Критерий Котельникова-Найквиста. Наложение спектров

Аналоговые и цифровые сигналы. Их свойства и отличия

 

Ана́логовый сигна́л — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений

Цифровой сигнал — сигнал, который можно представить в виде последовательности дискретных (цифровых) значений. В наше время наиболее распространены двоичные цифровые сигналы (битовый поток) в связи с простотой кодирования и используемостью в двоичной электронике. Для передачи цифрового сигнала по аналоговым каналам (например, электрическим или радиоканалам) используются различные виды модуляции

Цифровым сигналам соответствуют дискретные электрические значения, которые передаются индивидуально по некоторой физической передающей среде. В отличие от аналоговых сигналов, в которых количество возможных значений амплитуды почти бесконечно, для цифровых сигналов она может принимать одно из двух (или четырех) различных значений — как положительных, так и отрицательных. Цифровые сигналы передаются в виде единиц и нулей, которые обычно называют двоичными. Более подробно потоки цифровых сигналов рассматриваются в главе 3, "Аналого-цифровое преобразование

Основное различие между аналоговыми и цифровыми сигналами заключается в самой структуре сигнального потока. Аналоговые сигналы представляют собой непрерывный поток, характеризующийся изменениями частоты и амплитуды. Это означает, что форма аналогового сигнала обычно похожа на синусоиду (т.е. гармоническую волну)

отличия цифрового и аналогового сигналов:

1) Аналоговый сигнал может быть искажен помехами, а цифровой сигнал может быть или забит помехами совсем, или приходить без искажений. Цифровой сигнал или точно есть, или полностью отсутствует (или нуль, или единица).

2) Аналоговый сигнал доступен для восприятия всеми устройствами, работающими по тому же принципу, что и передатчик. Цифровой сигнал надежно защищен кодом, его трудно перехватить, если вам он не предназначается.

 

 

Дискретизация по времени и квантование по уровню

Критерий Котельникова-Найквиста. Наложение спектров

Дискретизация (от лат. discretio — «различать», «распознавать») — преобразование непрерывной функции в дискретную.

Квантова́ние (англ. quantization) — в информатике — разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Простейшим видом квантования является деление целочисленного значения на натуральное число, называемое коэффициентом квантования.

 

 

5. Антиалайзинговые фильтры

 

 

Антиалайзинговый фильтр (anti-aliasing filter) – это фильтр низкой частоты, применяемый на входе АЦП для повышения качества оцифровки сигнала. Если Fd – частота дискретизации АЦП, то частота среза антиалайзингого ФНЧ примерно равна половине 0,5* Fd. Подавление частот сигнала выше половины частоты дискретизации АЦП исключает эффект наложения на сигнал зеркальных частот преобразования, или, как это обычно называют в классической литературе по ЦОС, исключает эффект наложения спектров. Антиалайзинговый фильтр фактически обеспечивает спектральную верность преобразования АЦП, исключая из сигнала сторонние призвуки – артефакты преобразования (если воспользоваться терминологией звуковых приложений).

 

Субдискретизация

Субдискретизация — Дискретизация сигнала с частотой ниже, чем выбранная по теореме Котельникова. Используется, когда спектр сигнала ограничен не только сверху, но и снизу. Для устранения эффекта наложения спектров используется полосовой антиалиасный фильтр.

 

7. Статические передаточные функции АЦП и ЦАП и погрешности по постоянному току