Digitális jelfeldolgozás

Hasonló dokumentumok
Digitális jelfeldolgozás

A/D és D/A átalakítók gyakorlat

Mintavételezés és AD átalakítók

A/D és D/A konverterek vezérlése számítógéppel

Analóg digitális átalakítók ELEKTRONIKA_2

Analóg-digitál átalakítók (A/D konverterek)

Híradástechikai jelfeldolgozás

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Digitális technika VIMIAA hét

Digitális technika VIMIAA hét

Iványi László ARM programozás. Szabó Béla 6. Óra ADC és DAC elmélete és használata

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Mérés és adatgyűjtés

Az Informatika Elméleti Alapjai

Jelfeldolgozás a közlekedésben. 2017/2018 II. félév. Analóg-digitális átalakítás ADC, DAC

Digitális technika VIMIAA01

Digitális jelfeldolgozás

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 7. AZ AD KONVERZIÓ

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

Mechatronika és mikroszámítógépek. 2016/2017 I. félév. Analóg-digitális átalakítás ADC, DAC

5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI

A/D ÉS D/A ÁTALAKÍTÓK

Fixpontos és lebegőpontos DSP Számrendszerek

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

Assembly programozás: 2. gyakorlat

A Gray-kód Bináris-kóddá alakításának leírása

Mérés és adatgyűjtés

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Az INTEL D-2920 analóg mikroprocesszor alkalmazása

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 15%.

Bevezetés a programozásba. 5. Előadás: Tömbök

Informatikai eszközök fizikai alapjai Lovász Béla

Informatika Rendszerek Alapjai

A/D és D/A átalakítók

A digitális analóg és az analóg digitális átalakító áramkör

Jeltárolás. Monitorozás

2. Elméleti összefoglaló

Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata. Sós Bence JB2BP7

DIGITÁLIS TECHNIKA I

I. C8051Fxxx mikrovezérlők hardverfelépítése, működése. II. C8051Fxxx mikrovezérlők programozása. III. Digitális perifériák

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

Pontműveletek. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar február 20.

Bevezetés a számítástechnikába

Jel, adat, információ

ANTAL Margit. Sapientia - Erdélyi Magyar Tudományegyetem. Jelfeldolgozás. ANTAL Margit. Adminisztratív. Bevezetés. Matematikai alapismeretek.

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 5

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 5

Mérési hibák

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW előadás

Irányításelmélet és technika II.

2.3. Soros adatkommunikációs rendszerek CAN (Harmadik rész alapfogalmak II.)

Analóg és digitális jelek. Az adattárolás mértékegységei. Bit. Bájt. Nagy mennyiségû adatok mérése

Orvosi Fizika és Statisztika

3. Jelöljük meg a numerikus gyökkereső módszerekre vonatkozó egyedüli helyes kijelentést:

Digitális hangtechnika. Segédlet a Kommunikáció-akusztika tanulásához

3. gyakorlat. Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F}

A digitális jelek időben és értékben elkülönülő, diszkrét mintákból állnak. Ezek a jelek diszkrét értékűek és idejűek.

Interrupt. ile ile 1 / 81

PWM elve, mikroszervó motor vezérlése MiniRISC processzoron

Gyakorló feladatok - 2.

1. Metrológiai alapfogalmak. 2. Egységrendszerek. 2.0 verzió

A/D és D/A konverterek. Általában egy objektumon elvégzett méréshez szükséges a. mérendő tárgy gerjesztése, aminek hatására a tárgy válaszokkal

Mérés és adatgyűjtés

KÓDOLÁSTECHNIKA PZH december 18.

Máté: Számítógép architektúrák

Járműfedélzeti rendszerek I. 5. előadás Dr. Bécsi Tamás

A mikroszámítógép felépítése.

A TMS320C50 és TMS320C24x assembly programozására példák

PAL és s GAL áramkörök

Konzulensek: Mikó Gyula. Budapest, ősz

Tartalom. Port átalakítók, AD/DA átalakítók. Port átalakítók, AD/DA átalakítók H.1. Port átalakítók, AD/DA átalakítók Áttekintés H.

