FMUSER бездротовий передавати відео та аудіо простіше!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> африкаанс
sq.fmuser.org -> албанська
ar.fmuser.org -> арабська
hy.fmuser.org -> Вірменська
az.fmuser.org -> азербайджанська
eu.fmuser.org -> баскська
be.fmuser.org -> білоруська
bg.fmuser.org -> болгарська
ca.fmuser.org -> Каталонська
zh-CN.fmuser.org -> китайська (спрощена)
zh-TW.fmuser.org -> китайська (традиційна)
hr.fmuser.org -> хорватська
cs.fmuser.org -> чеська
da.fmuser.org -> данська
nl.fmuser.org -> Голландська
et.fmuser.org -> естонська
tl.fmuser.org -> філіппінська
fi.fmuser.org -> фінська
fr.fmuser.org -> французька
gl.fmuser.org -> галицький
ka.fmuser.org -> грузинський
de.fmuser.org -> німецька
el.fmuser.org -> грецька
ht.fmuser.org -> гаїтянський креольський
iw.fmuser.org -> іврит
hi.fmuser.org -> хінді
hu.fmuser.org -> Угорська
is.fmuser.org -> ісландська
id.fmuser.org -> індонезійська
ga.fmuser.org -> ірландський
it.fmuser.org -> італійська
ja.fmuser.org -> японська
ko.fmuser.org -> корейська
lv.fmuser.org -> латиська
lt.fmuser.org -> литовська
mk.fmuser.org -> македонська
ms.fmuser.org -> малайська
mt.fmuser.org -> мальтійська
no.fmuser.org -> Норвезька
fa.fmuser.org -> Перська
pl.fmuser.org -> польська
pt.fmuser.org -> португальська
ro.fmuser.org -> румунська
ru.fmuser.org -> російська
sr.fmuser.org -> сербська
sk.fmuser.org -> словацька
sl.fmuser.org -> словенська
es.fmuser.org -> іспанська
sw.fmuser.org -> суахілі
sv.fmuser.org -> шведська
th.fmuser.org -> Тайська
tr.fmuser.org -> турецька
uk.fmuser.org -> український
ur.fmuser.org -> урду
vi.fmuser.org -> в'єтнамська
cy.fmuser.org -> валлійська
yi.fmuser.org -> Ідиш
Як шлюз між аналоговим доменом "реального світу" та цифровим світом, що складається з 1 і 0, перетворювачі даних є одним з ключових елементів сучасної обробки сигналів. За останні 30 років у галузі перетворення даних з’явилася велика кількість інноваційних технологій. Ці технології не тільки сприяли підвищенню продуктивності та архітектурному вдосконаленню в різних сферах, починаючи від медичної візуалізації, закінчуючи стільниковим зв’язком, закінчуючи споживчим аудіо та відео, але також відігравали певну роль у реалізації нових додатків. Важлива роль.
Постійне розширення широкосмугового зв'язку та високопродуктивних програм обробки зображень підкреслює особливу важливість високошвидкісного перетворення даних: перетворювач повинен мати можливість обробляти сигнали з пропускною здатністю від 10 МГц до 1 ГГц. Люди досягають цих вищих швидкостей завдяки різноманітній архітектурі конвертерів, кожна з яких має свої переваги. Переключення між аналоговим та цифровим доменами на високих швидкостях також створює деякі особливі труднощі для цілісності сигналів - не тільки аналогових сигналів, але й годинникових та даних. Розуміння цих питань важливо не тільки для вибору компонентів, але і впливає на загальний вибір архітектури системи.
