Signalavkodare med digital till analog. Digital signal

Specifikationer:

· Inkluderar professionell och lättanvänd programvara: Ulead Video Studio 8.0 SE DVD.

· USB 2.0-gränssnitt

· Video och ljudinspelning

· Ljusstyrka, kontrast, mättnad och färg

· Liten storlek

· Plug & Play

· Stöd för alla format: Spela in DVD +/- R / RW, DVD +/- VR och DVD-Video.

· Kan användas för videokonferenser

· Överensstämmer med USB 2.0-specifikationen.

· Stöd för NTSC-format, PAL, Video Format.

· Videoingång: En komposit RCA, en S-Video.

· Ljudingång: Stereovuk 2 RCA

· Mått: 88mm * 28mm * 18mm.

· Upplösning av upplösning: NTSC: 720 * [E-post skyddad] PAL: 720 * [E-post skyddad]

Systemkrav:

· Gratis USB 2.0-port

· Windows 2000 / XP / Vista32bit

· CPU Pentium ⅲ 800

· 600mb ledigt diskutrymme för installation av

· 4 GB och mer ledigt diskutrymme för att fånga video och redigera.

· Minne: 256mb RAM.

· Display: Minst 1024 * 768.

· Ljudkort

Innehållsförteckning:

· 1 x EasyCap USB 2.0 Video Audio Video Capture Adapter

· 1 x USB-kabel

· 1 x CD-ROM (programvara)

En annan intressant applikation för easyCap-enhet är en bildrekord från webbkameran. Så datorn blir till en videoövervakningsenhet. Detta är en mycket billig lösning som kan användas för personliga hem eller professionella ändamål.

I slutet skulle jag vilja säga att inköp av EasyCap-enhet är tillrådligt om du ska digitalisera mer än 5 videor av VHS-format. Om ditt videoarkiv är mindre, blir det billigare att beställa överskrivning video på DVD i fotocenteret.

Hej alla.

I dagens granskning kommer vi att prata om en ljudomvandlare som konverterar en digital signal till analog.

Med utvecklingen av teknik, kommer våra vanor och behov tyvärr inte någonstans. Så jag har ändrat den gamla TV: n till en mer progressiv modell, upptäckt med sorg att det inte finns någon 3,5 mm kontakt i den för att ansluta hörlurar eller andra akustik. Och sedan dess var jag ansluten till TV-ljudsystemet 2.1, saknade digitala kontakter och slutade använda det i framtiden jag inte planerade, eftersom hennes ljud var helt nöjd, då uppstod frågan om hur det var anslutet. Dessutom, ibland ansluter jag hörlurar till TV så att de högljudda ljuden inte går av andra medlemmar i min familj.

Efter att ha studerat de möjliga alternativen blev det klart att det enklaste och mest logiska sättet att lösa mitt problem skulle vara att köpa en omvandlare som kan vrida det digitala ljudet till analog. Lyckligtvis finns det inga problem med sådana omvandlare och alla kan välja en omvandlare som är utrustad med de nödvändiga kontakterna.

Innan beställningen beställs, för att maximera transaktionen, beslutades att kontrollera säljaren med den lokala servicen. Testresultaten visade att säljaren är pålitlig och kan lita på. Detaljerade data som erhållits som ett resultat av testning kan ses.

Paketet skickades snabbt snabbt och på det sätt som spenderades ungefär en månad. Information om spårning av paketet som någon kan se.

En omvandlare levereras utan någon originalförpackning, min instans kom i ett vanligt polyetenförpackning. Trots det faktum att förutom det tunna skiktet av pusslet skyddade inte innehållet i paketet, under resan, dess innehåll lider inte. Så i leveranspaketet var förutom att de flesta omvandlaren var: instruktioner, en nätverksadapter på 1A, en strömkabel med en längd av ca 1 meter, liksom en kabel optisk kabel 1,5 meter lång.

En sådan uppsättning är tillräcklig för att säkerställa att omvandlaren omedelbart kan använda. Köp inte någonting.

Instruktionen skrivs ut på engelska, storleken på A5-formatbladet.


I princip finns det inget särskilt intressant här. Om endast omvandlarens tekniska egenskaper.

