Опубликовано

Аналогово цифровое преобразование

Конвертеры видеосигнала AverMedia Video Converter ET110, ET111, ET113

Данный тип оборудования довольно трудно отнести к какому-то конкретному разряду аппаратуры. Кстати, именно поэтому рассматриваемые здесь конвертеры очень непросто отыскать в известных онлайн-маркетах: непонятно, в какой категории товара вести поиск — среди устройств захвата, среди тюнеров или среди конвертеров? В то же время, эти устройства ближе всех подходят под категорию конвертеров, поскольку единственная их задача — это именно преобразование одного типа сигнала в другой. А уж каким образом можно будет использовать устройства — дело сугубо личное, и зависит от задач и умений пользователя.

  • Конструкция и технические характеристики
  • Подключение, настройка и эксплуатация
  • Особенности захвата
  • Выводы

Конструкция и технические характеристики

Рассматриваемые конвертеры поставляются в одинаковых блистер-упаковках, и с первого взгляда ничем не отличаются друг от друга. Лишь неприметная надпись-обозначение модели поможет разобраться, какой именно перед вами конвертер.

Другое дело — обратная сторона упаковки. Тут и читать ничего не требуется, достаточно взглянуть на разъемы, виднеющиеся под прозрачной упаковкой.

Первое устройство, с обозначением модели ET110, предназначено для конвертации стандартного компьютерного RGB-сигнала, поступающего через интерфейс VGA (15-контактный разъем, называемый иначе D-sub) в стандартный на сегодня цифровой сигнал с направлением по HDMI-разъему. Видеовыходы D-sub имеются в видеокартах персональных компьютеров, ноутбуков, иных устройств генерации видеосигнала.

Второй конвертер, ET111, занят преобразованием древнего композитного сигнала в цифровой, который также выводится через порт HDMI. Такими «тюльпанами» снабжался абсолютно каждый видеомагнитофон, игровая приставка или видеокамера прежних поколений.

Наконец, третий конвертер, с индексом ET113 (интересно, а почему не 112?), как видно по его разъемам, оцифровывает компонентный YPbPr-сигнал, идущий по обычным коаксиальным кабелям с «тюльпанными» разъемами. Такие видеовыходы имеются у игровых приставок, некоторых видеомагнитофонов и медиаплееров, даже современных.

ET110 ET111 ET113

Корпуса устройств изготовлены из пластика и состоят из двух половинок, накрепко сцепленных защелками. Для того, чтобы узнать расположение этих защелок, нам пришлось изрядно покорежить корпус одного из конвертеров. И все-таки разобрать аппараты удалось. Конструкция их оказалась чрезвычайно похожей, что и неудивительно, если учесть тот факт, что основной электронный компонент, оцифровывающий видео — это одна и та же микросхема производства Silicon Image.

ET110 ET111 ET113
  • микропрограмма конвертера упрятана в микросхему Winbond 25X40 (флэш-память с последовательным интерфейсом)
  • специализированная микросхема SiI8784 производства Silicon Image, являющаяся конвертером аналогового видео в HDMI/MHL с поддержкой технологии улучшения видео VRS ClearView video enhancement
  • AD12250A производства ESMT — конвертер аналогового стереозвука с поддержкой 24 бит 96 кГц

Наши устройства не являются банальными переходниками с перепаянными сквозными выходами, это вполне самостоятельные устройства, электроника которых работает по активной схеме, то есть требует питания. Для этого у каждого из рассматриваемых конвертеров имеется еще один «хвостик» — стандартный USB, который следует подключить к USB-порту телевизора или иного устройства. В крайней случае подойдет и обычная пятивольтовая батарея, так называемый powerbank, которых нынче расплодилось в избытке.

Основные технические характеристики конвертеров приведены в следующей таблице:

Интерфейс ET110 ET111 ET113
Вход
Питание USB 2.0
Видеовход D-sub 15 pin VGA кабель композитный («тюльпан») компонентный («тюльпаны»)
Аудиовход аналоговый джек 3,5 мм аналоговый стерео (L/R, «тюльпаны») аналоговый стерео (L/R, «тюльпаны»)
Входное разрешение
  • 640×480p@60 Гц, @67 Гц, @72 Гц, @75 Гц, @85 Гц
  • 720×400p@70 Гц, @85 Гц
  • 800×600p@56 Гц, @60 Гц, @72 Гц, @75 Гц, @85 Гц
  • 832×624p@75 Гц
  • 1024×768p@60 Гц, @70 Гц, @75 Гц, @85 Гц
  • 1152×864p@60 Гц, @75 Гц
  • 1280×720p@60 Гц
  • 1280×768p@60 Гц, @75 Гц, @85 Гц
  • 1280×800p@60 Гц, @75 Гц
  • 1280×960p@60 Гц
  • 1280×1024p@60 Гц, @75 Гц
  • 1360×768p@60 Гц
  • 1366×768p@60 Гц (16:9)
  • 1400×1050@60 Гц
  • 1440×900p@60 Гц
  • 1600×900p@60 Гц (RB)
  • 1600×1200p@60 Гц
  • 1680×1050p@60 Гц
  • 1920×1080p@60 Гц
  • 480i
  • 576i
  • 480i/p
  • 576i/p
  • 720p
  • 1080i/p
Выход
Максимальное разрешение HDMI тип A, до 1080p60 или UXGA (1200×1600)
Прочие характеристики
Температура эксплуатации от 0 до +40 °C
Наличие индикаторов индикатор питания
Размеры 102×33×16 мм
Масса (с разъемами) 91 г 65 г 76 г

Эти и прочие сведения можно увидеть на страничке продуктов.

Подключение и эксплуатация

Из внешнего и тем более технического описания устройств становится совершенно понятно, каким образом следует подключать конвертеры. Тем не менее приведем здесь схемы типовых применений аппаратов.

ET110 ET111 ET113

Как можно видеть, в каждой из схем конечным пунктом является цифровой телевизор или проектор. Но возникает вопрос: любой современный проектор или телевизор — за редчайшими исключениями — обязательно оснащен всеми видеовходами, как цифровым, так и различными аналоговыми, включая даже «компьютерный» D-sub. Из устройств отображения информации, лишенных аналоговых входов, автор может вспомнить разве что какие-то узкоспециализированные мониторы, навроде тех, которые устанавливаются на «башмак» видеокамер или фотоаппаратов. Что же мешает обычному пользователю подключить старый видеомагнитофон или ноутбук к современному телевизору напрямую, через имеющиеся в комплекте телевизора кабели, переходники? По какой причине он выберет подключение через отдельное обособленное устройство, которому, к тому же, еще и питание подавай?

