Elei áalakíók 29 Aalóg koparáor bies A/D áalakíó Siple i oep, b riky i praie [D. Sheigold] Coparaors have a opap fro ed ad a digial bak ed [. Maii] Az aalóg koparáor ké beeő jel külöbségéek előjelé (lláeeé) geerálja (ZX : zero rossig) és az logikai állapoké kódolja. Az bies ada kiee egadja, hogy az egyik aalóg beee: a ereia pillaaérékéhez képes a ásik jel pillaaéréke agyobbe vagy kisebb ; az áee "polariása" szabado válaszhaó. Kriiks, az aalóg és digiális aroáy közveleül áhidaló ele az aalóg koparáor Prakiksa, differeia erősíés és haárolás alakíja ki a lláeee (ZG : ZX geeraio), az ez köveő logikai állapo (szi) deekálás aga a döés (ZD : ZX deeio), aely lehe aszikro vagy órajellel szikro (loked [lahed] 2 oparaor). Megjegyzés: ekíváaos easabil állapo lép fel, ha felboás közeli jelkülöbségél úl rövid a döési idő ahhoz, hogy haározo, az vagy éréke jellező logikai szi alakljo ki 3 aalóg koparáor : z ZX ge ZX de z z ablak koparálás ( 2 > ) : 2 ZX (op) 2 ákódoló 2 2 2 (!) Mlibies kvaáló (részaroáyokra oszás) realizálása iervall(ok) deekálásá 4 igéyli. Egy (jel)aroáybaesés idikálásához ú. ablak koparálás szükséges: iervall áválási (haár)pooka deekáló aalóg koparáorok és adafeldolgozó (ákódoló) logika. A realizálási korláok (pl. erősíő offse) ia hibás ada is kelekezhe Aalóg koparáor azoosságo e idikál! Csak arra képes, hogy véges idő ala és korláozo felboással eldöse: a jelek aráya él agyobbe vagy kisebb; a döés hibás is lehe 2 "beágyazo" iavéel ("polariy saplig") 3 Másrész, agy beeei úlvezérlés (overdrive) köveőe "lelassl" a űködés (overdrive reovery). Ige agy iagyakoriságú áalakíók egvalósíásáál alapkorlá a koparáor bizoyalasága 4 A beee bárelyik iervallba lehe, ezér a kvaáló képes kell hogy legye idegyik ZX (haárpo; ode "edge") geerálására; de e szükségszerű ide iáál az összes ZX geerálása (er a bikereső algorisól függőe kihaszálhaó az iervallok szekveiális elhelyezkedése). Több ZX egyidejű, párhzaos deekálása gyorsíja a űvelevégzés (sbragig). Taroáy álapolással (rage overlap; overrage) robszssá eheő az áalakíás (példál, offse korrekió esz leheővé a reddaia)
3 ADATKONVETEEK Jel (ereia) kapsolás bies D/A áalakíó Az ada (b,) és jel ( ) aroáy közö közvele áee a kapsol (ereia)feszülség i az ábrá (ideális ese); vagy a agy sebességgel ákapsolhaó (ereia)ára forrás Mlibies D/A áalakíó illesze kopoesekkel, a lieáris szperpozíió elvé felhaszálva realizálhaó (kapsol ereiaövekéyek összegzése, lásd 43. oldal) bies D/A : b ( ) Lieáris szperpozíió: libies D/A w s s 2 s... b. w 2...... Σ w PWM DAC : D Plse widh : w N.T PWM CK Mark : Spae : Frae period : T P 2.T CK weigh swih s EF A PWM N reg PWM ier (PCM o PWM) DIG COMP B A A < B D PWM bi D/A filer (AIF) C f pdae rae od 2 oer CK f CK /T CK lok ge A PWM PWM 5 DAC plzs szélesség odláió és időálag Külööse eljesíéy elekroikai alkalazások (i: oor vezérlés, adio végfok, kapsolóüzeű ápegység) eseé jó haásfokú a agy időfelboás és álagolás kiakázása bies D/A egvalósíásához. A odláor ( PWM ier ) a N eriks ada érékével aráyos w/t p kiölési éyező geerál (levelaaie ípsú koverzió), a száláló úlsordlás ( od 2 ) eriálja a perióds. Eek az iplzs("bi")sorozaak az álagéréké alakíja feszülséggé az bies D/A ag és az alláeresző szűrő 6 w T P N 2 N Az iforáió ávieli kapaiás (SP : resolio "saplig rae" prod) kosas: 2 f P f CK, és a szűrésre is haó rögzíe f P /T P iplzs gyakoriság (PF: plse repeiio freqey, PWM arrier freqey) korláozza a beee adafrissíési gyakoriságá: f < f P f CK /2 Az időfelboás javíásával övelheő az biszá. Eél haásosabb ódszer, aely a agy f CK igéy is sökkei (a PWM áalakíó elői biszá redkióval): közbeső libies DSM (azaz zajforálás) alkalazása, vagyis "PCM libi DSM PWM" eljárás 5 PWM : plse widh odlaio 6 az egyszerű Cag sak "jelképes" LPF (low pass filer), bár száos gyakorlai esebe elegedő lehe
