Сигма-дельта модуляція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Методи модуляції
Аналогова модуляція
AM · ЧМ (FM) · ФМ (PM) · QAM · SSB
Цифрова модуляція
АМн · ФМн · ЧМн · GMSK
OFDM · COFDM · TCM
Імпульсна модуляція
АІМ · ДМ · ІКМ · ΣΔ · ШІМ · ЧІМ · ФІМ
Разширення спектру
DSSS · FHSS
Див. також: Демодуляція
Схема сигма-дельта АЦП

Си́гма-де́льта модуля́ція — спосіб модуляції, що забезпечує оцифровку сигналу з заданими характеристиками в робочій смузі частот. Сигма-дельта модуляція призначена для аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворень звукових сигналів (ЗС). На відміну від імпульсно-кодової модуляції (ІКМ) вона дозволяє використовувати при цих операціях досить грубі перетворювачі з числом розрядів аж до одного, забезпечуючи при цьому відношення сигнал шум (SNR) до 120 … 140 дБ, що необхідно для професійного запису звуку. Технологія виробництва АЦП і ЦАП на основі сигма-дельта модуляції значно простіша і дешевша, тому такі перетворювачі широко використовуються в сучасних звукових картах, оптичному звукозапису, цифрових магнітофонах, в вимірювальній та іншій техніці.
На відміну від ІКМ АЦП і ЦАП на основі сигма-дельта модуляції працюють на частоті дискретизації в 4 і більше разів вище стандартного значення, відповідного вимогам теореми В. П. Котельникова. У них використовуються грубі квантувачі з числом розрядів q від 1 до 6 з частотно-залежним негативним зворотним зв'язком. В останні роки ця модуляція повністю «витіснила» з побутової і навіть професійної аудіотехніки імпульсно-кодову модуляцію[1].

Блок-схема[ред.ред. код]

У схемі на вхід 1 модулятора надходить аналоговий сигнал і відразу порівнюється з вихідним сигналом 1-бітного ЦАП, який ідентичний квантованому сигналу на виході модулятора, тільки він двохполярний. Різницевий сигнал — це помилка двохрівневого квантування. В аналоговому інтеграторі накопичуються послідовні помилки квантування різної полярності, і їх середня величина флуктуює відносно вхідного нуля компаратора. Тут йде мова про помилки дворівневого квантування, а це не помилки квантування модулятора.
У модуляторі використовується дворівневий квантувач типу midriser, на виході якого логічна «1», якщо сигнал на його вході більше 0, і логічний «0», якщо дорівнює або менше 0. D-тригер повторює ці стани із затримкою на один такт, і формує дворівневий, але однополярний цифровий потік.

У такому модуляторі вихідний сигнал являє собою безперервну послідовність логічних «1» і «0» однієї полярності, в якій звуковий сигнал передається у вигляді модуляції щільності логічних одиниць, як середнє значення цифрового потоку П-імпульсів різної частоти і тривалості. Цей цифровий потік називається DSD (Direct Stream Digital).

Особливості[ред.ред. код]

Важливою відмінною особливістю сигма дельта модуляції є одночасне використання трьох аудіо технологій : Dithering, Oversampling і Noise Shaping. За допомогою цих технологій помилки квантування перетворюються в шум, спектр шуму розширюється в область ультразвукових частот і перетворюється так, що його спектральна щільність потужності в звуковому діапазоні сильно зменшується, а в області високих частот далеко за межами частоти Найквіста збільшується. Технологія Dithering здійснює декореляцію помилок квантування і тим самим перетворює дискретний спектр помилок в спектр білого шуму квантування. Таке перетворення здійснюється шляхом додавання на вхід квантувача разом з аналоговим ЗС додаткового шуму невеликого рівня.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]