Konverteraren själv är en liten låda med flera kontakter på varje sida. På sin topp finns det information om vad det är och från vilken sidokontakter som körs på "Logga in" och med vilken "utgång". Omvandlarens storlek är ganska kompakt - 50 * 40 * 26 mm., Så du kan kasta den för TV: n, där det inte kommer att vara synligt och kommer inte att locka uppmärksamhet.


Från motsatt sida - alla är välkända inskription "gjorda i Kina", liksom ett par ikoner och påståendet att denna utrustning uppfyller kraven i RoHS-direktivet som begränsar innehållet i skadliga ämnen.


Konverteraren själv görs kvalitativt. Inne i ingenting hänger, rensar inte. När komprimeras, spår inte fallet. Luckorna, luckorna eller något som detta hittades. Outrair lukt av plast är inte heller.

Så, från "ingången" finns det 3 kontakt: Fiberoptisk Toslink, koaxiellt, liksom en strömkontakt. Jag ser fram emot att jag omedelbart skjutit upp en komplett nätverksadapter. Omvandlaren fungerar perfekt från USB-kontakt till 1A som är tillgänglig på TV. Dessutom, nej, nej, och spärr på el, fungerar omvandlaren endast när TV: n är påslagen.


Från "Output" som det finns flera kontakter: Ett par RCA "tulpaner", 3,5 mm minijack, liksom en indikeringsledare som informerar oss om konverteringens tillstånd: under sin operation lyser det rött.


Det finns inget mer intressant i konverterarens utseende, vilket innebär att du kan flytta till sina praktiska test. Till att börja med använder vi Toslink Complete-kabeln och anslut omvandlaren till nätverket.


Det kan ses att den röda dioden ligger på omvandlaren upplyst. På samma sätt glöder kabeln i rött, vilket indikerar att allt fungerar i normalt läge. Genom att ansluta den fiberoptiska kabeln till omvandlaren å andra sidan, och med den andra genom att fastna i den 3,5 mm. Audio Connector, jag hörde först inte någonting: (men då kom det till mig att du måste välja önskad ljudkälla i TV-inställningarna. Därefter fungerade allt som det borde.

Nu om det viktigaste - om arbetsförmåga. Omvandlaren fungerar bra. Inget buller, wheezing, squeaks och andra obehagliga ljud hördes. Dessutom är det lika hänvisat till båda ljuden i hörlurarna och ljudsystemet 2.1. Ljudet är högt och klart. Det var inte värre än jag hade innan det var på den gamla TV: n vid anslutning via en standard 3,5 mm. kontaktdon. Vad som annars tyckte om det är något som möjligheten att samtidigt ansluta flera gadgets implementeras. Det vill säga en kan anslutas via "tulpaner" och den andra efter 3,5 mm. kontaktdon. Så ständigt ständigt ständigt ledningarna.


Sammanfatta allt som det skrevs här, jag kan säga att jag gillade omvandlaren och jag anser att köp av framgångsrik. Allt fungerar exakt som det borde. Det fanns inga problem med anslutning eller inställning. Så om du har på TV: n, som uteslutande "digitala" ljudanslutningar, kan du dra dina ögon till en liknande produkt - det hjälper dig att höra ljudet i hörlurar :) Även om det är ärligt, är jag inte så tydlig för Tillverkarens önskan att bli av med "analoga" utgångar ...

På det här, kanske allting. Tack för din uppmärksamhet och tillbringade tid.

DAC - Digital Analog Converter - behövs för att konvertera ljudsignalen från ett digitalt format till analog Vanligtvis, för överföring till en förstärkare eller omedelbar ljud.

Alla moderna ljudinspelningsformat använder en digital representation. Och spår på CD- eller Blu-ray-enheter, och MP3-filer, och musik från iTunes - alla är lagrade i ett digitalt format. För att reproducera denna post måste den konverteras till en analog signal - den här funktionen och utför en digital-analog omvandlare. Den inbyggda DAC är närvarande i vilken enhet som reproducerar musik. Men det händer ofta att kvaliteten på att spela samma ljudfiler (eller spår från samma disk) på olika spelare är märkbart annorlunda. Om samma förstärkare och hörlurar används, betyder det att problemet är i spelaren DAC.

Dacaps är olika: billiga lågkraftomvandlare (ofta använda tillverkare i mobila enheter) har låg hastighet och låg bit, vilket påverkas starkt av ljudkvalitet.