Elei áalakíók 3 Digiális akkláor bies, elsőredű digiális DSM (plse NCO 7 ) A DSM (dela sziga odláió) haásos szóhossz sökkeése (reqaizaio, resolio opaio) egyszerüsíi a poos D/A rekosrkió, persze a sávszélesség rovására. Kedvező az bies (bisrea) ese : az ábrá pl. az bies beeő adaból a hibavisszasaolás realizáló akkláor bies áviele (arry bi) a kiee 8 (az összegzés "eredéye" pedig a visszasaol ada) bies D/A ag és szűrés (időálag) reprodkálja a vel jelöl 'plzs sűrűség odlál (PDM)' bisorozaból az aalóg jele (lehe PDM DAC is az egevezés) az ábra e vázolja ez a kiegészíés elsőredű zajforáló: hiba visszasaolás (késleleés a visszasaoló ágba, és ódosío előjelek) z e ekvivales opológia: bies (sokíó; TNCaio) digiális DSM (az bies adaról egyszerű MSB leválaszás:, és a aradék bi visszasaolása: e) z e Q bi TNC kopak egvalósíás: akkláor ( bi: arry o; plse NCO ) ( bies összeadó és regiszer, a kiee: áviel bi) (y) y y reg arry o (overflow) f / e arry Más szeléleel: egy érékű eriks ia (egész szá, < < 2 ) f órajellel öréő, od 2 szerii akklálása álagosa f (/2 ) f gyakoriságú úlsordlás eredéyez; ez a (fázis)akkláor a legegyszerűbb eriksa korollál oszilláor: plse NCO (DDS 9 ) Az akkláor 2 állaposzááak felel eg egy plzsperióds 2π fázisa, így a relaív fázisválozás egy /f órajelre : ϕ/2π /2. Ebből a úlsordlásplzs (álag)frekveiája f f ϕ 2π 2 (és < 2, iavéeli éel) Ha e oszója 2 ek (azaz 2 / egész), akkor fázisjieres a plzs soroza (er e zérs a regiszeraralo a úlsordlás köveőe). Nagy érékél (kis periódsidő eseé) doiás a jier haása. Megjegyzés: a eriks perióds: P 2 /gd(,2 ), ahol gd( ) a ké eyiség legagyobb közös oszója (greaes oo divisor) A DSM adasoroza közveleül is haszosíhaó (a digiális aroáyba, lásd pl. 3.3 felada) z e 7 NCO : erially orolled osillaor 8 wordsrea o bisrea overer (WS/BS) 9 DDS : dire digial syhesis
32 ADATKONVETEEK Feszülség frekveia áalakíó (ipolar VFC ) bies, elsőredű aalóg DSM (harge balaig, sy VCO ) A DSM eljárás haásosa széválaszja a kopoesek poossági köveeléyé és a eljes redszer (Nyqisrae A/D) libies felboásá. A kvaáló (és rekosráló) ag realizálása bies válaszásál leegyszerűsödik, i pl. az ábrá vázol esebe, és valójába a deiáló [szűrő] a kriiks ele : a bisoroza () lokális álagéréke kövei a beeee elsőredű zajforáló: jel visszasaolás (diszkré idejű iegráló, és aroáy válás: A/D és D/A áalakíó) z A/D Q zajszűrő F F D/A egvalósíás: bies aalóg DSM ( ipolar VFC ) (folyoos idejű iegráló és periodiks kvaálás; harge balaig, syhroos VCO ) C bi A/D f s / op CK D Q reg f o Nyqisrae saples CK CK E N gaed oer bi D/A off: I o: (I /2) > ( a /) τ >> alae & dp deiaio [filer] Más szeléleel: közbeső aalóg (!) "jelválás" (VFC; órajellelszikro feszülség vezérel oszilláor: sy VCO) á frekveia digializálás állíja elő a libies eriks iáka A beee folyaaosa öli az iegráló kapaiásá, így "közel zérs" álagos öléshez a visszasaolással aál gyakrabba kell I agyságú öléssoagoka kivei, iél agyobb a beeő jel szije: a kisüés gyakorisága ( a frekveia kiee) aráyos a beeő feszülséggel ( VFC). Az ábra ipoláris esee szeléle A öléskiegyelíés (harge balaig) elvé alkalazva kapk (közelíő!) jellezés a Nyqisgyakoriságú, agy effekív felboású iákra: az aalóg jel beee és a N érőszá kiee erikai kapsolaa (vagyis a "delasziga (FDC 2 ) ADC" redszeráviele) X I N τ ( ), és τ k kapidő válaszással: : érékegység ( és az álagolás rögzíe időaraa : τ ) N ( I ) / k A frekveiá érő 'kapzo eseéy szálálás' a legegyszerűbb deiáló [szűrő]. Az ada akklálás (ipoláris digiális iegrálás) egybe haékoy zavarszűrő is (lásd 3.4 felada) VFC : volage o freqey overer VCO : volage orolled osillaor 2 FDC : freqey o digial oversio