1. Швидше
У багатьох галузях техніки ми звикли пов'язувати технічний прогрес з більш високими швидкостями: від Ethernet до бездротових локальних мереж до стільникових мобільних мереж, суть передачі даних полягає в постійному збільшенні швидкості передачі даних. Завдяки досягненню тактової частоти мікропроцесори, цифрові процесори сигналів та ПЛІС швидко розвивалися. Ці пристрої переважно виграють від зменшення розміру процесу травлення, що призводить до більш швидких швидкостей перемикання, менших розмірів (і меншого енергоспоживання) транзисторів. Ці досягнення створили середовище, де потужність обробки та пропускна здатність даних зросли в геометричній прогресії. Ці потужні цифрові двигуни забезпечили однакове експоненціальне зростання вимог до обробки сигналів та даних: від статичних зображень до відео, до смуги пропускання та спектру, дротового чи бездротового. Процесор, що працює з тактовою частотою 100 МГц, може бути в змозі ефективно обробляти сигнали з пропускною здатністю від 1 МГц до 10 МГц: процесор, що працює з тактовою частотою кілька ГГц, може обробляти сигнали з пропускною здатністю сотні МГц.
Природно, що більша потужність обробки та вища швидкість обробки призведуть до швидшого перетворення даних: широкосмугові сигнали розширюють свою смугу пропускання (часто досягаючи меж спектра, встановлених фізичними або регулюючими органами), а системи візуалізації прагнуть збільшити обробну здатність пікселів в секунду Для швидшої обробки зображень із більшою роздільною здатністю. Архітектура системи була інноваційна, щоб скористатися цією надзвичайно високою продуктивністю обробки, а також спостерігається тенденція паралельної обробки, що може означати потребу в багатоканальних перетворювачах даних.
Іншою важливою зміною в архітектурі є тенденція до багатоканальних / багатоканальних і навіть програмно визначених систем. Традиційні аналого-інтенсивні системи виконують багато робіт з підготовки сигналів (фільтрація, посилення, перетворення частоти) в аналоговій області; після адекватної підготовки сигнал оцифровується. Прикладом може бути FM-мовлення: ширина каналу даної станції зазвичай становить 200 кГц, а діапазон FM становить від 88 МГц до 108 МГц. Традиційний приймач перетворює частоту цільової станції в проміжну частоту 10.7 МГц, фільтрує всі інші канали та посилює сигнал до найкращої амплітуди демодуляції. Архітектура з декількома носіями оцифровує весь діапазон частот 20 МГц і використовує технологію цифрової обробки для вибору та відновлення цільових станцій. Незважаючи на те, що схема з кількома несучими вимагає набагато складнішої схеми, вона має великі системні переваги: система може одночасно відновлювати кілька станцій, включаючи станції з боковою смугою. Якщо вони правильно розроблені, системи з декількома носіями можуть бути навіть переналаштовані за допомогою програмного забезпечення для підтримки нових стандартів (наприклад, нові радіостанції високої чіткості, розміщені в бокових смугах радіо). Кінцевою метою цього підходу є використання широкосмугового оцифровщика, який може вмістити всі діапазони частот, і потужний процесор, який може відновити будь-який сигнал: це так зване програмно визначене радіо. В інших областях існують еквівалентні архітектури - програмно-визначені прилади, програмно-визначена камера тощо. Ми можемо сприймати їх як віртуалізовані еквіваленти обробки сигналів. Такі гнучкі архітектури, як це можливо, це потужна технологія цифрової обробки та високошвидкісна, високопродуктивна технологія перетворення даних.
2. Пропускна здатність та динамічний діапазон
Будь то аналогова чи цифрова обробка сигналу, її основними розмірами є пропускна здатність та динамічний діапазон - ці два фактори визначають обсяг інформації, яку система може насправді обробити. У галузі комунікації теорія Клода Шеннона використовує ці два виміри для опису основних теоретичних обмежень кількості інформації, яку може нести канал зв'язку, але її принципи застосовні до багатьох галузей. Для систем візуалізації смуга пропускання визначає кількість пікселів, які можуть бути оброблені за певний час, а динамічний діапазон визначає інтенсивність або діапазон кольорів між найтемнішим сприйманим джерелом світла та точкою насичення пікселя.