Om en mobilenhet har en digital utgång (S / PDIF eller USB) kan du ansluta en extern DSA till den - det garanterar den höga kvaliteten på digital ljudkonvertering till analog.

Dessutom kan den externa DAC vara mycket användbara när du lyssnar på musik som spelats in i löslösa format (ljudinspelningsformat utan förlust av kvalitet) med hög utrymme för skönsmässig bedömning, vilket ger maximal inspelning och original. Eftersom sådana poster distribueras, främst via Internet, listar de ofta dem direkt från datorn. Men ett högkvalitativt ljudkort finns sällan på bärbara datorer och tabletter, och ljudkort som är inbyggda i moderkortet markeras inte i hög kvalitet. Och i det här fallet förloras hela punkten att lyssna på löslös musik absolut. Situationen kan korrigeras om det finns en digital ljudutgång på datorn, till exempel S / PDIF. Genom att ansluta en DAC med en samplingsfrekvens och lite inte mindre än den för den inspelade inspelningen kan du få en analog signal med hög kvalitet.

En annan fin bonus kan erhållas genom att köpa en DAC med Bluetooth-support. Detta gör att du kan lyssna på utmärkt musik på högtalarna som är anslutna till omvandlaren, utan att vara "bunden" till den med ledningar. För en mobil dator (tablett eller bärbar dator) kan det vara mycket bekvämt. Dessutom kan du med en sådan omvandlare spela musik från andra enheter som stöder Bluetooth och enkelt växlar mellan dem.

ADC - ANALOG-DIGITAL CONVERTER - Det behövs tvärtom att konvertera en analog ljudsignal till ett digitalt format. ADC är oumbärlig för digitalisering (översatt till ett digitalt format) av gamla analoga poster: på poster, ljud- och video-taggar. Dessutom krävs ADC vid inspelning i digital form "Live" ljud från mikrofonen. Spelare med inspelningsfunktion och datorljudkort har en inbyggd ADC, men om kvaliteten på digitalisering är viktig för dig, är det bättre att överlåta denna uppgift till en specialiserad enhet.

Trots helt motsatta uppgifter har ADC och DAC några vanliga egenskaper som har ett stort inflytande på konverteringens kvalitet.

Egenskaper hos ljudomvandlare.

För ADC samplingsfrekvens Bestämmer vilken frekvens omvandlaren mäter amplituden för den analoga signalen och sänd den i digital form. För DAC, tvärtom, med vilken frekvens digitala data omvandlas till en analog signal.

Ju högre samplingsfrekvensen, resultatet omvandlingen är närmare källsignalen. Det verkar som det högre denna indikator är det bättre. Men enligt Kotelnikov-teoremet, att sända en signal med någon frekvens, är provtagningsfrekvensen tillräckligt större frekvens av själva signalen. Med det faktum att den högsta frekvensen som kan särskiljbar för rykten är 20 kHz (de flesta har den övre gränsen för ljudljud i området 15-18 kHz), bör provtagningsfrekvenser i 40 kHz vara tillräcklig för högkvalitativ digitalisering av någon ljud. Diskretisering Frekvens Audio CD: 44,1 kHz, och den maximala samplingsfrekvensen MP-3-filer: 48 kHz, vald bara baserat på detta kriterium. Följaktligen måste DAC, som förlorar ljud- och mp3-filer ha en samplingsfrekvens på minst 48 kHz, annars kommer ljudet att förvrängas.

Teoretiskt sett bör denna provtagningsfrekvens vara tillräcklig, men nästan ibland finns det ett behov av större frekvens: den verkliga ljudsignalen uppfyller inte kraven i Kotelnikov-teoret och under vissa förhållanden kan signalen snedvridas. Därför är connoisseurs av rent ljud populära med en 96 kHz diskretiseringsfrekvens.

DAC: s provtagningsfrekvens är högre än källfilen, ljudkvaliteten påverkar inte ljudets kvalitet, så det är bara meningsfullt om du kommer att lyssna på Blu-ray och DVD-ljud eller löslös musik med en frekvens av provtagning med den. Stor 48 kHz.