Elei áalakíók 33 Feszülségidő áalakíó (ipolar VTC 3 ) pillaaérék (rap), álagérék (dalslope) Viszoylag köye digializálhaó eyiség az időara (égpedig f CK / gyakoriságú (órajel)iplzsokak a éredő időara alai [kapzo] szálálásával), ezér a közvee A/D áalakíók egyik alapelee ez a közbeső jelválás (aalóg jelproesszálás!) (a) Pillaaérék éréséhez, S [V/s] eredekségű lieárisa válozó (rap: NP) ereia jellel 4 hasolíjk össze a éredő, aráyos T /S időarao előállíva (levelaaie ípsú koverzió). Ezzel egyidőbe a (T / ) e N érékű érőszá is előállíhaó. A iavéel (saple) e egyelees: akális időpoja beeefüggő. Ez a függés egszüeheő "igazi" iavevővel, elyek kapaiásá lieárisa kisüve (NDOWN) kapjk T éréké. (Az ábrák sak az ipoláris VTC idődiagraoka vázolják) Pillaaérék ia : rap VTC N P: N DOWN: S [V/s] HOLD SAMPLE T SAMPLE T S [V/s] Álagérék ia (aalóg, bipoláris iegrálás): dalslope VTC T i os INT () () ( T i ) ( T ) C i op Corol logi T i T i DEINT aalog preproessig (VTC : volage o ie overer) T (b) A iavevő kapaiás a jel T i időaraú álagérékére ölve, ige kedvező (pl. robszs: a paraéer válozásokra érzékele) lajdoságú eszköz adódik: dal slope 5 VTC. A űködés ké fázisú (INT: iegrálás, DEINT: lieáris kapaiás kisüés). Az igazi aalóg bipoláris iegrálás (a iavéel) végé az előjel is deekálhaó az ábra ipoláris esee szeléle Felhaszálva a ölésazoosságo (igazi öléskiegyelíés!), valai: T éréké felboással érve és élszerűe T i K válaszással (!), a "dal slope (TDC 6 ) ADC" redszeráviele VTC : Ti ( ) d Ti Ti T Ti K, TDC T e N :( / ) e N ( / K) Periódiks zavarjelre ige haékoy a beágyazo zavarelyoás (álagolás, lásd 3.4 felada) 3 VTC : volage o ie overer 4 Példál, egy kapaiás (C) kosas áraú (I ) ölése eseé: S [V/s] I /C 5 955. Az "Elerois". lap 98. évi összeállíásába a 2 legjobb árakör közül az egyik (a flipflop: 99, PLL: 932, op ap: 938 ársaságába). Érzékele az áraköri hibákra alapveőe sak a ereia száí, plsz "beépíe" szűrés is aralaz. (Ez ég persze a DSM elői időszak.) 6 TDC : ie o digial overer
34 ADATKONVETEEK Feladaok 3 3. Hogya deekálhaó az, hogy ké, érikező ( < 2 < 3 haárpookkal jelleze) aalóg aroáy közül elyikbe va a beeő jel pillaaéréke? 3.2 A delasziga odláiós (DSM) eljárás egyik forrása (és az elevezés eredee, odláió evolúió): [H. Iose, Y. Yasda, J. Mrakai 962] A dela odláió (DM) differeiális hlláfora kvaálás (ódosíja a jel spekrá, ezér kell iegráli a "vevőbe"). Spekrális ézőpoból, i az alapveő elérés a DM és a DSM ódszer közö? (V.ö. 2.9 felada és 9. oldal.) 3.3 Digiális DSM ké, kaszkád séájá vázolja az ábra, ahol D : delay (regiser), K : a beee (libi) és N() : a kiee (daa srea); a speiális alkalazás: ' fraioaln PLL' frekveia sziézisél a N.K álagérékű oszáshoz a válozó oszásaráyú oszó diaiks vezérlése [Y. Fa, M&F De. 2] Liearizál kvaáló odellel adjk eg az ekvivales opológiáka és a raszfer függvéyeke 3.4 T i időaraú (vagy τ T i kapidővel ve) álagiák eseé, A z apliúdójú, f z frekveiájú és ϕ kezdőfázisú egyfrekveiás (pl. hálózai) zavarjelre a hiba (h) és a legrosszabb eseű zavarelyoás (NM : oral [or series] ode rejeio) éréke si y A h Az si( y ϕ) és z y NM[ db] 2 log 2 log, ahol y π f z Ti y h si y Igazoljk a forláka, és ábrázoljk NM[dB] éréké f z (vagy a orál f z T i ) függvéyébe, logariiks lépékkel (orá válozóál a. aroáyba). Milye T i válaszás élszerű? (Pl. hálózai zavarelyoáshoz i. PLC : power lie yle szükséges) a