За обычного пользователя ничего сказать не имеем, а вот с пользователем «необычным» все обстоит не так просто. Специфика раздела «Цифровое видео», в котором опубликована данная статья, требует вспомнить об устройствах захвата. Здесь-то и начинаются настоящие сложности: устройства захвата видео подразделяются не только на аппаратные или программные, стационарные или портативные. Одной из главных отличительных особенностей любого устройства захвата является тип сигнала, который это устройство в состоянии принять и преобразовать. Отыскать универсальное устройство, имеющее все необходимые входы и поддерживающее все возможные видеостандарты, чрезвычайно трудно. Особенно сейчас, когда устройства захвата оснащаются одним-единственным входом. И это, конечно же, HDMI. Таким образом, имея одно устройство захвата HDMI-сигнала и несколько разностандартных конвертеров, приводящих любое видео в цифровой стандарт, пользователь будет иметь возможность оцифровки абсолютно любого источника — VHS-магнитофона или камеры, игровой приставки прежних поколений, плеера Blu-ray или медиаплеера, ноутбука, старого персонального компьютера и так далее, вплоть до аппарата ультразвуковой диагностики.

Но достаточно теории, хотелось бы рассмотреть те немногие аспекты, которые вообще возможно здесь изучить. И первый из них, самый важный, касается задержки при обработке и передаче сигнала. Ведь рассматриваемые конвертеры могут быть использованы в качестве переходников между игровой приставкой и каким-то устройством отображения видеосигнала (телевизором, проектором). А какой фактор важен в игре, например в шутере или гонках и прочих симуляторах? Конечно, реакция игрока.

Играть мы не станем, играет пусть довольный потребитель, мы же вычислим задержку, которая, возможно, имеется при передаче сигнала. Рассматриваемые конвертеры работают по активной схеме, здесь любой входящий сигнал проходит полную обработку, конвертируясь в другой стандарт на лету. А на это, даже теоретически, требуется время.

Для начала соберем этакий спонтанный стенд для проведения теста. Подключим к телевизору ноутбук, используя его VGA(D-sub)-видеовыход, а в качестве конвертера сигнала задействуем устройство ET110. Именно по такой схеме, которая приведена выше в первом же примере. В результате ноутбук получил второй экран, куда выводится та же информация, что отображается на основном дисплее. Теперь запустим на ноутбуке воспроизведение специального видеоролика, имеющего частоту 60 кадров в секунду. Здесь, в ролике, находится вращающаяся стрелка, делающая один оборот в секунду, а также двигающийся по верхней шкале прямоугольник, который пробегает свой путь также за одну секунду. Остается провести видеосъемку получившегося тестового стенда, причем видеосъемка будет вестись с той же частотой 60 кадров в секунду. Вот и результат:

В данном ролике отчетливо видно, что задержка сигнала составляет 7 секторов из 60, то есть около 1/10 доли секунды. Много это или мало, не знаем — игровыми приставками никогда не увлекались. Однако в гонках, которые были запущены на большом экране с этого же ноутбука через данный конвертер, такая задержка никак не ощущалась. Возможно, мастера онлайн-шутеров и сумеют заметить какой-то раздражающий их лаг, но, честно говоря, не очень в это верится.

Следующий вопрос, он же заключительный в изучении таких простых (но в то же время сложных) устройств — это сохранение детализации при перекодировании сигнала. Устройство ET111, которое оцифровывает композитное видео, в этом плане изучать бесполезно. Ни о какой там детализации не может быть даже речи — этот древний стандарт слишком нещадно поступает с видеосигналом, в котором и пиксель неквадратный, и соотношение сторон кадра «неправильное», оверскан-области, не видимые на «трубочных» телевизорах, да еще и интерлейс приснопамятный, который вдвое снижает детализацию по вертикали. Пользуясь представившейся возможностью, мы произвели захват нескольких старинных VHS-кассет, подключив к композитному видеовыходу магнитофона конвертер ET111, и пустив сигнал в устройство захвата с единственным HDMI-входом. Качество (точнее, то, что может предоставить VHS) оказалось вполне на высоте, ничуть не хуже, чем во время прямого просмотра с магнитофона на телевизоре.

А вот остальные два устройства вполне даже интересно поизучать с точки зрения детализации — действительно ли данные конвертеры не шулерствуют с сигналом, не ужимают его, к примеру, в два раза, обрабатывая, и впоследствии растягивая до Full HD?

Проверить это предположение проще всего с помощью воспроизведения специального тестового видеофайла с последующим захватом видеопотока. В случае с ET110 воспроизводить файл будет ноутбук, а сигнал выведен черед его VGA-выход, пропущен через конвертер, и подан в устройство захвата. Во втором случае источником будет служить медиаплеер, оснащенный компонентными видеовыходами. Тестовый видеофайл содержит множество линий толщиной в один пиксель, которые расположены на таком же расстоянии друг от друга. Результаты захвата можно увидеть ниже.

HDMI (оригинал) ET110 D-Sub ET113 Component

Разная яркость кадров объясняется разным диапазоном видеовыходов (ноутбук имеет «компьютерный» диапазон яркости), а разную четкость объяснить также нетрудно: мы помним, что входящий в конвертер видеосигнал проходит полную обработку — вот они, результаты данной обработки, на стоп-кадрах.

Выводы

В каких же целях предполагается использовать эти недорогие устройства, являющиеся полноценными конвертерами аналогового сигнала различных форматов в один цифровой, поддерживаемый всеми без исключения современными устройствами отображения? Как уже говорилось, они могут потребоваться в случае отсутствия у телевизора нужного входа. Или даже в таких банальных ситуациях, как отсутствие необходимых переходников (один из телевизоров автора был получен в ограниченной комплектации, в результате чего все его аналоговые входы оказались недоступны по причине отсутствия специальных фирменных переходников).

Но все же вариант с захватом видеосигнала, имеющего самые разные стандарты, видится более убедительным. И даже предпочтительным, если учесть немалую стоимость разномастных устройств захвата. Конечно, идеальным выходом, который устроит всех, оказался бы конвертер сигнала, подобный одному из рассматриваемых, только имеющий сразу три типа входных разъемов — и VGA, и композитный, и компонентный. Но такое решение, видимо, совсем не входит в планы маркетологов.

***

Лет 15 тому назад один из бывших сотрудников ведущего европейского поставщика оборудования связи (Ericsson) рассказывал мне, как они поставляли систему радиодоступа DECT в одну из российских «электросвязей». Когда шведы приехали подписывать контракт, то главный инженер российского оператора во время церемонии подписания вдруг произнёс: «Что-то мне кажется, вы нас обманываете – как это можно голос в цифре передавать, да ещё по воздуху?». Немая сцена…

Вот и попробуем разобраться, как «голос преобразуется в цифру».