Корисна пропускна здатність перетворювача даних має базовий теоретичний межа, встановлений теорією дискретизації Найквіста - для того, щоб представити або обробити сигнал із смугою пропускання F, нам потрібно використовувати перетворювач даних з робочою частотою дискретизації не менше 2 F (зверніть увагу, це правило застосовується до будь-якої системи відбору проб - як аналогової, так і цифрової). Для реальних систем певна кількість передискретизації може значно спростити дизайн системи, тому більш типове значення в 2.5-3 рази перевищує смугу пропускання сигналу. Як вже згадувалося раніше, збільшення обчислювальної потужності може поліпшити здатність системи обробляти більш високу пропускну здатність, і такі системи, як стільникові телефони, кабельні системи, дротові та бездротові локальні мережі, обробка зображень та контрольно-вимірювальні прилади рухаються до систем з більшою пропускною здатністю. Це постійне збільшення вимог до пропускної здатності вимагає перетворювачів даних з вищими частотами дискретизації.
Якщо розмір смуги пропускання є інтуїтивно зрозумілим і зрозумілим, то розмір динамічного діапазону може бути трохи неясним. При обробці сигналу динамічний діапазон представляє діапазон розподілу між найбільшим сигналом, який система може обробляти без насичення або відсікання, і найменшим сигналом, який система може ефективно захопити. Ми можемо розглянути два типи динамічного діапазону: налаштований динамічний діапазон може бути досягнутий шляхом розміщення програмованого підсилювача посилення (PGA) перед аналого-цифровим перетворювачем з низькою роздільною здатністю (АЦП) (припускаючи, що для 12-бітного конфігурованого динамічного діапазону , розмістіть 4-розрядний PGA перед 8-розрядним перетворювачем): Коли коефіцієнт підсилення встановлений на низьке значення, ця конфігурація може захоплювати великі сигнали, не перевищуючи діапазон перетворювача. Коли сигнал занадто малий, PGA можна встановити на високий коефіцієнт посилення для посилення сигналу над поверхнею шуму перетворювача. Сигнал може бути сильною або слабкою станцією, а може бути яскравим або неяскравим пікселем в системі формування зображення. Для традиційних архітектур обробки сигналів, які намагаються відновити лише один сигнал за раз, цей настроюваний динамічний діапазон може бути дуже ефективним.
Миттєвий динамічний діапазон є більш потужним: у цій конфігурації система має достатній динамічний діапазон, щоб одночасно захоплювати великі сигнали без відсікання, а також відновлювати дрібні сигнали - зараз нам може знадобитися 14-бітний перетворювач. Цей принцип підходить для багатьох програм - відновлення сильних або слабких радіосигналів, відновлення сигналів стільникового телефону або відновлення надзвичайно яскравих і надтемних частин зображення. Хоча система, як правило, використовує більш складні алгоритми обробки сигналів, попит на динамічний діапазон також буде зростати. У цьому випадку система може обробляти більше сигналів - якщо всі сигнали мають однакову силу і їм потрібно обробити вдвічі більше сигналу, потрібно збільшити динамічний діапазон на 3 дБ (за інших рівних умов). Можливо, що ще важливіше, як зазначалося раніше, якщо системі потрібно одночасно обробляти як сильні, так і слабкі сигнали, додаткові вимоги до динамічного діапазону можуть бути набагато більшими.
3. Різні міри динамічного діапазону
При цифровій обробці сигналу ключовим параметром динамічного діапазону є кількість бітів у поданні сигналу або довжина слова: динамічний діапазон 32-розрядного процесора більше, ніж у 16-розрядного процесора. Занадто великі сигнали будуть відсічені - це вкрай нелінійна операція, яка руйнує цілісність більшості сигналів. Занадто малі сигнали - амплітуда менше 1 LSB - стануть невизначеними та втраченими. Цю обмежену роздільну здатність часто називають помилкою квантування або шумом квантування, і вона може бути важливим фактором встановлення нижньої межі виявленості.
Шум квантування також є фактором у змішаній системі сигналів, але існує безліч факторів, які визначають корисний динамічний діапазон перетворювача даних, і кожен фактор має свій власний динамічний діапазон
Відношення сигнал / шум (SNR) - відношення повної шкали перетворювача до загального шуму смуги частот. Цей шум може походити від шуму квантування (як описано вище), теплового шуму (наявного у всіх реальних системах) або інших термінів помилок (наприклад, тремтіння).