Om du riktigt syftar till förvärvet av en omvandlare med en samplingsfrekvens över 48 kHz, är det inte värt att spara på inköpet. DAC, som alla andra ljudenheter, lägger till sitt eget ljud till signalen. I lågkostnadsmodeller kan buller vara ganska högt och med hänsyn till den höga frekvensen av provtagningen kan ett farligt ultraljudsbrus uppstå vid utgången av en sådan omvandlare. Ja, och i hörapparaten kan näsan visa sig vara så hög att det överskuggar hela vinsten från att öka frekvensen av provtagning.

Bigness- Den andra egenskapen som direkt påverkar kvaliteten på omvandlingen.

Utmatningen av DAC bör motsvara ljudfilens urladdning. Om utmatningen av DAC kommer att vara lägre, är det troligt att helt enkelt kunna konvertera den här filen.

Audio-CD-spåren har lite 16 bitar. Detta innebär 65536 graderingar av amplitud - i de flesta fall är det tillräckligt. Men teoretiskt, med idealiska förhållanden, kan det mänskliga örat ge större tillstånd. Och om skillnaden mellan posterna med 96 kHz och 48 kHz och 48 kHz kan argumentera, skilja sedan ett 16-bitars ljud från 24-bitars i avsaknad av bakgrundsbrus kan många människor med god hörsel. Om DAC ska användas för att lyssna på DVD- och Blu-Ray-ljudet, bör du därför välja en modell med lite 24.

Ju högre utmatning av ADC, desto mer noggrannhet är amplituden hos ljudsignalen uppmätt.

När du väljer ADC, bör det bearbetas från vilka uppgifter som antas behandlas: För digitalisering av "bullriga" ljudinspelningar från gamla band, behövs inte högsiffrig ADC. Om du planerar att få en högkvalitativ digital post från studionmikrofonen, är det meningsfullt att använda en 24-bitars ADC.

Antal kanalerbestämmer vilket ljud som ska kunna konvertera enheten. En tvåkanals omvandlare kommer att kunna hantera stereo och mono ljud. Men för att konvertera Dolby Digital eller Dolby TrueHD-signalen behövs en sex eller åtta kanalomvandlare.

Signal / brusförhållande Bestämmer brusnivån som läggs till signalen av omvandlaren. Ju högre denna indikator, ju mer rengör signalen som passerar genom omvandlaren kvarstår. För att lyssna på musik är det oönskat att den här indikatorn är under 75 dB. Hi-Fi-utrustning ger minst 90 dB, och högkvalitativa hi-slutanordningar kan tillhandahålla ett signal-brusförhållande på 110-120 dB och högre.

DAC måste ha en digital ingång- Det kan vara S / PDIF, USB eller Bluetooth. ProduktiondAC Analog - "Jack" (Jack) eller "Tulpaner" (RCA). Vid ADC är motsatsen den analoga ingången och den digitala utgången. Tja, om omvandlaren har flera olika ingångar och utgångar - det utökar möjligheterna att ansluta till den från olika enheter. Om ingången på omvandlaren är en, se till att den liknande effekten är på den anordning som den antas vara ansluten.

Ljudomvandlare är mer benägna att studion och hemutrustning, så matde flesta omvandlare är gjorda av ett 220V-nätverk. Men det finns också omvandlare som matar från batterier och kan användas autonomt. Det kan vara bekvämt när man använder en omvandlare med en mobilenhet - en bärbar dator, en tablett, en smartphone eller spelare.

Vissa omvandlare drivs via mikro-USB-kontakten, och de kan inte ta emot en ljudsignal via den här kontakten. Om det är viktigt för dig att DAC kan läsa ljudfiler på USB-media, innan du köper, se till att USB på enheten används inte bara till makten.

Urvalsalternativ.

Om du behöver en enhet som du kan digitalisera gamla bandspelare eller skriva till ett datorljud från mikrofonen, behöver du en analog-till-digital-omvandlare. Priserna för dem börjar från 1100 rubel.

Om du vill få en enhet för högkvalitativ uppspelning av Audifiles från en smartphone med en trådlös anslutning, välj bland DAC med Bluetooth-support. En sådan enhet kostar dig 1400-1800 rubel.

Om du vill höra all den mängd ljud som spelats in i Loseless-format med en hög frekvens av provtagning och en bithastighet på 24, behöver du motsvarande DAC. Det kommer att kosta från 1 700 rubel.

Moderna digitala enheter för kunskap om vår analoga värld använder analog-digitala omvandlare. Om hur det fungerar ska jag berätta för dig i den här artikeln.