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A programozás alapjai előadás. A C nyelv típusai. Egész típusok. C típusok. Előjeles egészek kettes komplemens kódú ábrázolása

11. Analóg/digitális (ADC) és Digital/analóg (DAC) átalakítók

100% BIO Natur/Bio kozmetikumok és testápolás

Labor gyakorlat Mikrovezérlők

1. ábra. Repülő eszköz matematikai modellje ( fekete doboz )

K_EITS8, Multichannel Impedance Meter K_EITS8, nyolc csatornás elektromos impedancia mérő berendezés

ÖNÁLLÓ LABOR Mérésadatgyűjtő rendszer tervezése és implementációja

Proporcionális hmérsékletszabályozás

A számítástudomány alapjai

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW 7.1

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 2

Beszédinformációs rendszerek 5. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás, beszédkódolás. Csapó Tamás Gábor

Véges állapotú gépek (FSM) tervezése

ON-OFF (kétállású) hmérsékletszabályozás

Hatékonyság 1. előadás

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

Összeadás BCD számokkal

INFO1 Számok és karakterek

Kombinációs áramkörök modelezése Laborgyakorlat. Dr. Oniga István

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 0. TANTÁRGY ISMERTETŐ

Ezeket az előírásokat az alábbiakban mutatjuk be részletesebben:

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

Tartalom Keresés és rendezés. Vektoralgoritmusok. 1. fejezet. Keresés adatvektorban. A programozás alapjai I.

Z v 1 (t)v 2 (t τ)dt. R 12 (τ) = 1 R 12 (τ) = lim T T. ill. periódikus jelekre:

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

Informatika a valós világban: a számítógépek és környezetünk kapcsolódási lehetőségei

Informatikai Rendszerek Alapjai

Átírás:

Digitális jelfeldolgozás Kvantálás Magyar Attila Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék magyar.attila@virt.uni-pannon.hu 2010. szeptember 15.

Áttekintés Kvantálási folyamat 1 Kvantálási folyamat 2 D/A konverterek 3 A/D konverterek Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 2 / 15

Kvantálási folyamat Kvantálási folyamat Analóg jelek digitális feldolgozásának első lépése mintavételezés/tartás A/D konverzió (kvantálás) Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 3 / 15

Kvantálási folyamat Kvantálási folyamat Kvantált jel: x Q (nt ) B-bit - 2 B lehetséges érték A/D konverter jellemzői R kvantálási tartomány 2 B kvantálási szint kvantálási szélesség (felbontás) Q = R 2 B bipoláris A/D konverter: R 2 x Q(nT ) R 2 unipoláris A/D konverter: 0 x Q (nt ) R kerekítés, vagy levágás Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 4 / 15

Kvantálási hiba Kvantálási folyamat A kvantált x Q (nt ) jel nem egyezik meg x(nt )-vel kvantálási hiba e(nt ) = x Q (nt ) x(nt ) A hiba lehetséges értékei Q 2 e Q 2 Becslés a hibára Maximális érték e max = Q (túlzó) 2 Átlagérték, vagy négyzetes átlagérték ē = 1 Q Q 2 Q 2 e de = 0, e2 = 1 Q Q 2 Négyzetes középérték (rms) e rms = e2 = Q 12 Jel-zaj viszony (SNR, Signal-to-Noise-Ratio) SNR = 20 log 10 ( R Q Q 2 e 2 de = Q2 12 ) = 20 log 10 ( 2 B) = B 20 log 10 2 = 6B db Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 5 / 15

Kvantálási folyamat Kvantálási hiba, mint valószíbűségi változó A kvantálási hiba felfogható egy a [ Q 2, Q 2 eloszlású valószínűségi változóként 1 Q, ha Q 2 e Q 2 p(e) = 0, egyébként Kvantálás = zajforrás x Q (n) = x(n) + e(n) ] intervallumon egyenletes Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 6 / 15

Áttekintés D/A konverterek 1 Kvantálási folyamat 2 D/A konverterek Unipoláris természetes bináris konverter Bipoláris offszet bináris konverter Bipoláris kettes komplemens konverter 3 A/D konverterek Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 7 / 15

D/A konverterek D/A konverterek B-bites D/A konverter R nagyságú működési tartománnyal Bemenet: b = [b 1, b 2,..., b B ] Kimenet: x Q (2 B lehetséges érték az R nagyságú intervallumból) Unipoláris: x Q [0, R) Bipoláris: x Q [ R 2, ) R 2 Három lényeges D/A konverter típus 1 Unipoláris természetes bináris konverter 2 Bipoláris offszet bináris konverter 3 Bipoláris kettes komplemens konverter Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 8 / 15