Методы модуляции аналоговых сигналов

Любой аналоговый сигнал, например, электрический ток из микрофона, при передаче по цифровым каналам связи нужно, как говорят, «оцифровать». То есть, выполнить цифровую модуляцию. Можно, конечно, и в аналоговом виде сигнал передавать, но с середины прошлого века так уже никто не делает – это чревато высокими затратами и очень низким качеством связи.

Для оцифровки аналоговый сигнал А сигнал нужно подвергнуть модуляции. Например, существует Импульсно-Амплитудная Модуляция (ИАМ), по-английски PAM (Pulse Amplitude Modulation), что показано на графике В. По сути, это просто выборка (дискретизация) значений амплитуды сигнала через равные промежутки времени. В результате сигнал все равно остаётся аналоговым, только представленным в виде «столбиков», высота которых представляет собой амплитуду сигнала в момент выборки.

Теперь по одному проводу можно передавать несколько сигналов, если в промежутке между двумя выборками сигнала А передавать выборки от других сигналов.

Другой вид модуляции – импульсно-широтная модуляция (ИШМ), или PWM – Pulse Width Modulation, что мы видим на графике С. Здесь амплитуда А сигнала в каждый момент выборки представлена длительностью («шириной») импульсов, амплитуда которых всегда постоянная.

На графике D показана фазовая модуляция, или PPM – Pulse Position Modulation. Дословно сиё переводится как «модуляция по положению импульса». Фактически, амплитуда сигнала А здесь представлена фазой (сдвигом) импульсов равной амплитуды относительно момента дискретизации исходного сигнала А.

Ну и наконец, есть ещё импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), которая показана на графике Е. По-английски она называется PСM (Pulse Сode Modulation).

Вот эта модуляция нас и будет больше всего интересовать, поскольку она и есть цифровая!

Рис. 1. Виды модуляции аналогового сигнала.

Заметим, что и цифровой сигнал тоже можно различным образом модулировать.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой

Чтобы преобразовать аналоговой сигнала в цифровую форму, нужно его, во-первых, сделать выборку его величины (амплитуды) через равные промежутки времени. Это процесс называется «семплированием» (от слова sample – «образец») и показан на рис. 2.

Рис. 2. Преобразование аналогового сигнала в цифровой

Во-вторых, нужно сделать квантование, т.е. измерение величины амплитуды сигнала в моменты выборки и округление результата измерения до ближайшего значения ступени квантования.

И в-третьих, полученные кванты нужно представить в цифровой форме, т.е. закодировать тем или иным способом. На рисунке 2 показано кодирование в виде трёхразрядного (трёхбитового) двоичного числа. Вообще, этого очень мало, на практике обычно применяют 8-битное кодирование. Поэтому, как видим, полученный результат довольно сильно отличается от формы исходного сигнала.

Что нужно, чтобы повысить точность, т.е. соответствие полученных значений исходному сигналу? Очевидно, нужно увеличить частоту семплирования. То есть, чаще производить выборку. Здесь можно воспользоваться теоремой, у которой аж целых три автора: два зарубежных, Найквист и Шэннон, и наш, российский Котельников. Поэтому в России эту теорему называют теоремой Котельникова, а за рубежом – Найквиста-Шэннона. И гласит эта теорема следующее: «сигнал, спектр которого ограничен частотой среза (fср), может быть восстановлен без потерь, если частота дискретизации составляет не менее fд = 2fср». То есть, берём самую высокую гармонику сигнала (как известно, сигнал любой практически формы можно разложить на сумму синусоидальных гармоник с различными амплитудами), и умножаем её на два. После этого, можем считать, что мы адекватно преобразовали аналоговый сигнал в цифровую форму. Ну, если не считать т.н. «шумов квантования», о которых речь немного позже.

Например, если частотный диапазон телефонного сигнала ограничен частотой 3400 Гц (а он именно такой частотой и ограничен, на входе ставят частотный фильтр), то частота выборки (семплирования) должна быть не менее 6800 Гц. На практике обычно делают семплирование с частотой 8000 Гц.

И ещё, как уже отмечалось, повысить разрядность кодирования, то есть кодировать выборки не трёхразрядным двоичным числом, а восьмиразрядным (байтом).

Восстановление формы исходного аналогового сигнала на приёмном конце линии связи

Затем, полученный цифровой сигнал передают тем или иным способом по линии связи. Как это делается, нас пока не интересует. Однако, на приёмном конце линии связи форму сигнала нужно восстановить. Вот что при этом получается (рис. 3).

Рис. 3. Восстановление исходной аналогового формы сигнала.

Как видим, при трёхразрядном кодировании (семь уровней квантования) исходную форму сигнала удаётся восстановить лишь приблизительно. На рис. 3. даже на глаз видны существенные различия полученного сигнала от исходного, хотя общая форма сигнала похожа. Например, если исходный аналоговый сигнал представляет речь, то собеседник на приёмном конце при этом сможет понять, о чем его визави говорит, но тембр голоса может сильно измениться, и возможно, некоторые слова придётся повторять.

Шумы квантования

При квантовании аналогового сигнала, как показано на рис.1, реальное значение сигнала заменяется ближайшим ему уровней квантования. При этом, реальная волнообразная форма аналогового сигнала заменяется «лесенкой», ступени которой соответствуют уровням квантования.

Рис. 4. Аппроксимация аналогового сигнала уровнями квантования.

Ясно, что такая «пилообразная» кривая отличается от исходной формы аналогового сигнала. Различие (ошибка) между аналоговым сигналом и его ступенчатой аппроксимацией и есть шумы квантования.

Чем больше уровней квантования, тем точнее аппроксимация аналогового сигнала при квантовании, что видно на рис. 5.

Рис. 5. Точность аппроксимации повышается с увеличением числа уровней квантования.

Импульсно-кодовая модуляция ИКМ (PCM, Pulse Code Modulation)

Импульсно-кодовая модуляция – и есть цифровизация аналогового сигнала, то есть, представление аналогового сигнала, вернее его квантованных значений, в цифровой форме. По линии связи при этом передаётся последовательность нолей и единиц (битов), которая представляет собой двоичное число, равное значению уровня квантования в момент квантования.

Рис. 6. Принцип импульсно-кодовой модуляции ИКМ (источник: Н.Н. Слепов. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи, 2000 г.).

Квантование, в соответствии с теоремой Котельникова (или Шеннона-Найквиста), производится с частотой 8000 Гц, то есть период квантования составляет 125 мкс. Длительность передачи 8-битового кода выборки квантования составляет 3,91 мкс.

Почему именно 8000 Гц? Потому, что частота среза в телефонном канале составляет 3400 Гц. С «запасом прочности» величина частота среза выбрана равной 4000 Гц, поэтому частота дискретизации выбрана 8000 Гц.

