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非数学方法解析∑-Δ模数转换器(ADC)

本文将尝试用非数学方法解释∑-Δ转换器,并涵盖噪声整形和过采样等基本概念,并结合一些示例来进行说明。这些概念与数字抽取滤波器随后结合在一起,

  导言

  现在,有许多使用常常要求模数转换器具有高分辨率,而不是高精度,然后呈现了对∑-Δ模数转换器的需求。为了了解∑-Δ转换器,人们有必要深化了解频域中所触及的杂乱数学计算来研究操控环路理论。但本文将让您了解一些非常重要的概念,如噪声整形、过采样和∑-Δ调制器背面使其差异于其它转换器架构的一切魔幻功能,尽可能防止数学杂乱性,使您可以可视化感触事物的移动。

  要了解∑-Δ模数转换器,首要需求了解噪声整形和过采样等基本概念。噪声整形可经过两种模仿来阐释。

  什么是“噪声整形”?通用示例如下

  比如说,某个产品的价格是9.9卢比,您购买该产品已有10天。下图是店东让您付出此产品的价格图。

  不管是0.1或0.5,每天都会产生一些差错,但在10天完毕后,产品的价格终究确实为9.9卢比。这种平均差错被称为噪声整形。

  可是只要店东每天都盯梢差错,才会产生这种状况。因此为了盯梢差错,体系应有一个存储器。

  表1:产品的每日价格

  

  Day: 天数;Price: 价格

  经过数模转换器解说的噪声整形

  假如咱们的一般数模转换器包含噪声整形,将会怎样?咱们答应数模转换器整形噪声。咱们让它不只给出一个数字,而是两个或三个数字,使平均值挨近抱负状况。

  

  图 1:时域中一般数模转换器与噪声整形数模转换器的比较(Ideal: 抱负状况;Regular DAC: 一般数模转换器;Noise shaped: 噪声整形)

  

  图 2:频域中噪声整形与一般数模转换器的比较(Noise Shaped: 噪声整形;DAC: 数模转换器)

  如图1所示,假如咱们真地遵从绿色形式,咱们就会将数值上下移动一点。看起来好像很糟糕,由于咱们现已为此数模转换器增加了噪声。它乃至没有使数值保持稳定。咱们没有引进任何新等级,它们早已存在于一般的数模转换器中。

  现在,看看图2中两个体系的傅立叶剖析。令人惊喜的是,咱们原以为会有损功能的绿色的东西,实际上却使数模转换器运转地更好。与一般数模转换器比较,噪声整形数模转换器中噪声低于1KHz的区域更小,因此可以更好地代表1KHz信号。

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