D/A konverterek Unipoláris természetes bináris konverter Unipoláris természetes bináris konverter x Q számítása b-ből: Minimális érték Legkisebb nem nulla érték Maximális érték x Q = R(b 1 2 1 + b 2 2 2 + + b B 2 B ) b = [0, 0,..., 0] x Q = 0 b = [0, 0,..., 0, 1] x Q = Q = R2 B b = [1, 1,..., 1] x Q = R(2 1 + 2 2 + + 2 B ) = R Q x Q felírható a kvantálási szélességgel is x Q = R2 B (b 1 2 B 1 + b 2 2 B 2 + + b B 1 2 1 + b B ) = Q m ahol m = b 1 2 B 1 + b 2 2 B 2 + + b B 1 2 1 + b B Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 9 / 15

D/A konverterek Bipoláris kettes komplemens konverter Bipoláris offszet bináris, ill. kettes komplemens konverter Bipoláris offszet: Az unipoláris természetes bináris eltolása R 2 -vel x Q = R(b 1 2 1 + b 2 2 2 + + b B 2 B 0.5) Minimum és maximum x Q = 0 R 2 = R 2, és x Q = (R Q) R 2 = R 2 Q Kvantálási szélességgel felírva x Q = Qm, ahol m = m 1 2 2B = m 2 B 1 Természetellenes jelenség: x Q = 0 b = [1, 0,..., 0] kettes komplemens Bipoláris kettes komplemens kód: MSB-t (b 1 ) a komplemensével ( b 1 = 1 b 1 ) helyettesítjük ) x Q = R ( b1 2 1 + b 2 2 2 + + b B 2 B 0.5 Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 10 / 15

D/A konverterek Bipoláris kettes komplemens konverter Különböző konverterek kódjai B = 4 bit és R = 10 V esetén b 1 b 2 b 3 b 4 természetes bináris offszet bináris kettes komplemens m x Q = Qm m x Q = Qm b 1 b 2 b 3 b 4 16 10.000 8 5.000 1 1 1 1 15 9.375 7 4.375 0 1 1 1 1 1 1 0 14 8.750 6 3.750 0 1 1 0 1 1 0 1 13 8.125 5 3.125 0 1 0 1 1 1 0 0 12 7.500 4 2.500 0 1 0 0 1 0 1 1 11 6.875 3 1.875 0 0 1 1 1 0 1 0 10 6.250 2 1.250 0 0 1 0 1 0 0 1 9 5.625 1 0.625 0 0 0 1 1 0 0 0 8 5.000 0 0.000 0 0 0 0 0 1 1 1 7 4.375-1 -0.625 1 1 1 1 0 1 1 0 6 3.750-2 -1.250 1 1 1 0 0 1 0 1 5 3.125-3 -1.875 1 1 0 1 0 1 0 0 4 2.500-4 -2.500 1 1 0 0 0 0 1 1 3 1.875-5 -3.125 1 0 1 1 0 0 1 0 2 1.250-6 -3.750 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0.625-7 -4.375 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0.000-8 -5.000 1 0 0 0 Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 11 / 15

Áttekintés A/D konverterek 1 Kvantálási folyamat 2 D/A konverterek 3 A/D konverterek Szukcesszív approximációs A/D konverter Egyéb A/D konverter típusok Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 12 / 15

A/D konverterek A/D konverterek Feladata az analóg x érték kvantálása, hogy B biten reprezentálható legyen [b 1, b 2,..., b B ] B-bites A/D átalakító Legnépszerűbb a szukcesszív approximációs A/D konverter Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 13 / 15

A/D konverterek Szukcesszív approximációs A/D konverter Szukcesszív approximációs A/D konverter A szukcesszív approximációs regiszterben (SAR) b = [0, 0,..., 0]-t állítunk be Az MSB-vel (b 1 ) kezdve egyesével 1-re állítjuk a biteket, analóg értékké konvertáljuk és egy komparátor megvizsgálja, hogy x x Q teljesül-e x x Q esetén b i = 1 egyébként b i = 0 B lépés után előáll a korrekt b kimenet A D/A konverziótól függően természetes és offszet bináris esetre is működik Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 14 / 15

A/D konverterek Egyéb A/D konverter típusok Egyéb A/D konverter típusok Szukcesszív approximációs A/D konverterek: 1 MHz, vagy lassabb Lassabb alkalmazásokhoz Lineáris keresést alkalmazó konverterek 2 B összehasonlítási lépés Gyorsabb módszerek Párhuzamos A/D konverter A B bit meghatározása egy lépésben Bonyolult felépítés: 2 B 1 komparátor Korlát: B 12 bit (8 bit - 500 MHz, 10 bit - 50 MHz) Magyar A. (Pannon Egyetem) DSP 2011 szeptember 15 / 15