактные цифровые аудио проигрыватели, высококачественную мобильную и Интернет-телефонию, домашние кинотеатры с объемным звучанием. Только представьте себе, как развитие этих технологий может повлиять на окружающий нас мир! Все это лишь укрепляет мысли о том, что путь не близок, и что самое интересное нам еще только предстоит увидеть.

---