Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

Samankaltaiset tiedostot
ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

Signaalien datamuunnokset

Successive approximation AD-muunnin

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

A/D-muuntimia. Flash ADC

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Signaalien datamuunnokset

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

A / D - MUUNTIMET. 2 Bittimäärä 1. tai. A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter )

Virheen kasautumislaki

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

11. kierros. 1. Lähipäivä

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

AD/DA muunnos Lähteet: Pohlman. (1995). Principles of digital audio (3rd ed). Zölzer. (1997). Digital audio signal processing

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Tuntematon järjestelmä. Adaptiivinen suodatin

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

Suodattimet. Suodatintyypit: Bessel Chebyshev Elliptinen Butterworth. Suodattimet samalla asteluvulla (amplitudivaste)

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

Johdanto tieto- viestintäteknologian käyttöön: Äänitystekniikka. Vfo135 ja Vfp124 Martti Vainio

4. kierros. 1. Lähipäivä

IIR-suodattimissa ongelmat korostuvat, koska takaisinkytkennästä seuraa virheiden kertautuminen ja joissakin tapauksissa myös vahvistuminen.

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

Digitaalinen audio & video, osa I

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Kapeakaistainen signaali

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu

Matlab-tietokoneharjoitus

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin

Radioamatöörikurssi 2013

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

Radioamatöörikurssi 2017

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja. Laboratoriotyö 3 A/D- ja D/A-muuntimet

Perusmittalaitteet 2. Yleismittari Taajuuslaskuri

Alipäästösuotimen muuntaminen muiksi perussuotimiksi

Alla olevassa kuvassa on millisekunnin verran äänitaajuisen signaalin aaltomuotoa. Pystyakselilla on jännite voltteina.

ELEC-C Sovellettu digitaalinen signaalinkäsittely. Äänisignaalien näytteenotto ja kvantisointi Dither Oskillaattorit Digitaalinen suodatus

Tekniikka ja liikenne (5) Tietoliikennetekniikan laboratorio

Radioamatöörikurssi 2014

Digitaalinen audio & video, osa I. Johdanto. Digitaalisen audion sovellusalueet. Johdanto. Taajuusalue. Psykoakustiikka. Johdanto Digitaalinen audio

Radioamatöörikurssi 2015

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet

12. Laskostumisen teoria ja käytäntö

Perusmittalaitteet 3. Yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5. Digitaalinen yleismittari. Digitaalinen yleismittari.

KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Tiedonkeruu ja analysointi Panu Kiviluoma

Lähettimet ja vastaanottimet

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

Helsinki University of Technology

Signaalien generointi

C = P Q S = P Q + P Q = P Q. Laskutoimitukset binaariluvuilla P -- Q = P + (-Q) (-Q) P Q C in. C out

Digitaalinen audio & video I

Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa

Neitola M. T. T. (2006) Delta-sigma A/D-muuntimien mallinnus ja simulointi. Lisensiaatintyö. Oulun Yliopisto, Sähkö- ja tietotekniikan osasto, 98 s.

Anturit ja Arduino. ELEC-A4010 Sähköpaja Tomi Pulli Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Mittaustekniikka

Varauspumppu-PLL. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

1. Yleistä. 2. Ominaisuudet. 3. Liitännät

Tiedonkeruu ja analysointi

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

Kanavointi ja PCM järjestelmä

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Radioamatöörikurssi 2017

TL5503 DSK, laboraatiot (1.5 op) Suodatus 1 (ver 1.0) Jyrki Laitinen

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

Laskuharjoitus 4 ( ): Tehtävien vastauksia

Puhetie, PCM järjestelmä, johtokoodi

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

Suodatus ja näytteistys, kertaus

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen

Mono- ja stereoääni Stereoääni

Nopea tiedonkeruulaitteisto radiokanavamittauksiin

Peruskerros: OFDM. Fyysinen kerros: hajaspektri. Hajaspektri: toinen tapa. FHSS taajuushyppely (frequency hopping)

1. Perusteita Äänen fysiikkaa. Ääniaalto. Aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (frequency) Äänen nopeus

Numeeriset menetelmät

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Radioamatöörikurssi 2016

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Tiedonkeruu ja analysointi

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

DATAFLEX. Vääntömomentin mittausakselit DATAFLEX. Jatkuvan päivityksen alaiset tiedot löytyvät online-tuoteluettelostamme, web-sivustosta

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät

puheen laatu kärsii koodauksesta mahdollisimman vähän. puhe pakkautuu mahdollisimman pieneen määrään bittejä.