Om den kontinuerliga signalen behöver vara i en digital form måste det analoga ingångsvärdet omvandlas till motsvarande nummer. Denna uppgift utförs en analog digital omvandlare (ADC eller ADC).

Teori

S (t) är en matematisk funktion som beskriver vår signal. Det är omöjligt att välja en enkel populär funktion som för en sinusformad signal. Därför kommer vi inte att lämna s (t). Men i matematik är det bevisat att nästan vilken funktion som helst kan representeras som summan av sinusformiga (SIN och COS) signaler, men med olika amplituder och vinkelfrekvenser. Och ju svårare funktionen, desto mer sinusformade signaler är det nödvändigt. Som ett resultat får vi:

Bihålor och cosiniser i detta belopp kallas signalens (t) harmonik och de är spektrum Signal s (t), och summan kallas nära Fourier. Detta är grunden för spektralanalys, som används i stor utsträckning i moderna tekniker. Signalspektrum (Sin och Cos Set) är lämpligt att skildra i form av ett diagram, till exempel för sinusformad:

(Spegeldelen visas bara på grund av matematiska omvandlingar, det finns ingen fysisk mening)
Och för vår signal:

Förfarandet för analog-digital omvandling av kontinuerliga signaler, som implementeras med användning av ADC, är en omvandling av den kontinuerliga funktionen hos tiden S (T), som beskriver vår signal i sekvensen av tal S1, S2, S3, S4 ..., hänförlig till någon bestämd tid. Denna procedur kan delas upp i två oberoende operationer. Den första kallas diskretisering Och den består i att omvandla den kontinuerliga funktionen hos tiden s (t) i den kontinuerliga sekvensen S1, S2, S3, S4 .... Den andra kallas kvantisering och består i att konvertera en kontinuerlig sekvens i diskret S1 *, S2 *, S3 *, S4 * ...

Provtagningen av kontinuerliga signaler är baserad på teoremreferenser (Whitaker Theorem - Nyquist - Kotelnikova - Shannon):

Om det finns en S (T) -signal, vars spektrum inte innehåller frekvensen ovanför fmaxen, kan den återställas fullständigt om S (t) s (t) är kända för att tas med lika stora intervall:

Enligt denna teorem, för att representera en analog signal i digital form, behöver vi referenser. Men då problemet: de verkliga signalerna har ett oändligt spektrum och det finns inga riktiga signaler. I det här fallet är det nödvändigt att trimma spektret hos signalen med hjälp av filtret, så vi är artificiellt att skapa. Det brukar tas i en sådan spektrumplats där nivån av amplituder harmonisk inte överstiger 10% av det maximala värdet. Ring upp toppfrekvens spektrum. Det är också lämpligt att prata om spektrumets övre vinkelfrekvens.

Användningen av provtagning för vår signal leder till framväxten av specifik högfrekvent distorsion, på grund av provet i bearbetningssystemen. För att minska dessa förvrängningar är det nödvändigt att antingen öka samplingsfrekvensen eller ta mer. Emellertid ökar informationsbehållandet av signalen. Det är ofta överflödigt, och i någon praktisk uppgift bör du leta efter "gyllene mitten".

I slutändan kommer vår analoga signal att motsvara en uppsättning referenser, varav signalen kan återställas så här:

När signalkvantiseringen också förlorar förlusten av information på grund av den slutliga uppsättningen signalnivåer, som också påverkar informationsbehållaren hos den digitaliserade signalen.

Sammanfattning:

1. Signaler kan studeras både i tidsdomänen och i frekvensen (spektrum).
2. För att få en digital signal från den analoga signalen måste du först diskretisera den och kvantisera sedan.
3. För att prova signalen måste du begränsa sitt spektrum.
4. Det är nödvändigt att optimalt välja provtagningsfrekvensen och antalet kvantiseringsnivåer.
5. När provtagning, vi ständigt runda analogt värde till närmaste digitala och i slutändan har vi fel - bullerprovtagning.

ADC: s tekniska egenskaper:

Statisk

Nollförskjutningsfel - Värdet av ingångssignalen vid vilken ADC: s utgångskod är noll.

Fullskalsfel - Relativ skillnad mellan de verkliga och idealiska värdena för överföringsskalsgränsen i frånvaro av nollförskjutning.