Методы двоичного кодирования.

Двоичное кодирование сигнала для передачи его по каналам связи производится различными методами.

Рис. 7. Методы двоичного кодирования.

  • Самый простой метод кодирования – униполярный код NRZ (Non-Return to Zero), «без возврата к нулю». Единица представлена высоким уровнем сигнала, тока или напряжения, ноль – нет тока, либо напряжения. Впрочем, может быть и наоборот, это непринципиально.
  • Биполярный код NRZ (Non-Return to Zero), «без возврата к нулю». Единица представлена положительным значением тока в цепи, ноль – отрицательным.
  • Униполярный код RZ (Return to Zero) «с возвратом к нулю». После обозначения единицы, сигнал в течение периода такта возвращается к нулевому значению сигнала (не ноля, как числа, а лишь величины модулирующего сигнала).
  • Биполярный код RZ (Return to Zero) «с возвратом к нулю». То же самое, только две идущие подряд единицы обозначаются разнополярными импульсами с чередованием. Ноль обозначается отсутствием тока или напряжения.
  • И наконец, самый экстравагантный код – «Манчестерский» (Manchester Code). Читателю предлагается самому разобраться в методе кодирования по рисунку.

Дилемма между сильным и слабым сигналом

Метод ИКМ не лишен недостатков. Кроме шумов квантования, есть ещё и проблема возрастания ошибок квантования, если сигнал имеет низкую амплитуду. В случае телефонного разговора, это будет означать, что если собеседник будет говорить негромко, то его речь может стать совсем неразборчивой.

Рис. 8. Линейное и нелинейное кодирование.

Это может произойти при линейном кодировании, когда все уровни квантования имеют одинаковый шаг по амплитуде сигнала. На рис. 8 видно, что при линейном квантовании слабый сигнал сильно искажается.

Поэтому применяется нелинейное кодирование (компандирование) сигнала.

Компандирование: А-закон и μ-закон

Существует два метода компандирования: А-закон (используется в Европе и России) и μ-закон (используется в Северной Америке и Японии).

А-закон командирования выглядит, как показано на рис. 9, и выражается следующей математической формулой:

Рис. 9. А-закон компандирования

В правой части рис. 9 показана кривая А-закона только для положительных значений входного сигнала. Такая же кривая имеется для отрицательных значений, которая будет «смотреть» вниз.

По вертикальной оси отложено 128 ступеней квантования. Если учесть нижнюю часть кривой, ступеней будет 256. В двоичной форме число 256 можно представить байтом из 8 разрядов. Принцип кодирования показан в таблице в левой части рисунка 9.

При 256 ступенях квантования можно обеспечить довольно хорошее соответствие квантованных значений сигнала его исходной кривой.

Компандирование сигнала и формула μ-закона показано на рисунке 10. Принципиальных отличий от А-закона здесь нет.

Рис. 10. Компандирование по μ-закону.

При восстановлении аналогового сигнала из цифровой формы на стороне приёма выполняется обратное компандирование, таким образом, удаётся получить довольно хорошее соответствие полученного сигнала исходному за счёт двух факторов:

  • Достаточного количества уровней квантования – 256 (28)
  • Применения компандирования, которое обеспечивает достаточно хорошее качество передачи сигналов малой амплитуды.

В следующей статье Ликбеза рассмотрим методы формирования цифровых трактов.

— Ты прошёл через мой беспроводной цифровой поток и промодулировался!

20 Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

23.1. НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА Н КЛАССИФИКАЦИЯ

В электронных системах одинаково широко используется обра ботка информации, представленной в аналоговой и цифровой фор мах. Объясняется это тем, что первичная, исходная информации о различных физических величинах и процессах носит, как пра вило, аналоговый характер. Обработку же этой информации и силу причин, рассмотренных во введении, удобнее вести в цифрп вой форме. Использование полученных после цифровой обрабшки результатов также в большинстве случаев требует их аналогонот представления. Следовательно, любая система, использующий

цифровые методы обработки информации, должна содержать уст­ройства взаимного преобразования аналоговых и цифровых сигна­лов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, предназна­ченное для преобразования непрерывно изменяющейся во времени аналоговой физической величины в эквивалентные ей значения числовых кодов.

Цифро-аналоговый преобразователь — устройство, предназна­ченное для преобразования входной величины, представленной по­следовательностью числовых кодов, в эквивалентные им значения заданной физической величины.

В качестве аналоговой физической величины, оговоренной в данных определениях, в общем случае могут фигурировать раз­личные параметры, например угол поворота, линейное перемеще­ние, давление жидкости или газа и т. д. В дальнейшем под этой величиной будем понимать напряжение либо ток, которые, при необходимости, можно легко преобразовать в другие физические величины.

Основным вопросом, с которым приходится сталкиваться при проектировании и использовании ЦАП и АЦП, янляется вопрос адекватности полученного в результате преобр’аюнання сигнала исходному физическому процессу, т. е. вопрос точности преобра­зования. Поэтому рассмотрим алгоритмы этих преобразований с точки зрения погрешностей, возникающих при их нмполнении.

Процесс аналого-цифрового преобразования предполагает по­следовательное выполнение следующих операций:

выборка значений исходной аналоговой величины а некоторые наперед заданные дискретные моменты времени, t е. дискретиза­ция сигнала по времени;

квантование (округление до некоторых известных величин) полученной в дискретные моменты времени последовательности значений исходной аналоговой величины по уровню;

кодирование — замена найденных квантованных значений не­которыми числовыми кодами.

Проиллюстрируем эту последовательность действий с помощью

Shc. 23.1. Пусть задана некоторая аналоговая зависимость и((). .ля получения ее дискретного эквивалента 11{пТЛ) — , при­своение выходному сигналу значений выделенных уровней, соот­ветствующих входной последовательности кодов К/.

Есл) предположить, что a — h и Т\ = ТЛ, то результатом цифро-аналоюцого преобразования полученной ранее последовательности колон К» будет, показанная на рис. 23.1, ступенчатая функция Vn._ Эта функция, хотя и непрерывна во времени, но остается дискрет­ной но уровню, что является результатом погрешности, обуслов­ленной шумом квантования. Сам процесс цифро-аналогового пре­образования не вносит собственных принципиальных погрешно­стей, а лишь материализует погрешности, полученные в АЦП. Реально возникающие при преобразовании погрешности носят чисто инструментальный характер. Подводя итог сказанному, отметим, что погрешности, обуслов­ленные самим алгоритмом работы, возникают только на этапе аналого-цифрового преобразования и их уменьшение требует уменьшения периода дискретизации Та и шага квантования h. Существует большое число признаков, по которым могут быть классифицированы ЦАП и АЦП. Ниже остановимся на наиболее часто встречающейся классификации, базирующейся на реализуе­мом методе преобразования. С этой точки зрения все существую­щие ЦАП могут быть разделены на два класса: устройства, реали­зующие метод многократного суммирования одного эталона; уст­ройства, реализующие метод суммирования нескольких различных эталонов.