Статична нелінійність-диференціальна нелінійність (DNL) та інтегральна нелінійність (INL) - міра неідеального ступеня функції передачі постійного струму від входу до виходу перетворювача даних (DNL зазвичай визначає динаміку діапазону системи візуалізації).
сумарні гармонічні спотворення - статична та динамічна нелінійність дадуть гармоніку, яка може ефективно захищати інші сигнали. THD зазвичай обмежує ефективний динамічний діапазон аудіосистеми.
Неправдивий вільний динамічний діапазон (SFDR) - враховуючи найвищі спектральні шпори щодо вхідного сигналу, незалежно від того, чи є це проникнення тактової частоти другої чи третьої гармоніки або навіть шум "гудіння" 60 Гц. Оскільки тони спектра або шпори можуть захищати дрібні сигнали, SFDR є хорошим показником доступного динамічного діапазону в багатьох системах зв'язку.
Існують інші технічні специфікації - насправді кожна програма може мати свій власний ефективний метод опису динамічного діапазону. На початку роздільна здатність перетворювача даних є хорошим показником для його динамічного діапазону, але дуже важливо правильно вибирати технічні характеристики, приймаючи реальне рішення. Ключовий принцип полягає в тому, що більше - це краще. Хоча багато систем можуть одразу усвідомити необхідність більшої пропускної здатності обробки сигналу, потреба в динамічному діапазоні може бути не такою інтуїтивною, навіть якщо вимоги більш вимогливі.
Варто зазначити, що, незважаючи на те, що пропускна здатність і динамічний діапазон є двома основними вимірами обробки сигналів, необхідно врахувати третій вимір, ефективність: Це допомагає нам відповісти на запитання: "Для досягнення додаткової продуктивності мені потрібно Скільки це коштує вартість? " Ми можемо дивитись на вартість за ціною закупівлі, але для перетворювачів даних та інших програм електронної обробки сигналів більш чистим технічним показником вартості є енергоспоживання. Більш ефективні системи - більша пропускна здатність або динамічний діапазон - споживають більше енергії. З розвитком технологій ми всі намагаємось зменшити споживання енергії, одночасно збільшуючи пропускну здатність та динамічний діапазон.
4. Основна заявка
Як згадувалося раніше, кожна програма має різні вимоги щодо основних розмірів сигналу, і в даній програмі може бути багато різних характеристик. Наприклад, камера на 1 мільйон пікселів та камера на 10 мільйонів пікселів. На рисунку 4 показана пропускна здатність та динамічний діапазон, як правило, необхідні для деяких різних застосувань. Верхню частину малюнка зазвичай називають високошвидкісними перетворювачами із частотою дискретизації 25 МГц і вище, які можуть ефективно обробляти смуги пропускання 10 МГц або вище.
Слід зазначити, що схема застосування не є статичною. Існуючі програми можуть використовувати нові, високопродуктивні технології для поліпшення своїх функцій, наприклад, камери високої чіткості або 3D ультразвукове обладнання з більш високою роздільною здатністю. Крім того, щороку з’являтимуться нові програми - значна частина нових програм буде знаходитись на зовнішньому краю межі продуктивності: завдяки новій комбінації високої швидкості та високої роздільної здатності. Як результат, межа продуктивності перетворювача продовжує розширюватися, як і брижі у ставку.
Слід також пам’ятати, що більшості додатків потрібно звертати увагу на споживання енергії: для портативних програм, що працюють на батареях, споживання енергії може бути основним технічним обмеженням, але навіть для лінійних систем ми починаємо виявляти, що компоненти обробки сигналів (аналогове, цифрове воно чи ні), споживання енергії врешті-решт обмежить продуктивність системи в певній фізичній області
5. Тенденції технологічного розвитку та інновації - як досягти ...
