Аналого-цифровой преобразователь: различия между версиями

Если бы [[плотность вероятности]] амплитуды входного сигнала имела [[равномерное распределение]], то отношение сигнал/шум (применительно к шуму квантования) было бы максимально возможным. По этой причине обычно перед квантованием по амплитуде сигнал пропускают через безынерционный преобразователь, передаточная функция которого повторяет [[Функция распределения|функцию распределения]] самого сигнала. Это улучшает достоверность передачи сигнала, так как наиболее важные области амплитуды сигнала квантуются с лучшим разрешением. Соответственно, при цифро-аналоговом преобразовании потребуется обработать сигнал функцией, обратной функции распределения исходного сигнала.

 

 

Например, голосовой сигнал имеет [[лапласово распределение]] амплитуды. Это означает, что окрестность нуля по амплитуде несёт больше информации, чем области с большей амплитудой. По этой причине логарифмические АЦП часто применяются в [[система передачи голоса|системах передачи голоса]] для увеличения динамического диапазона передаваемых значений без изменения качества передачи сигнала в области малых амплитуд.

Если последовательность цифровых значений, выдаваемая АЦП, где-либо преобразуется обратно в аналоговую форму [[ЦАП|цифро-аналоговым преобразователем]], желательно, чтобы полученный аналоговый сигнал был максимально точной копией исходного сигнала. Если входной сигнал меняется '''быстрее''', чем делаются его отсчёты, то точное восстановление сигнала невозможно, и на выходе ЦАП будет присутствовать ложный сигнал. Ложные частотные компоненты сигнала (отсутствующие в спектре исходного сигнала) получили название ''alias'' (ложная частота, побочная низкочастотная составляющая). Частота ложных компонент зависит от разницы между частотой сигнала и частотой дискретизации. Например, синусоидальный сигнал с частотой 2 кГц, дискретизованный с частотой 1.5 кГц был бы воспроизведён как синусоида с частотой 500 Гц. Эта проблема получила название ''наложение частот'' (''aliasing'').

 

 

Хотя наложение спектров в большинстве случаев является нежелательным эффектом, его можно использовать во благо. Например, благодаря этому эффекту можно обойтись без [[преобразование частоты|преобразования частоты]] вниз при оцифровке узкополосного высокочастотного сигнала (смотри [[смеситель (электроника)|смеситель]]). Для этого, однако, входные аналоговые каскады АЦП должны иметь значительно более высокие параметры, чем это требуется для стандартного использования АЦП на основной (видео или низшей) гармонике.

Как правило, сигналы оцифровываются с минимально необходимой частотой дискретизации из соображений экономии, при этом шум квантования является белым, то есть его спектральная плотность мощности равномерно распределена во всей полосе. Если же оцифровать сигнал с частотой дискретизации, гораздо большей, чем по [[Теорема отсчётов Уиттакера — Найквиста — Котельникова — Шеннона|теореме Котельникова-Шеннона]], а затем подвергнуть цифровой фильтрации для подавления спектра вне частотной полосы исходного сигнала, то [[отношение сигнал/шум]], будет лучше, чем при использовании всей полосы. Таким образом можно достичь эффективного разрешения большего, чем разрядность АЦП.

 

 

== Типы АЦП ==