Цифро-аналоговые преобразователи первого класса исполь­зуют при работе единственный эталон, число повторений (сумми­рований) которого определяется значением входного единичного’ кода. Этот код подается на вход ЦАП в последовательной форме.

Цифро-аналоговые преобразователи второго класса имеют чис­ло эталонов, равное разрядности входного кода. Причем значения этих эталонов пропорциональны величинам весовых коэффициен­тов используемого кода. Входной код подается на вход таких ЦАП в параллельной форме. Следует отметить, что в настоящее время используются только ЦАП второго класса.

Интегральные схемы ЦАП могут выполняться как функцио­нально завершенными, т. е. не требующими для своей работы до­полнительных элементов, так и функционально незавершенными. В последнем случае в качестве внешних элементов, как правило, применяют источник эталонного напряжения, операционный уси­литель, регистры и т. д.

Работа с внешним источником эталонного напряжения позво­ляет разделить все ЦАП на две группы: умножающие — работаю­щие с изменяющимся во времени источником эталонного сигнала, и неумножающие — работающие с эталонным источником, вели­чина которого в течение всего времени работы устройства остается постоянной.

С позиции используемого метода преобразования все АЦП де­лятся на: устройства, реализующие метод последовательного счета, устройства, реализующие метод поразрядного кодирования, уст­ройства, реализующие метод считывания.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу по­следовательного счета, осуществляют уравновешивание входной аналоговой величины суммой одинаковых эталонов. Момент равен­ства этих величин фиксируется сравнивающим устройством. На выходе таких АЦП формируется последовательный единичный код. Далее этот код может быть преобразован к любому требуемому виду.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу по­разрядного кодирования, используют несколько эталонов. Причем их число равно числу разрядов, а значения пропорциональны ве­совым коэффициентам выходного позиционного кода. Каждый эта­лон сравнивается с входной величиной устройством сравнения. Процесс сравнения начинается с эталона, имеющего максималь­ное значение. В зависимости от результата этого сравнения фор­мируется цифра старшего разряда выходного кода. Если эталон больше входной величины, то в старшем разряде формируется ну­левое значение и производится сравнение входной величины с наибольшим из оставшихся эталонов. Если максимальный эталон оказался меньше входной величины, то в старшем разряде выход­ного кода формируется сигнал лог. 1 и дальнейшему сравнению подлежит сигнал разности входной величины и максимального эталона. Аналогичные действия выполняются для всех используе­мых эталонов.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу считывания, используют -N эталонов (N — число уровней кванто­вания). При этом младший эталон равен h (шагу квантования), следующий 2Л и т. д. Входная величина сравнивается с каждым эталоном своим устройством сравнения, в результате чего на вы­ходе устройства формируется параллельный единичный код, в ко­тором число единиц соответствует числу эталонов, выходной сиг­нал которых меньше входного.

23.2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Рассмотрим основные электрические характеристики ЦАП и АЦП. Они подразделяются на статические, которые задают конеч­ную точность преобразования, и динамические, характеризующие быстродействие данного класса устройств. Статические характе­ристики преобразователей определяются видом характеристики преобразования, которая устанавливает соответствие между зна­чениями аналоговой величины и цифрового кода. К ним относятся.

22 Преобразователи напряжение-частота

На базе преобразователей напряжение-частота (ПНЧ) могут быть построены интегрирующие АЦП, обеспечивающие относительно высокую точность преобразования при низкой стоимости. Существует несколько видов ПНЧ. Наибольшее применение нашли ПНЧ с заданной длительностью выходного импульса. Структурная схема такого ПНЧ приведена на рис. 17. По этой схеме построена ИМС VFC-32 (отечественный аналог — 1108ПП1).

Работает ПНЧ следующим образом. Под действием положительного входного сигнала Uвх напряжение Uи на выходе интегратора И уменьшается. При этом ключ S разомкнут. Когда напряжение Uи уменьшится до нуля, компаратор К переключается, запуская тем самым одновибратор. Одновибратор формирует импульс стабильной длительности Ти, который управляет ключем. Последовательность этих импульсов является выходным сигналом ПНЧ. Ключ замыкается и ток Iоп в течение Ти поступает на вход интегратора, вызывая увеличение выходного напряжения интегратора. Далее описанный процесс снова повторяется.

Импульсы тока Iоп уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением Uвх. В установившемся режиме

Отсюда следует

(14)

где Uвх.ср — среднее значение входного напряжения за период Т. Выражение (14) показывает, что точность преобразования определяется точностью установки опорного тока Iоп, точностью выдержки длительности импульса одновибратора Ти, а также точностью резистора R. Емкость конденсатора интегратора не оказывает влияния на частоту ПНЧ.

Таким образом, по существу ПНЧ преобразует входное напряжение в унитарный код. Для его преобразования в двоичный позиционный можно использовать счетчик. Схема интегрирующего АЦП на базе ПНЧ приведена на рис. 18. Двоичный счетчик подсчитывает число импульсов, поступивших от ПНЧ за период Тотсч=1/fотсч, задаваемый отсчетными импульсами, которыми содержимое счетчика заносится в выходной регистр-защелку. Вслед за этим происходит обнуление счетчика. Число импульсов n, подсчитанных счетчиком за время Тотсч,

Здесь Uвх.ср — среднее значение входного напряжения за весь период Тотсч.

Можно заметно повысить точность ПНЧ, если вместо одновибратора включить тактируемый импульсами стабильной частоты D-триггер. Несложно убедиться (см. рис. 16), что в этом случае ПНЧ превращается в однобитный сигма-дельта модулятор.

23 Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов (англ. digital signal processing, DSP), ЦОС — преобразование сигналов, представленных в цифровой форме.

Любой непрерывный (аналоговый) сигнал s(t) может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то есть представлен в цифровой форме. Если частота дискретизации Fd сигнала выше, чем удвоенная наивысшая частота в спектре сигнала Fmax, то есть Fd>2*Fmax, то полученный дискретный сигнал s(k) эквивалентен сигналу s(t).(см. теорему Котельникова). При помощи математических алгоритмов s(k) преобразуется в некоторый другой сигнал s1(k) имеющий требуемые свойства. Процесс преобразования сигналов называется фильтрацией (англ. filtering), а устройство, выполняющее фильтрацию называется фильтр (англ. filter). Поскольку отсчеты сигналов поступают с постоянной скоростью Fd, фильтр должен успевать обрабатывать текущий отсчет до поступления следующего, то есть обрабатывать сигнал в реальном времени (англ. in real time). Для обработки сигналов (фильтрации) в реальном времени применяют специальные вычислительные устройства — цифровые сигнальные процессоры

Различают методы обработки сигналов во временной (англ. time domain) и в частотной (англ. frequency domain) области. Эквивалентность частотно-временных преобразований однозначно определяется через преобразование Фурье.