Враховуючи, що ці додатки продовжують підвищувати вимоги до продуктивності високошвидкісних перетворювачів даних, галузь відреагувала на це постійним технологічним прогресом. Технологія відштовхує передові високошвидкісні перетворювачі даних від таких факторів:
Технологія процесів: Закон Мура та перетворювачі даних - Постійне підвищення продуктивності цифрової обробки напівпровідникової галузі очевидне для всіх. Основним рушійним фактором є величезний прогрес, досягнутий у технології обробки пластин у напрямку до більш точних літографічних процесів. Швидкість перемикання глибоких субмікронних КМОП-транзисторів набагато перевищує швидкість їх попередників, приводячи робочі тактові частоти контролерів, цифрових процесорів і ПЛІС до декількох кроків ГГц. Змішані сигнальні схеми, такі як перетворювачі даних, також можуть скористатися цими досягненнями в процесі травлення для досягнення більш високих швидкостей вітром "закону Мура" - але для схем змішаного сигналу це має свою ціну: більш вдосконалене Робоче джерело живлення напруга процесу травлення має тенденцію до постійного зниження. Це означає, що коливання сигналу аналогової схеми зменшується, збільшуючи труднощі утримання аналогового сигналу над поверхнею теплового шуму: більш високі швидкості отримуються за рахунок зменшення динамічного діапазону.
Розширена архітектура (це не перетворювач даних первісної епохи) - Поки напівпровідниковий процес розвивається великими кроками, за останні 20 років також спостерігається хвиля цифрових хвильових інновацій у галузі високошвидкісного перетворювача даних архітектура, щоб досягти вищої ефективності з дивовижною ефективністю Пропускна здатність та більший динамічний діапазон зробили великий внесок. Традиційно існує безліч архітектур для високошвидкісних аналого-цифрових перетворювачів, включаючи повністю паралельну архітектуру (ash), складну архітектуру (складання), архітектуру з чередуванням (interleaved) та архітектуру трубопроводів (трубопровід), які все ще дуже популярний сьогодні. Пізніше архітектури, традиційно використовувані для низькошвидкісних програм, також були додані до табору високошвидкісних програм, включаючи послідовні регістри апроксимації (SAR) та -. Ці архітектури були спеціально модифіковані для високошвидкісних програм. Кожна архітектура має свої переваги та недоліки: деякі програми, як правило, визначають найкращу архітектуру на основі цих компромісів. Для високошвидкісних ЦАП переважною архітектурою є, як правило, структура з імпульсним поточним режимом, але існує безліч варіантів цього типу структур; швидкість структури комутованого конденсатора постійно зростає, і вона все ще користується великою популярністю у деяких вбудованих високошвидкісних додатках.
Цифровий допоміжний метод - Протягом багатьох років, крім майстерності та архітектури, високошвидкісна технологія схеми перетворювача даних також внесла блискучі нововведення. Метод калібрування має десятиліття історії і відіграє життєво важливу роль у компенсації невідповідності компонентів інтегральної схеми та покращенні динамічного діапазону схеми. Калібрування вийшло за рамки статичної корекції помилок і все частіше використовується для компенсації динамічної нелінійності, включаючи помилки налаштування та гармонічні спотворення.
Коротше кажучи, інновації в цих галузях значно сприяли розвитку високошвидкісного перетворення даних.
6. Усвідомити
Реалізація широкосмугових систем із змішаним сигналом вимагає не лише вибору правильного перетворювача даних - ці системи можуть мати жорсткі вимоги до інших частин ланцюга сигналів. Подібним чином, завдання полягає у досягненні чудового динамічного діапазону в більш широкому діапазоні смуг пропускання - для отримання більшої кількості сигналів у цифровий домен і з нього, використовуючи в повному обсязі обробну потужність цифрового домену.
—У традиційній системі з однією несучою підготовка сигналу полягає в тому, щоб якомога швидше усунути непотрібні сигнали, а потім посилити цільовий сигнал. Це часто включає селективну фільтрацію та вузькосмугові системи, точно налаштовані на цільовий сигнал. Ці тонко налаштовані схеми можуть бути дуже ефективними в досягненні коефіцієнта посилення, а в деяких випадках можна використовувати методи планування частоти, щоб гарантувати, що гармонічні чи інші шпори виключені із смуги. Широкосмугові системи не можуть використовувати ці вузькосмугові технології, і досягнення широкосмугового посилення в цих системах може зіткнутися з величезними проблемами.