Olinjäritet - Maximal avvikelse för den verkliga egenskapen hos omvandlingen d (u (t)) från den optimala

Dynamisk

Konverteringstid - Det här är den tid som räknas från början av provtagningspulsen eller början av omvandlingen tills den hållbara koden visas som motsvarar detta prov.

Öva

Det klassiska diagrammet för den parallella analog-till-digitala omvandlingen i en förenklad form ser ut så här:

Motstånd delar referensspänningen i lika stora proportioner. Referenserna av den analoga signalen och en del av referensspänningen matas till komparatorer, där de jämförs. I fallet med tillfällighet vid komparatorns utgång har vi en logisk enhet. Det visar sig sålunda koden som kodaren omvandlar till det önskade formatet.

• Gorovsky I.S. Radioteknikkedjor och signaler.
• Baskakov S.I. Radioteknikkedjor och signaler.
• Kester Walt. Datakonverteringshandboken.

P.S. Artikeln innebär likabehandling av begreppsfunktion och signal.
P.p.s. Nivån på artikeln är utformad för en bred publik.

Taggar: signal, spektrum, kvantiseringsbrus, kvantisering, diskretisering, komparator, ADC, analog, siffra, kodare, digitalisering, kvantiseringssteg, ADC

I elektronik är signaler uppdelade i: Analog, diskret och digital. Låt oss börja med det faktum att allt som vi känner vi ser, för det mesta är en analog signal, men vad ser datorprocessorn är en digital signal. Det låter inte helt klart, så låt oss hantera dessa definitioner och så som en typ av signaler omvandlas till en annan.

I den elektriska representationsanaloga signalen är det analogt av ett verkligt värde. Till exempel känner du omgivningstemperaturen ständigt, hela livet. Det finns inga raster. Samtidigt känner du inte bara två nivåer "heta" och "kalla" och ett oändligt antal känslor som beskriver detta värde.

För en person kan "kall" vara på olika sätt, det är höstkylning och vinter frost, och lätta frost, men inte alltid "kallt" är en negativ temperatur, liksom "värme" - inte alltid positiva temperaturer.

Härifrån följer att den analoga signalen har två funktioner:

1. Kontinuitet i tid.

2. Antalet signalvärden tenderar att oändlighet, d.v.s. En analog signal kan inte uppdelas noggrant i delar eller chanting, bryta skalan till specifika sektioner. Mätningsmetoder är baserade på en måttenhet, och deras noggrannhet beror bara på priset för att dela skalan än det är mindre, ju mer exakt dimensionen.

Diskreta signaler - Det här är signaler som representerar en sekvens av rapporter eller mätningar av vilket värde som helst. Mätningar av sådana signaler är inte kontinuerliga, men periodiska.

Jag kommer att försöka förklara. Om du installerade termometern någonstans mäter det det analoga värdet - det följer av ovanstående. Men du tittar faktiskt på sitt vittnesbörd, får diskret information. Diskret - det betyder separat.

Till exempel vaknade du och lärde dig hur många grader på termometern, nästa gång du tittade på den på en termometer vid middagstid och tredje gången på kvällen. Du vet inte hur snabbt temperaturen ändras, jämnt eller ett skarpt hopp, du vet bara data vid den tiden som observerades.

Detta är en uppsättning nivåer, typ 1 och 0, hög och låg, eller inte. Reflektionsdjupet av information är i digital form är begränsad av den digitala enhetens siffra (Logic Set, Microcontroller, Processor etc.) Det visar sig att den är lämplig för lagring av booleska data. Ett exempel är följande, för "dag" och "natt" typ datalagring är tillräckligt med 1 bitar av information.

Bit- Det här är minimivärdet av informationspresentationen i digital form, endast två typer av värden 1 kan lagras i den (logisk enhet, hög nivå) eller 0 (logisk noll, låg).

I elektronik representeras informationsbiten som en lågspänningsnivå (nära 0) och en högspänningsnivå (beror på en specifik anordning, motsätter sig ofta med matningsspänningen på denna digitala nod, typiska värden - 1,7, 3,3. 5V, 15V).

Alla mellanliggande värden mellan de mottagna låga och höga halterna är övergångsregionen och får inte ha ett specifikt värde, beroende på kretsarna, både enheterna i allmänhet och den interna kretsen av mikrokontroller (eller någon annan digital enhet) kan ha En annan övergångsnivå, till exempel för 5-toltlogik för noll, spänningsvärden kan tas från 0 till 0,8V, och per enhet från 2V till 5V, medan gapet mellan 0,8 och 2B är en osäker zon, i själva verket , det är skilt från sin hjälp från en.