Основные задачи

Линейная фильтрация — Селекция сигнала в частотной области; синтез фильтров, согласованных с сигналами; частотное разделение каналов; цифровые преобразователи Гильберта и дифференциаторы; корректоры характеристик каналов

Спектральный анализ — Обработка речевых, звуковых, сейсмических, гидроакустических сигналов; распознавание образов

Частотно-временной анализ — Компрессия изображений, гидро- и радиолокация, разнообразные задачи обнаружения

Адаптивная фильтрация — Обработка речи, изображений, распознавание образов, подавление шумов, адаптивные антенные решетки

Нелинейная обработка — Вычисление корреляций, медианная фильтрация; синтез амплитудных, фазовых, частотных детекторов, обработка речи, векторное кодирование

Многоскоростная обработка — Интерполяция (увеличение) и децимация (уменьшение) частоты дискретизации в многоскоростных системах телекоммуникации, аудиосистемах

24. Схемотехника цифровых устройств. Базовые логические элементы

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Двоичный логический элемент представляет собой электронную Цепь, выходное состояние которой описывается одной из основных бу­левых функций. Принципиально безразлично, какое из двух возможных входных к выходных состояний логического элемента принимается за 0, э какое — за 1, но чаще всего применяют положительную (прямую) логик у, при которой единица кодируется наличием (высоким уровнем) напряжения, а нуль — его отсутствием (низким уров­нем). Выполненные на диодах и транзисторах в микроэлектронном ис­полнении двоичные логические элементы называют интегральными •Логическими элементами (ИЛЭ)и широко используют в Качестве элементной базы для построения любых, даже самых сложных, временных ЦЭУ.

Логические элементы классифицируют по типам электронных прибо­ров с помощью которых выполняются основные логические функции. В диодной логике (ДЛ ) для этих целей применяют диоды. Если на всех входах присутствует высокий уровень, все диоды будут закрыты, и на выходе также будет высокий уровень. Для положительной логики такое описание соответствует операции коньюнкции,

Схемы ДЛ отличаются малым количеством элементов и достаточно высоким быстродействием (у современных диодов время восстановления обратного сопротивления при переходе к закрытому состоянию составля­ ет несколько наносекунд — 10~9 с). Однако при большом количестве ДЛ- элементов, включенных друг за другом, из-за прямого падения напряже­ ния на открытых диодах уменьшается разность между значениями напря­ жений высокого и низкого уровней, что приводит к снижению помехоус­ тойчивости ДЛ-схем. Для компенсации этого эффекта в схемы диодной логики включают транзисторные усилители мощности. Поскольку для ре­ ализации любой булевой функции, помимо операций И, ИЛИ, необходим ■их

Рис.6.7. Базовая схема

ТТЛ-элемента

инвертор, чаще всего используют каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Объединение диодной логи­ки с транзисторным инвертором позволило создать схемы диодно-транзисторной логики (ДТЛ- элемент ы), на основе которых строились первые ЦЭУ в интегральном исполнении. Однако при пере­ходе к массовому выпуску цифровых микросхем на основе ДТЛ-элемен-тов выяснилось, что для получения высокого быстродействия входную диодную логику выгоднее заменить интегральным много-эмиттерным транзистором. Так называют транзистор, у которого имеется обычный переход база — коллектор и несколько переходов база — эмиттер с электрически разделенными областями эмиттеров и общей областью базы. Построенные на его основе ИЛЭ стали называть элементами транзисторно — транзисторной лог и к и(ТТЛ-элементы).Нарис.6.7 приведена схема трехвходового ТТЛ-элемента И—НЕ. В этой схеме многоэмиттерный транзистор VTX выполняет логическую операцию И над входными сигналами, а тран­зистор VT2 обеспечивает инверсию выходного сигнала.

При низком уровне напряжения на любом из входов (х2гх1гх:0) соот­ветствующий переход база — эмиттер трехэмиттерного транзистора VTX (п-р-п) оказывается смещенным в прямом направлении, и в нем возникает значительный ток /°вх логического нуля, направленный из эмиттера в сторону входа. Значение этого тока определяется сопротивлением резис­тора Rb в цепи базы, а также прямым сопротивлением перехода (типич­ное значение тока /°вх составляет единицы миллиампер). Однако напря­жения одного смещенного в прямом направлении перехода база-эмиттер транзистора VT\ оказывается недостаточным для отпирания двух перехо­дов (база — коллектор транзистора VT{ и база — эмиттер транзистора УТ2)У в результате чего транзистор VT2 запирается, и на его коллекторе устанавливается высокий уровень напряжения.

25. Комбинационные цифровые устройства. Дешифраторы и мультиплексоры.

Комбинационными называют ЦЭУ, состояние п выходов которого в любой момент времени полностью определяется совокупностью логичес­ких сигналов, присутствующих на т его информационных входах

Среди комбинационных ЦЭУ, получивших разнообразное примене­ние в информационно-измерительной и вычислительной технике, из­вестны такие устройства, как дешифраторы и шифраторы, мультиплек­соры и демультиплексоры, арифметические и арифметико-логические устройства (АЛУ) и др.

Рассмотрим наиболее распространенные типы комбинационных ЦЭУ, которые выпускаются в интегральном исполнении и широко Используются в современной цифровой технике.

Дешифратором (декодером) называют комбинационное ЦЭУ, пред-

Значенное для распознавания различных кодовых комбинации сигналов

На его входах в простейшем случае каждой кодовой комбинации на

входах соответствует активный уровень сигнала только на одном из

входов дешифратора. Такой дешифратор может применяться, напри-

мер для управления работой нескольких исполнительных механизмов,

когда для включения одного из них на входы дешифратора достаточно

дать присвоенный этому механизму цифровой код.В более общем случае каждой определенной комбинации на т входах дешифратора соответствует л-элементный код на его выходах. Такие дешифраторы иногда называют преобразователями кодов. Они широко используются в вычислительной технике, а также в приборах с цифровой индикацией, например, для управления индикаторами на светоизлучающих диодах. Поскольку десятичные цифры (от 0 до 9) пред­ставляются 4-разрядным двоичным кодом, а стилизованные изображения всех десятичных цифр в известных типах светодиодных индикаторов чаще всего составляют из семи светящихся сегментов, такой дешифратор должен иметь 4 входа, 7 выходов и распознавать только первые десять из 16 возможных входных кодовых комбинаций.