- Традиційний інтерфейс CMOS не підтримує швидкість передачі даних набагато більшу, ніж 100 МГц, - а інтерфейс передачі даних низьковольтного диференціального повороту (LVDS) працює від 800 МГц до 1 ГГц. Для більшої швидкості передачі даних ми можемо використовувати кілька інтерфейсів шини або інтерфейс SERDES. Сучасні перетворювачі даних використовують інтерфейс SERDES з максимальною швидкістю 12.5 GSPS (див. Стандарт JESD204B для технічних характеристик) - для підтримки різних комбінацій роздільної здатності та швидкості в інтерфейсі перетворювача можна використовувати кілька каналів даних. Самі інтерфейси можуть бути дуже складними.
—Що стосується якості годинника, що використовується в системі, обробка високошвидкісних сигналів також може бути дуже складною. Джиттер / помилка в часовій області перетворюється на шум або помилку в сигналі, як показано на малюнку 5. При обробці сигналів зі швидкістю, що перевищує 100 МГц, тремтіння та фазовий шум може стати обмежуючим фактором у доступному динамічному діапазоні перетворювача. Годинники цифрового рівня можуть бути недостатніми для цього типу систем, і можуть знадобитися високопродуктивні годинники.
Швидкість до ширших сигналів пропускної здатності та програмно-визначених систем прискорюється, і галузь продовжує впроваджувати інновації, і з'являються інноваційні методи для побудови кращих та швидших перетворювачів даних, що висуває три виміри пропускної здатності, динамічного діапазону та енергоефективності до нового рівень.
|
Введіть електронну адресу, щоб отримати сюрприз
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> африкаанс
sq.fmuser.org -> албанська
ar.fmuser.org -> арабська
hy.fmuser.org -> Вірменська
az.fmuser.org -> азербайджанська
eu.fmuser.org -> баскська
be.fmuser.org -> білоруська
bg.fmuser.org -> болгарська
ca.fmuser.org -> Каталонська
zh-CN.fmuser.org -> китайська (спрощена)
zh-TW.fmuser.org -> китайська (традиційна)
hr.fmuser.org -> хорватська
cs.fmuser.org -> чеська
da.fmuser.org -> данська
nl.fmuser.org -> Голландська
et.fmuser.org -> естонська
tl.fmuser.org -> філіппінська
fi.fmuser.org -> фінська
fr.fmuser.org -> французька
gl.fmuser.org -> галицький
ka.fmuser.org -> грузинський
de.fmuser.org -> німецька
el.fmuser.org -> грецька
ht.fmuser.org -> гаїтянський креольський
iw.fmuser.org -> іврит
hi.fmuser.org -> хінді
hu.fmuser.org -> Угорська
is.fmuser.org -> ісландська
id.fmuser.org -> індонезійська
ga.fmuser.org -> ірландський
it.fmuser.org -> італійська
ja.fmuser.org -> японська
ko.fmuser.org -> корейська
lv.fmuser.org -> латиська
lt.fmuser.org -> литовська
mk.fmuser.org -> македонська
ms.fmuser.org -> малайська
mt.fmuser.org -> мальтійська
no.fmuser.org -> Норвезька
fa.fmuser.org -> Перська
pl.fmuser.org -> польська
pt.fmuser.org -> португальська
ro.fmuser.org -> румунська
ru.fmuser.org -> російська
sr.fmuser.org -> сербська
sk.fmuser.org -> словацька
sl.fmuser.org -> словенська
es.fmuser.org -> іспанська
sw.fmuser.org -> суахілі
sv.fmuser.org -> шведська
th.fmuser.org -> Тайська
tr.fmuser.org -> турецька
uk.fmuser.org -> український
ur.fmuser.org -> урду
vi.fmuser.org -> в'єтнамська
cy.fmuser.org -> валлійська
yi.fmuser.org -> Ідиш
FMUSER бездротовий передавати відео та аудіо простіше!
Контакти
Адреса:
No.305 Кімната HuiLan Будівля No273 Huanpu Road Гуанчжоу Китай 510620
Категорії
Інформаційний бюлетень