1. Määritä pienin näytelauseen ehdon mukainen näytetaajuus taajuus seuraaville signaaleille:

Transkriptio:

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset valintakriteerit resoluutio ja nopeus Yleisimmät A/D-muunnintyypit: Integroivat, Takaisinkytketyt (SAR) Rinnakkaismuuntimet (Flash) Sigma-deltamuuntimet (1-bit ylinäytteistetty) Pipeline

Muunnintyyppi Resoluutio Nopeus Edut / huonot puolet Flash 8 bit 250 Msps - 1Gsps + erittäin nopea + suuri kaista sis.menossa - suurin tehonkulutus - suuri koko (piirillä) - kallis SAR (punnitseva) 10-16 bit 76ksps - 250 ksps Integroiva > 18 bit < 50 ksps Sigma-delta >16 bit >200 ksps Pipeline 12-16 bit 1 Msps - 80 Msps + hyvä resol. & tarkkuus + pieni tehonkulutus - pieni kaistanleveys - rajoitettu näytt.ottotaajuus + eritt. suuri resoluutio + pieni tehonkulutus + hyvä häiriönsieto - erittäin hidas + suuri resoluutio + suuri kaistanleveys + digitaalinen suodatus - rajoitettu näytt.ottotaajuus + nopea + pieni tehonkulutus + digit. virheenkorjaus - minimikellotaajuus

Ylinäytteistetyt A/D-muuntimet Ylinäytteistys (Oversampling) Ylinäytteistyksen vaikutus anti-aliassuodattimen suunnitteluun Ylinäytteistyksen vaikutus resoluutioon 1-bittiset Σ A/D-muuntimet Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 1

Anti-alias suodatus Teoriassa signaali voidaan rekonstruoida, mikäli näytteistys tehdään Nyquistin taajuudella Ideaalinen toiminta vaatii kuitenkin ideaalisen anti-alias suodattimen Käytännössä signaalia on pakko ylinäytteistää, jotta suodatus on mahdollista -> Oversampling Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 2

Suodatintyypeistä Erilaisilla suodatintyypeillä ja korkeilla asteluvuilla voidaan tehdä hyvinkin jyrkkiä suodattimia Haitat: Kalliita, paljon komponentteja, vaativat mahdollisesti erilliskomponenttien käyttöä, impulssivaste Piirit nykyään huomattavan nopeita -> Ylinäytteistetään kunnolla! Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 3

64-kertaisen ylinäytteistyksen etu Esimerkkinä audio järjestelmän stereo A/D-muunnin (Crystal Semiconductors) Toiminta lähellä Nyquistin taajuutta vaatii 11 asteen Chebyshev suodattimen Sama vaimennus saavutetaan 64- kertaisella ylinäytteistyksellä yksinkertaisilla RC-lenkeillä Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 4

Ylinäytteistyksen vaikutus resoluutioon Efektiivinen bittien lukmäärä verrannollinen SNR:ään Ylinäytteistys levittää kvantisointikohinan laajalle taajuuskaistalle Alipäästösuodatus poistaa kohinaa vaikuttamatta signaalikaistaan -> Resoluutio kasvaa Σ modulaattori muokkaa kohinan spektriä Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 5

1-bittinen A/D-muunnin (Σ ) Signaalia verrataan integraattorin jälkeen takaisin-kytkettyyn D/A muunnettuun signaaliin Jännite pisteessä B (keskiarvo) seuraa sisääntulevaa jännitettä -> Modulaattorista ulostuleva 1- bittinen bittivirta seuraa jännitettä Kasvava signaali generoi enemmän ykkösiä, laskeva signaali nollia Modulaattorissa oleva integraattori siirtää kvantisointikohinaa korkeammille taajuuksille Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 6

1-bittisen A/D-muuntimen osat Σ modulaattori Muodostaa signaaliin verrannollisen yksibittisen A/D-muunnoksen Muokkaa kvantisointikohinaa (siirtää korkeammille taajuuksille) Alipäästösuodattimena toimiva integraattori voidaan korvata myös kaistanpäästösuodattimella -> Häiriötön taajuusalue siirtyy Digitaalinen suodatin Alipäästösuodatus Desimaattori Pudottaa bittien määrää tekijällä M päästämällä lävitseen vain joka M:nnen bitin Informaatiota ei häviä, kunhan Nyquistin kriteeri täyttyy! Data ulos desimaattorista joko sarja- tai rinnakkaismuotoisena Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 7

Useampiasteiset modulaattorit Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 8

Signaali/kohina-suhde SNR paranee kasvattamalla ylinäytteistyssuhdetta (oversampling ratio) tai lisäämällä modulaatorien lukumäärää (asteluku) Muuntimesta ei kannata ottaa ulos bittejä enempää kuin tarvitaan (efektiivinen bittien lukumäärä). Ylimääräiset bitit sisältävät pelkkää kohinaa Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 9

24-bittinen Σ A/D-muunnin Petri Kärhä 30/03/2005 Luento 4c: Signaalien datamuunnokset 10