De mer exakta och rymliga värdena måste lagras, ju mer du behöver lite, vi ger ett bord-exempel med en digital formdisplay på fyra dagar:

Natt - morgon - dag - kväll

För detta behöver vi 2 bitar:

I det allmänna fallet är den analoga-digitala transformationen processen att översätta det fysiska värdet till ett digitalt värde. Det digitala värdet är en uppsättning enheter och munstycken som uppfattas av bearbetningsanordningen.

En sådan omvandling är nödvändig för interaktion av digital teknik med miljön.

Eftersom en analog elektrisk signal upprepar sin forminsignal, kan den inte skrivas i digital form "eftersom det finns" eftersom det har ett oändligt antal värden. Ett exempel kan ges en ljudinspelningsprocess. Det ser ut så här i den primära formen:

Det är summan av vågor med olika frekvenser. Vilket, när sönderdelning i frekvenser (för mer information, se Fourier-transformen), kan ett eller annat sätt vara stängd för en liknande bild:

Nu prova det i form av en uppsättning typ "11110001010100", ganska svårt, är det inte?

Ett annat exempel på behovet av att omvandla analogt värde till digital, är dess mätning: elektroniska termometrar, voltmetrar, ammetrar och andra mätinstrument interagerar med analoga värden.

Hur är konverteringen?

Först titta på diagrammet för provkonvertering av den analoga signalen till digital och baksida. Senare kommer vi tillbaka till henne.

I själva verket är detta en komplex process som består av två huvudstadier:

1. Signalsignal.

2. Kvantisering i nivå.

Signalprovtagning är definitionen av tidsintervall på vilka signalen mäts. Ju kortare dessa luckor är den mer exakta mätningen. En provtagning (T) kallas ett segment av tid från början av läsdata till slutet. Samplingsfrekvensen (F) är det omvända värdet:

Efter att ha läst signalen bearbetas och sparas i minnet.

Det visar sig att under den tid som signalavläsningarna läses och bearbetas kan det ändras sålunda en snedvridning av det uppmätta värdet. Det finns en sådan Kotelnikov-teorem och härleder en sådan regel av det:

Samplingsfrekvensen måste vara minst 2 gånger mer än frekvensen för den diskreta signalen.

Detta är en skärmdump från Wikipedia, med ett utdrag ur teorem.

För att bestämma det numeriska värdet krävs kvantisering. Quantum är ett visst gap av de uppmätta värdena, i genomsnitt ovan nämnda nummer.

De där. Signaler från X1 till X2, villkorligt lika med ett specifikt XY-värde. Det påminner priset på att dividera pilmätinstrumentet. När du hänvisar till, är du ofta lika med närmaste märke på instrumentskalan.

Så med kvantisering i nivå, desto mer kvanter, de mer exakta mätningarna och de mer tecken efter kommatecken (hundra, tusen och så vidare) kan de innehålla.

Mer exakt är antalet tecken efter kommatecken bestämt ganska av ADC: s urladdning.

Bilden visar processen med signalkvantisering med användning av en bit av information, som jag beskrivit ovan, när en hög nivå tas när en viss gräns överskrids.

Till höger visar kvantiseringen av signalen och inspelningen i form av två databitar. Som du kan se är detta fragment av signalen redan uppdelad i fyra värden. Det visar sig att den smidiga analoga signalen som ett resultat är en digital "steg" -signal.

Antalet kvantiseringsnivåer bestäms med formeln:

Där n är antalet utsläpp, n är nivån av kvantisering.

Här är ett exempel på en signal som är sönder i ett större antal kvanta:

Härifrån är det mycket tydligt att de oftare värdena för signalen avlägsnas (mer samplingsfrekvens), desto mer exakt mäts den.

Den här bilden visar omvandlingen av en analog signal till en digital vy och till vänster om den föräldralösa axeln (vertikal axel) i en digital 8-bitars form.

Analog-digitala omvandlare

ADC eller analog-till-digital-omvandlare kan utföras som en separat enhet eller att byggas in.

Tidigare i mikrokontroller, till exempel, tog MCS-51-familjerna inte en ADC i sin sammansättning, ett externt chip användes för detta och det var ett behov av att skriva en rutin för att bearbeta externa är värden.

Nu är de i de flesta moderna mikrokontroller, till exempel AVR ATMEGA328, som är grunden för mest populära, det är inbyggt i själva MK. I Arduino utförs läsanalogdata enkelt - kommandot AnalOgread (). Även om i mikroprocessorn, som är installerad i samma inte mindre populär hallon Pi är det inte, så det är inte så otvetydigt.

Faktum är att det finns ett stort antal alternativ för analog-digitala omvandlare, som var och en har sina nackdelar och fördelar. Att beskriva vilken inom denna artikel inte har en särskild betydelse, eftersom det är en stor mängd material. Tänk på endast den allmänna strukturen hos några av dem.

Alternativet äldsta patenterade ADC är Paul M. Rainey, Fax-Telegraph System, U.S. Patent 1 608 527, inlämnad 20 juli 1921, utfärdat 30 november 1926. Detta är en 5-bitars ADC-direktomvandling. Namnen på patentet kommer tankar att användningen av denna enhet var förknippad med överföringen av data via telegrafen.

Om vi \u200b\u200bpratar om modern ADC-direktkonvertering har följande system:

Det kan ses att ingången är en kedja som ges en signal vid utgången när man korsar en tröskelsignal. Detta är urladdning och kvantisering. Vem åtminstone lite stark i kretsar, såg detta uppenbara faktum.

Vem är inte stark, fungerar ingångskedjan på detta sätt:

Analog signal går in i "+" -ingången, på allt på en gång. Utgångarna med beteckningen "-" kommer referensspänningen, som utvecklas med hjälp av en kedja av motstånd (resistiv delare) på en serie referensspänningar. Till exempel ser en rad för denna kedje ut som detta förhållande:

UREFI \u003d (1/16, 3/16, 5/16, 13/16, 9/16, 11/16, 13/16) * UREF

I parentes genom kommatecken indikeras vilken del av den totala referensspänningsuganen matas till ingången till varje ingångsspänning.

De där. Var och en av elementen har två ingångar när inloppsspänningen är bekant «+» Överstiger spänningen vid ingången med skylten "-", visas en logisk enhet vid dess utgång. När på en positiv (icke-konvertering) ingång är spänningen mindre än på ett negativt (inverterande), sedan vid utgången - noll.

Spänning att dela för att bryta ingångsspänningen till önskat antal utsläpp. När spänningen nås vid ingången vid utsignalen från motsvarande element visas en signal, bearbetningskretsen visar den "korrekta" signalen i digital form.

En sådan komparator är bra för databehandlingshastighet, alla element i ingångskedjan utlöses parallellt, är huvudfördröjningen av denna typ av ADC formad av en fördröjning av 1 komparator (arbetar fortfarande parallellt) och seer-förseningarna.

Det finns emellertid en stor brist på parallella kedjor - det här är behovet av ett stort antal komparatorer, för att få hög bitar ADC. För att till exempel få 8 siffror behöver du 2 ^ 8-komparatorer, och det är så många som 256 stycken. I ett decennium (i Arduino, 10-bitars ADC, förresten, men en annan typ) behöver du 1024 komparator. Bedöma sig om genomförbarheten av ett sådant bearbetningsalternativ, och där det kan behövas.

Det finns andra typer av ADC: erna:

sekventiell approximation;

delta Sigma ADC.

Slutsats

Konvertera analog signal till digitalt behov av att läsa parametrar från analoga sensorer. Det finns en separat typ av digitala sensorer, de är antingen integrerade chips, till exempel DS18B20 - på sin utgång redan digital signal och kan bearbetas av några mikrokontroller eller mikroprocessorer utan att behöva använda ADC eller en analog sensor på brädet på som dess omvandlare redan har placerats. Varje typ av sensorer har sina fördelar och nackdelar, såsom bullerimmunitet och mätfel.

Kunskap om transformationens principer är nödvändig för alla som arbetar med mikrokontroller, eftersom det inte finns några sådana omvandlare i varje modernt system, är sådana omvandlare inbäddade, du måste använda externa chips. Till exempel kan du få en sådan avgift som är utformad speciellt under Raspberry PI GPIO-kontakten, med precision ADCS på ADS1256.