Условное обозначение микросхем дешифраторов на корпусе ИС после номера ее серии имеет первой букву И (для всех цифровых устройств), а второй — букву Д. Дешифратор работает обычным образом при высоком уровне сигнала на входе Е. Сигнал низкого уровня на этом входе независимо от информации на входах DO — D переводит все выходы дешифратора в состояние логического нуля, в результате чего все светодиоды гаснут.

Мультиплексором называют комбинационное ЦЭУс одним выходом, несколькими информационными и управляющими входами, логическое со­стояние на выходе которого повторяет сигнал на одном из информацион­ных входов в соответствии с заданным цифровым кодом на управляющих входах. Иными словами, мультиплексор коммутирует на свой выход сигнал входа, выбираемого при помощи цифрового кода на управляю­щих входах (режим выбора данных). Если цифровой код на управляющих входах поочередно принимает все возможные комбина­ции, состояние на выходе мультиплексора последовательно (с частотой смены управляющих кодов) повторяет состояние всех его информаци­онных входов (режим мультиплексирования данных). Иногда говорят, что в этом режиме мультиплексор выполняет преобра­зование параллельного двоичного кода на информационных входах в последовательный код на его выходе.Из рассмотрения этого выражения приходим к весьма важному выво­ду, что мультиплексор представляет собой универсальный прибор, с по­мощью которого можно довольно просто строить комбинационные ЦЭУ, реализующие произвольные булевы функции.

26. Последовательностные цифровые устройства. Триггеры, регистры и счетчики.

Принципиальное отличие последовательностных ЦЭУ от комбинаци­онных заключается в том, что при пассивных уровнях сигналов на входах комбинационные ЦЭУ всегда возвращаются в исходное состояние, в то время , как последовательностные находятся в режиме хранения предыдущего состояния. По этой причине в состав типовых последова­тельностных ЦЭУ, к которым относятся счетчики, регистры и запомина­ющие устройства, помимо обычных логических элементов, обязательно входят элементы памяти, выполненные, например, на триггерах.

Счетчиками называют последовательностные ЦЭУ, обеспечивающие хранение двоичного кода числа и выполнение над ним микрооперации счета, которая заключается в изменении значения числа в счетчике на ± I. Если при подаче активного уровня сигнала на информационный вход счетчика его содержимое увеличивается на единицу, счетчик назы­вают суммирующим^ если уменьшается на единицу — вычита­ющим. Счетчик называют реверсивным, если он выполняет обе предыдущие операции. Счетчик называют синхронным, если состояния всех его выходов устанавливаются в определенные моменты времени, определяемые импульсами синхронизации. У асинхронных счетчиков состояния могут устанавливаться с некоторой задержкой относительно друг друга.

Основной параметр счетчика — модуль счета Кс, определяющий Максимальное число сигналов, которое может быть сосчитано счетчи­ком. Как правило, в схемах счетчиков используют триггеры, поэтому счет количества поступивших сигналов в них ведется в двоичной систе­ме счисления. Двоичный счетчик с «-разрядами способен подсчитать 2п сигналов, отображая их количество двоичными числами в диапазоне от О до (2»-1). После сигнала с номером 1п такой счетчик возвращается в Исходное состояние.

27. Запоминающие устройства для хранения информации. Масочные ЗУ. ЗУ типов PROM, EPROM и EEPROM. ФЛЭШ-память.

Современные цифровые электронные устройства (ЦЭУ) и, в частнос­ти, МС и ПЭВМ обычно используют три вида памяти: постоянную, опе­ративную и внешнюю. Постоянная память обеспечивает хранение ин­формации, которая не должна изменяться в ЦЭУ в ходе выполнения программ, в оперативной памяти хранится переменная информация, допускающая изменение своего содержимого в ходе вычислительных опе­раций. Первые два вида памяти реализуют при помощи различного рода запоминающих устройств. В бытовой технике, например, в телевизорах пятого поколения или в радиоприемниках с цифровой настройкой ЗУ применяются для хранения значении параметров, определяющих режи­мы их работы (частот каналов настройки, установленных уровней громкос­ти, яркости, контрастности и т.п.). В современной цифровой технике широко используются различные виды запоминающих устройств (ЗУ), от отдельных триггеров и наборов регистров до специальных модулей памяти.

Внешняя память предназначена для долговременного хранения боль­ших массивов информации на оптических или магнитных носителях. Используемые для этих целей ЦЭУ обычно называют накопителями, со­ответственно. на цифровых компакт-дисках, на гибких (флоппи) или постоянных магнитных дисках (сокращенно НГМДиПМД).

ЗУ современных ЦЭУ предназначены для записи, хранения и выдачи цифровых данных и программ, для доступа к которым используется они-санный ранее адресный принцип. Согласно этому принципу каждой ячейке памяти присваивается определенный номер (ее адрес ), значение которого в том или ином виде указывается при каждом обращении к ней Как правило, минимальной адресуемой единицей памяти является

28. ЗУ для хранения оперативной информации. Статическиеи динамические ЗУ. Структуры обращения к ИС ЗУ.

ОЗУ статического типа (SRAM — Static RAM) выполняют на статических триггерах Такие ОЗУ характеризуются весьма высоким бысгродействием и используются в наиболее «узких» участках системы. например, в качестве сверхоперативной памяти для кратковременного хранения промежуточных результатов, многочисленных буферных ре­гистров для согласования скоростных характеристик различных ус­тройств, кэш-памяти и т.п Для снижения себестоимости хранения еди­ницы информации чаще всего применяют простейшие схемы RS-тригге-ра на двух инверторах

29. Микропроцессоры. Принципы построениямикропроцессорных устройств. Структура и принцип работы микропроцессорной системы.

Весьма важным для дальнейшего развития вычис­лительной техники явилось создание в 70-х годах новых универсальных Цифровых ИС, так называемых микропроцессоров ( МП ) — разновид­ности БИС, способных выполнять полный перечень функций централь­ного процессора ЭВМ С появлением микропроцессоров отпала необхо­димость для каждого нового применения проектировать новую ИС Вместо этого можно было взять готовый микропроцессор, разработав -я него новую программу для выполнения требуемых функций

Аналого-цифровое преобразование – это процесс преобразования входной физической величины в ее числовое представление. Аналого-цифровой преобразователь – устройство, выполняющее такое преобразование. Формально, входной величиной АЦП может быть любая физическая величина – напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота следования импульсов, угол поворота вала и т.п. Однако, для определенности, в дальнейшем под АЦП мы будем понимать исключительно преобразователи напряжение-код.



Понятие аналого-цифрового преобразования тесно связано с понятием измерения. Под измерением понимается процесс сравнения измеряемой величины с некоторым эталоном, при аналого-цифровом преобразовании происходит сравнение входной величины с некоторой опорной величиной (как правило, с опорным напряжением). Таким образом, аналого-цифровое преобразование может рассматриваться как измерение значения входного сигнала, и к нему применимы все понятия метрологии, такие, как погрешности измерения.

Основные характеристики АЦП

АЦП имеет множество характеристик, из которых основными можно назвать частоту преобразования и разрядность. Частота преобразования обычно выражается в отсчетах в секунду (samples per second, SPS), разрядность – в битах. Современные АЦП могут иметь разрядность до 24 бит и скорость преобразования до единиц GSPS (конечно, не одновременно). Чем выше скорость и разрядность, тем труднее получить требуемые характеристики, тем дороже и сложнее преобразователь. Скорость преобразования и разрядность связаны друг с другом определенным образом, и мы можем повысить эффективную разрядность преобразования, пожертвовав скоростью.

Типы АЦП

Существует множество типов АЦП, однако в рамках данной статьи мы ограничимся рассмотрением только следующих типов:

  • АЦП параллельного преобразования (прямого преобразования, flash ADC)
  • АЦП последовательного приближения (SAR ADC)
  • дельта-сигма АЦП (АЦП с балансировкой заряда)


Существуют также и другие типы АЦП, в том числе конвейерные и комбинированные типы, состоящие из нескольких АЦП с (в общем случае) различной архитектурой. Однако приведенные выше архитектуры АЦП являются наиболее показательными в силу того, что каждая архитектура занимает определенную нишу в общем диапазоне скорость-разрядность.

Наибольшим быстродействием и самой низкой разрядностью обладают АЦП прямого (параллельного) преобразования. Например, АЦП параллельного преобразования TLC5540 фирмы Texas Instruments обладает быстродействием 40MSPS при разрядности всего 8 бит. АЦП данного типа могут иметь скорость преобразования до 1 GSPS. Здесь можно отметить, что еще большим быстродействием обладают конвейерные АЦП (pipelined ADC), однако они являются комбинацией нескольких АЦП с меньшим быстродействием и их рассмотрение выходит за рамки данной статьи.

Среднюю нишу в ряду разрядность-скорость занимают АЦП последовательного приближения. Типичными значениями является разрядность 12-18 бит при частоте преобразования 100KSPS-1MSPS.

Наибольшей точности достигают сигма-дельта АЦП, имеющие разрядность до 24 бит включительно и скорость от единиц SPS до единиц KSPS.

АЦП параллельного преобразования (прямого преобразования, flash ADC)

Большинство высокоскоростных осциллографов и некоторые высокочастотные измерительные приборы используют параллельные АЦП из-за их высокой скорости преобразования, которая может достигать 5Г (5*109) отсчетов/сек для стандартных устройств и 20Г отсчетов/сек для оригинальных разработок. Обычно параллельные АЦП имеют разрешение до 8 разрядов, но встречаются также 10-ти разрядные версии.

Рис. 2 показывает упрощенную блок-схему 3-х разрядного параллельного АЦП (для преобразователей с большим разрешением принцип работы сохраняется). Здесь используется массив компараторов, каждый из которых сравнивает входное напряжение с индивидуальным опорным напряжением. Такое опорное напряжение для каждого компаратора формируется на встроенном прецизионном резистивном делителе. Значения опорных напряжений начинаются со значения, равного половине младшего значащего разряда (LSB), и увеличиваются при переходе к каждому следующему компаратору с шагом, равным VREF /23. В результате для 3-х разрядного АЦП требуется 23-1 или семь компараторов. А, например, для 8-разрядного параллельного АЦП потребуется уже 255 (или (28-1)) компараторов.

С увеличением входного напряжения компараторы последовательно устанавливают свои выходы в логическую единицу вместо логического нуля, начиная с компаратора, отвечающего за младший значащий разряд. Можно представить преобразователь как ртутный термометр: с ростом температуры столбик ртути поднимается. На рис. 2 входное напряжение попадает в интервал между V3 и V4, таким образом 4 нижних компаратора имеют на выходе «1», а верхние три компаратора — «0». Дешифратор преобразует (23-1) — разрядное цифровое слово с выходов компараторов в двоичный 3-х разрядный код.

Параллельные АЦП — достаточно быстрые устройства, но они имеют свои недостатки. Из-за необходимости использовать большое количество компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность, и их нецелесообразно использовать в приложениях с батарейным питанием.

Улучшенный вариант адаптера EasyCAP нового поколения 2018 г. отличается от предыдущих модифицированным модулем преобразования видеозахвата и теперь выпускается в корпусе синего цвета.
Захватывает видео высокого качества и аудио файлы напрямую через USB 2.0, без использования звуковой карты и платы видеозахвата, прост в установке, не требует внешнего питания. Отличное решение для переносных компьютеров. С этим устройством просто на видеокассетах в цифровой формат перевести Ваши домашние записи с возможностью далнейшего монтажа и редактирования.

Спецификация:

Особенности:
100% новый и высокое качество
Включает профессиональное программное обеспечение: Ulead Video Studio SE DVD, которые легко выучить и использовать.
Популярный интерфейс USB 2.0 и не требуется внешний источник питания.
Захват видео и аудио через USB 2.0 интерфейс.
Поддерживает яркость, контрастность, оттенок и насыщенность управления.
Может захватывать звук без звуковой карты.
Поддерживает все форматы: Запись DVD +/-R/RW, DVD +/-VR и DVD-видео.
Применяя к конференции интернета/сетчатой встрече.
С Компактный портативный дизайн для удобной переноски.

Технические характеристики:
Соответствует универсальной последовательной шины Спецификация rev. 2.0.
Поддерживает NTSC, PAL
Видео вход: RCA композитный, видео
Аудио вход: Стерео аудио (RCA) мм
Размеры: (l) 90 мм X (W) 28 мм X (H) 14 мм
Поддержка видео высокого разрешения качества: NTSC: 720×480 @ 30fps
PAL: 720×576 @ 25fps
Цвет: синий

Системные требования:
Поддержка системы: Windows 2000/xp/vista/7
Процессор: Pentium III 800 выше
Память: 256 МБ оперативной памяти
Дисплей: Windows-совместимый дисплей с не менее 1024*768
Звуковая карта: совместимая с Windows звуковая карта.
HD: 600 МБ свободного места на жестком диске для установки программы, 4 ГБ + места на жестком диске для записи и редактирования видео.

Пакет включает в себя:
1 * Адаптер захвата видео
1 * USB кабель
1 * CD

Обзор продукта:
Также Вы можете скачать драйвера тут:

Драйвера для разных Windows

Драйвера для Win7-64

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *