FMUSER Bezdrátový přenos videa a zvuku snadnější!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikánština
sq.fmuser.org -> albánština
ar.fmuser.org -> arabština
hy.fmuser.org -> Arménský
az.fmuser.org -> Ázerbájdžánština
eu.fmuser.org -> baskičtina
be.fmuser.org -> běloruský
bg.fmuser.org -> Bulgarian
ca.fmuser.org -> Katalánština
zh-CN.fmuser.org -> čínština (zjednodušená)
zh-TW.fmuser.org -> Čínsky (zjednodušeně)
hr.fmuser.org -> chorvatština
cs.fmuser.org -> čeština
da.fmuser.org -> dánština
nl.fmuser.org -> Dutch
et.fmuser.org -> estonština
tl.fmuser.org -> filipínský
fi.fmuser.org -> finština
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galicijština
ka.fmuser.org -> gruzínština
de.fmuser.org -> němčina
el.fmuser.org -> Greek
ht.fmuser.org -> haitská kreolština
iw.fmuser.org -> hebrejština
hi.fmuser.org -> hindština
hu.fmuser.org -> Hungarian
is.fmuser.org -> islandština
id.fmuser.org -> Indonéština
ga.fmuser.org -> Irština
it.fmuser.org -> Italian
ja.fmuser.org -> japonština
ko.fmuser.org -> korejština
lv.fmuser.org -> lotyština
lt.fmuser.org -> Litevština
mk.fmuser.org -> makedonština
ms.fmuser.org -> Malajština
mt.fmuser.org -> maltština
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> perština
pl.fmuser.org -> polština
pt.fmuser.org -> portugalština
ro.fmuser.org -> Rumunština
ru.fmuser.org -> ruština
sr.fmuser.org -> srbština
sk.fmuser.org -> slovenština
sl.fmuser.org -> Slovinština
es.fmuser.org -> španělština
sw.fmuser.org -> svahilština
sv.fmuser.org -> švédština
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> turečtina
uk.fmuser.org -> ukrajinština
ur.fmuser.org -> urdština
vi.fmuser.org -> Vietnamská
cy.fmuser.org -> velština
yi.fmuser.org -> Jidiš
Jelikož jsou brány mezi analogovou doménou „skutečného světa“ a digitálním světem složeným z 1 s a 0 s, jsou převaděče dat jedním z klíčových prvků moderního zpracování signálu. Za posledních 30 let se v oblasti převodu dat objevilo velké množství inovativních technologií. Tyto technologie nejen podpořily vylepšení výkonu a architektonické pokroky v různých oblastech, od lékařského zobrazování přes mobilní komunikaci, až po audio a video pro spotřebitele, ale hrály také roli při realizaci nových aplikací. Důležitá role.
Neustálé rozšiřování širokopásmové komunikace a vysoce výkonných zobrazovacích aplikací zdůrazňuje zvláštní důležitost vysokorychlostního převodu dat: Převaděč musí být schopen zpracovat signály se šířkou pásma od 10 MHz do 1 GHz. Lidé dosahují těchto vyšších rychlostí prostřednictvím různých architektur převodníků, z nichž každá má své vlastní výhody. Přepínání tam a zpět mezi analogovou a digitální doménou při vysokých rychlostech také představuje pro integritu signálu určité speciální výzvy - nejen analogové signály, ale také hodinové a datové signály. Pochopení těchto problémů není důležité pouze pro výběr komponent, ale také ovlivňuje celkový výběr architektury systému.
1. Rychlejší
V mnoha technických oborech jsme zvyklí spojovat technologický pokrok s vyššími rychlostmi: Od Ethernetu přes bezdrátové lokální sítě až po mobilní mobilní sítě je podstatou datové komunikace neustále zvyšovat rychlost přenosu dat. Díky pokroku v rychlostech hodin se rychle rozvíjely mikroprocesory, procesory digitálních signálů a FPGA. Tato zařízení těží hlavně ze zmenšující se velikosti procesu leptání, což má za následek vyšší rychlost přepínání, menší velikost (a nižší spotřebu energie) tranzistory. Tato vylepšení vytvořila prostředí, kde výkon zpracování a šířka pásma dat exponenciálně vzrostly. Tyto výkonné digitální enginy přinesly stejný exponenciální růst požadavků na zpracování signálu a dat: od statických obrázků přes video, po šířku pásma a spektrum, ať už kabelové nebo bezdrátové. Procesor běžící na frekvenci 100 MHz může být schopen efektivně zpracovávat signály se šířkou pásma 1 MHz až 10 MHz: procesor běžící na frekvenci několika GHz dokáže zpracovávat signály se šířkou pásma stovek MHz.
Silnější procesní výkon a vyšší rychlost zpracování přirozeně povedou k rychlejší konverzi dat: širokopásmové signály rozšiřují svou šířku pásma (často dosahují hranic spektra stanovených fyzickými nebo regulačními agenturami) a zobrazovací systémy se snaží zvýšit kapacitu zpracování pixelů za sekundu Rychlejší zpracování obrázků s vyšším rozlišením. Architektura systému byla inovována, aby využila tohoto extrémně vysokého výkonu zpracování, a došlo také k trendu paralelního zpracování, což může znamenat potřebu vícekanálových převaděčů dat.
Další důležitou změnou v architektuře je trend směrem k více nosným / vícekanálovým a dokonce k softwarově definovaným systémům. Tradiční analogově náročné systémy dokončují v analogové doméně spoustu práce s úpravou signálu (filtrování, zesílení, frekvenční konverze); po odpovídající přípravě je signál digitalizován. Příkladem je FM vysílání: šířka kanálu dané stanice je obvykle 200 kHz a pásmo FM se pohybuje od 88 MHz do 108 MHz. Tradiční přijímač převádí frekvenci cílové stanice na střední frekvenci 10.7 MHz, filtruje všechny ostatní kanály a zesiluje signál na nejlepší demodulační amplitudu. Architektura s více nosnými digitalizuje celé 20 MHz kmitočtové pásmo FM a pomocí technologie digitálního zpracování vybere a obnoví cílové stanice. Ačkoli schéma s více nosnými vyžaduje mnohem komplikovanější obvod, má velké systémové výhody: systém může obnovit více stanic současně, včetně stanic postranního pásma. Jsou-li správně navrženy systémy s více nosnými, lze je dokonce překonfigurovat pomocí softwaru, aby podporovaly nové standardy (například nové rozhlasové stanice s vysokým rozlišením přidělené v rádiových postranních pásmech). Konečným cílem tohoto přístupu je použití širokopásmového digitizéru, který dokáže pojmout všechna frekvenční pásma, a výkonný procesor, který dokáže obnovit jakýkoli signál: jedná se o takzvané softwarově definované rádio. V jiných oborech existují ekvivalentní architektury - softwarově definované instrumentace, softwarově definované kamery atd. Můžeme o nich uvažovat jako o virtualizovaných ekvivalentech zpracování signálu. Flexibilní architektury, jako je tato, umožňují výkonná technologie digitálního zpracování a vysokorychlostní a vysoce výkonná technologie převodu dat.
2. Šířka pásma a dynamický rozsah
Ať už se jedná o analogové nebo digitální zpracování signálu, jeho základními rozměry jsou šířka pásma a dynamický rozsah - tyto dva faktory určují množství informací, které může systém skutečně zpracovat. V oblasti komunikace používá teorie Clauda Shannona tyto dvě dimenze k popisu základních teoretických limitů množství informací, které může komunikační kanál nést, ale jeho principy jsou použitelné v mnoha oblastech. U zobrazovacích systémů určuje šířka pásma počet pixelů, které lze v danou dobu zpracovat, a dynamický rozsah určuje intenzitu nebo barevný rozsah mezi nejtmavším vnímatelným zdrojem světla a bodem nasycení pixelu.
Použitelná šířka pásma převaděče dat má základní teoretický limit stanovený Nyquistovou teorií vzorkování - aby bylo možné reprezentovat nebo zpracovat signál se šířkou pásma F, musíme použít datový převaděč s operační vzorkovací rychlostí alespoň 2 F (Upozorňujeme, že toto pravidlo platí pro jakýkoli systém vzorkování dat - analogový i digitální). U skutečných systémů může určité množství převzorkování výrazně zjednodušit návrh systému, takže typičtější hodnota je 2.5 až 3krát větší než šířka pásma signálu. Jak již bylo zmíněno dříve, zvýšení zpracovatelského výkonu může zlepšit schopnost systému zvládat větší šířku pásma a systémy jako mobilní telefony, kabelové systémy, kabelové a bezdrátové místní sítě, zpracování obrazu a vybavení směřují k systémům s větší šířkou pásma. Toto neustálé zvyšování požadavků na šířku pásma vyžaduje převaděče dat s vyšší vzorkovací frekvencí.
Pokud je dimenze šířky pásma intuitivní a snadno srozumitelná, může být dimenze dynamického rozsahu mírně nejasná. Při zpracování signálu představuje dynamický rozsah distribuční rozsah mezi největším signálem, který systém dokáže zpracovat bez nasycení nebo oříznutí, a nejmenším signálem, který systém dokáže efektivně zachytit. Můžeme uvažovat o dvou typech dynamického rozsahu: konfigurovatelného dynamického rozsahu lze dosáhnout umístěním programovatelného zesilovače zisku (PGA) před analogově-digitální převodník s nízkým rozlišením (ADC) (za předpokladu, že pro 12bitový konfigurovatelný dynamický rozsah , in a Place a 4-bit PGA before the 8-bit converter): Když je zisk nastaven na nízkou hodnotu, může tato konfigurace zachytit velké signály bez překročení rozsahu převaděče. Když je signál příliš malý, lze PGA nastavit na vysoký zisk, aby se signál zesílil nad šumovou podlahou převodníku. Signál může být silná nebo slabá stanice nebo to může být jasný nebo slabý pixel v zobrazovacím systému. Pro tradiční architektury zpracování signálu, které se pokoušejí obnovit pouze jeden signál najednou, může být tento konfigurovatelný dynamický rozsah velmi efektivní.
Okamžitý dynamický rozsah je výkonnější: V této konfiguraci má systém dostatečný dynamický rozsah k zachycení velkých signálů současně bez ořezávání a zároveň k obnově malých signálů - nyní možná budeme potřebovat 14bitový převodník. Tento princip je vhodný pro mnoho aplikací - obnovení silných nebo slabých rádiových signálů, obnovení signálů mobilních telefonů nebo obnovení velmi jasných a velmi tmavých částí obrazu. Zatímco systém má tendenci používat složitější algoritmy zpracování signálu, poptávka po dynamickém rozsahu také poroste. V takovém případě může systém zpracovat více signálů - pokud mají všechny signály stejnou sílu a potřebujete zpracovat dvakrát tolik signálu, musíte zvýšit dynamický rozsah o 3 dB (za všech ostatních podmínek stejných). Možná ještě důležitější je, jak již bylo zmíněno dříve, že pokud systém potřebuje zpracovávat silné i slabé signály současně, mohou být přírůstkové požadavky na dynamický rozsah mnohem větší.
3. Různé míry dynamického rozsahu
V digitálním zpracování signálu je klíčovým parametrem dynamického rozsahu počet bitů v reprezentaci signálu nebo délka slova: dynamický rozsah 32bitového procesoru je více než 16bitového procesoru. Příliš velké signály budou oříznuty - jedná se o vysoce nelineární operaci, která zničí integritu většiny signálů. Signály, které jsou příliš malé - s amplitudou menší než 1 LSB - budou nedetekovatelné a ztracené. Toto omezené rozlišení se často nazývá kvantizační chyba nebo kvantizační šum a může být důležitým faktorem při stanovení dolní hranice detekovatelnosti.
Kvantovací šum je také faktorem v systému smíšených signálů, ale existuje několik faktorů, které určují použitelný dynamický rozsah převaděče dat, a každý faktor má svůj vlastní dynamický rozsah
Poměr signálu k šumu (SNR) —— Poměr celého rozsahu převodníku k celkovému šumu frekvenčního pásma. Tento šum může pocházet z kvantovacího šumu (jak je popsáno výše), tepelného šumu (přítomného ve všech reálných systémech) nebo jiných chybových výrazů (například jitter).
Statická nelinearita - diferenciální nelinearita (DNL) a integrální nelinearita (INL) - měřítko neideálního stupně funkce DC přenosu ze vstupu na výstup převaděče dat (DNL obvykle určuje dynamiku rozsahu zobrazovacího systému).
celkové harmonické zkreslení - statická a dynamická nelinearita vytvoří harmonické, které mohou účinně chránit další signály. THD obvykle omezuje efektivní dynamický rozsah audio systému.
Spurious Free Dynamic Range (SFDR) - Vzhledem k nejvyšším spektrálním výkyvům vzhledem ke vstupnímu signálu, ať už jde o druhý nebo třetí harmonický hodinový průchod, nebo dokonce 60 Hz „bzučení“ šumu. Vzhledem k tomu, že tóny nebo ostrosti spektra mohou stínit malé signály, je SFDR dobrým indikátorem dostupného dynamického rozsahu v mnoha komunikačních systémech.
Existují další technické specifikace - ve skutečnosti může mít každá aplikace vlastní efektivní metodu popisu dynamického rozsahu. Na začátku je rozlišení převaděče dat dobrým proxy pro jeho dynamický rozsah, ale při skutečném rozhodování je velmi důležité zvolit správné technické specifikace. Klíčovou zásadou je, že čím víc, tím lépe. Ačkoli mnoho systémů si může okamžitě uvědomit potřebu vyšší šířky pásma zpracování signálu, nemusí být potřeba dynamického rozsahu tak intuitivní, i když jsou požadavky náročnější.
Stojí za zmínku, že ačkoli šířka pásma a dynamický rozsah jsou dvě hlavní dimenze zpracování signálu, je třeba vzít v úvahu třetí dimenzi, efektivitu: To nám pomáhá odpovědět na otázku: „Abychom dosáhli dalšího výkonu, potřebuji Kolik to dělá náklady?" Můžeme se podívat na cenu z kupní ceny, ale pro převaděče dat a další aplikace pro zpracování elektronického signálu je čistším technickým měřítkem nákladů spotřeba energie. Vysoce výkonné systémy - větší šířka pásma nebo dynamický rozsah - mají tendenci spotřebovávat více energie. S pokrokem v technologii se všichni snažíme snížit spotřebu energie a zároveň zvýšit šířku pásma a dynamický rozsah.
4. Hlavní aplikace
Jak již bylo zmíněno dříve, každá aplikace má odlišné požadavky, pokud jde o základní rozměry signálu, a v dané aplikaci může existovat mnoho různých výkonů. Například 1 milion pixelů fotoaparát a 10 milionů pixelů fotoaparát. Obrázek 4 ukazuje šířku pásma a dynamický rozsah obvykle požadovaný pro některé různé aplikace. Horní část obrázku se obecně označuje jako vysokorychlostní převodníky se vzorkovací frekvencí 25 MHz a vyšší, které mohou účinně zpracovávat šířky pásma 10 MHz nebo vyšší.
Je třeba poznamenat, že aplikační diagram není statický. Stávající aplikace mohou k vylepšení svých funkcí využívat nové, výkonnější technologie - například kamery s vysokým rozlišením nebo 3D ultrazvukové zařízení s vyšším rozlišením. Kromě toho se každý rok objeví nové aplikace - velká část nových aplikací bude na vnější hranici hranice výkonu: díky nové kombinaci vysoké rychlosti a vysokého rozlišení. Výsledkem je, že se hrana výkonu převaděče stále rozšiřuje, stejně jako vlnění v rybníku.
Mělo by se také pamatovat na to, že většina aplikací musí věnovat pozornost spotřebě energie: u přenosných / bateriových aplikací může být hlavním technickým omezením spotřeba energie, ale iu systémů napájených z linky začínáme zjišťovat, že komponenty zpracování signálu (analogový, ať už digitální, nebo ne), spotřeba energie nakonec omezí výkon systému v dané fyzické oblasti
5. Trendy a inovace technologického rozvoje - jak dosáhnout ...
Vzhledem k tomu, že tyto aplikace stále zvyšují výkonnostní požadavky vysokorychlostních převaděčů dat, průmysl na to reagoval neustálým technologickým pokrokem. Tato technologie tlačí pokročilé vysokorychlostní převaděče dat z následujících faktorů:
Procesní technologie: Moorův zákon a převaděče dat - Neustálý rozvoj výkonu digitálního zpracování v polovodičovém průmyslu je všem zřejmý. Hlavním hnacím faktorem je obrovský pokrok v technologii zpracování destiček směrem k litografickým procesům s jemnějším stoupáním. Rychlost přepínání hlubokých submikronových CMOS tranzistorů daleko převyšuje jejich předchůdce, čímž se frekvence provozních hodin řadičů, digitálních procesorů a FPGA zvyšuje na několik GHz. Obvody se smíšeným signálem, jako jsou převaděče dat, mohou také využít těchto pokroků v procesu leptání k dosažení vyšších rychlostí větrem „Mooreova zákona“ - ale u obvodů se smíšeným signálem to má cenu: pokročilejší Pracovní napájecí zdroj Napětí procesu leptání má tendenci trvale klesat. To znamená, že kolísání signálu analogového obvodu se zmenšuje, což zvyšuje obtížnost udržování analogového signálu nad úrovní tepelného šumu: vyšších rychlostí se dosahuje na úkor sníženého dynamického rozsahu.
Pokročilá architektura (nejedná se o převodník dat primitivního věku) - Zatímco se polovodičový proces vyvíjí velkými kroky, za posledních 20 let došlo také k vlně inovace digitálních vln v oblasti vysokorychlostního převaděče dat architektura, aby bylo možné dosáhnout vyšší účinnosti s úžasnou účinností Šířka pásma a větší dynamický rozsah významně přispěly. Tradičně existuje řada architektur pro vysokorychlostní analogově-digitální převaděče, včetně plně paralelní architektury (ash), skládací architektury (skládací), prokládané architektury (prokládané) a architektury potrubí (pipeline), které jsou stále velmi dnes populární. Později byly do tábora pro vysokorychlostní aplikace přidány také architektury tradičně používané pro nízkorychlostní aplikace, včetně po sobě jdoucích aproximačních registrů (SAR) a -. Tyto architektury byly speciálně upraveny pro vysokorychlostní aplikace. Každá architektura má své vlastní výhody a nevýhody: některé aplikace obecně určují nejlepší architekturu na základě těchto kompromisů. U vysokorychlostních DAC je preferovanou architekturou obecně struktura se spínaným proudovým režimem, ale existuje mnoho variant tohoto typu struktury; rychlost struktury spínaného kondenzátoru se neustále zvyšuje a v některých integrovaných vysokorychlostních aplikacích je stále velmi populární.
Digitální pomocná metoda - V průběhu let přinesla kromě řemeslného zpracování a architektury také technologie obvodů vysokorychlostního převaděče dat skvělé inovace. Metoda kalibrace má historii desetiletí a hraje zásadní roli při kompenzaci nesouladu komponent integrovaného obvodu a zlepšení dynamického rozsahu obvodu. Kalibrace překročila rámec statické korekce chyb a stále častěji se používá ke kompenzaci dynamické nelinearity, včetně chyb nastavení a harmonického zkreslení.
Stručně řečeno, inovace v těchto oblastech značně podpořily vývoj vysokorychlostního převodu dat.
6. Uvědomte si
Realizace širokopásmových systémů se smíšeným signálem vyžaduje více než pouhý výběr správného převaděče dat - tyto systémy mohou mít přísné požadavky na ostatní části signálního řetězce. Podobně je úkolem dosáhnout vynikajícího dynamického rozsahu v širším rozsahu šířky pásma - získat více signálů dovnitř a ven z digitální domény a plně využívat výpočetní výkon digitální domény.
—V tradičním systému s jednou nosnou je úprava signálu co nejdříve eliminovat zbytečné signály a poté zesílit cílový signál. To často zahrnuje selektivní filtrování a úzkopásmové systémy doladěné pro cílový signál. Tyto doladěné obvody mohou být velmi účinné při dosahování zisku a v některých případech lze použít techniky plánování kmitočtů, které zajistí vyloučení harmonických nebo jiných impulzů z pásma. Širokopásmové systémy nemohou tyto úzkopásmové technologie využívat a dosažení širokopásmového zesílení v těchto systémech může čelit obrovským výzvám.
—Tradiční rozhraní CMOS nepodporuje datové rychlosti mnohem vyšší než 100 MHz - a datové rozhraní nízkého napětí s rozdílným výkyvem (LVDS) běží na 800 MHz až 1 GHz. Pro větší datové rychlosti můžeme použít více rozhraní sběrnice nebo použít rozhraní SERDES. Moderní převaděče dat používají rozhraní SERDES s maximální rychlostí 12.5 GSPS (specifikace viz standard JESD204B) - lze použít více datových kanálů pro podporu různých kombinací rozlišení a rychlosti v rozhraní převaděče. Samotná rozhraní mohou být velmi komplikovaná.
—Pokud jde o kvalitu hodin používaných v systému, zpracování vysokorychlostních signálů může být také velmi obtížné. Chvění / chyba v časové doméně se převádí na šum nebo chybu v signálu, jak je znázorněno na obrázku 5. Při zpracování signálů s rychlostí vyšší než 100 MHz se hodinový chvění nebo fázový šum mohou stát omezujícím faktorem v dostupném dynamickém rozsahu převaděče. Hodiny digitální úrovně nemusí být pro tento typ systému dostatečné a mohou být vyžadovány vysoce výkonné hodiny.
Tempo směrem k širším signálům šířky pásma a softwarově definovaným systémům se zrychluje a průmysl pokračuje v inovacích a objevují se inovativní metody pro vytváření lepších a rychlejších převodníků dat, které posouvají tři dimenze šířky pásma, dynamického rozsahu a energetické účinnosti do nové úroveň.
|
Zadejte e-mail a získejte překvapení
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikánština
sq.fmuser.org -> albánština
ar.fmuser.org -> arabština
hy.fmuser.org -> Arménský
az.fmuser.org -> Ázerbájdžánština
eu.fmuser.org -> baskičtina
be.fmuser.org -> běloruský
bg.fmuser.org -> Bulgarian
ca.fmuser.org -> Katalánština
zh-CN.fmuser.org -> čínština (zjednodušená)
zh-TW.fmuser.org -> Čínsky (zjednodušeně)
hr.fmuser.org -> chorvatština
cs.fmuser.org -> čeština
da.fmuser.org -> dánština
nl.fmuser.org -> Dutch
et.fmuser.org -> estonština
tl.fmuser.org -> filipínský
fi.fmuser.org -> finština
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galicijština
ka.fmuser.org -> gruzínština
de.fmuser.org -> němčina
el.fmuser.org -> Greek
ht.fmuser.org -> haitská kreolština
iw.fmuser.org -> hebrejština
hi.fmuser.org -> hindština
hu.fmuser.org -> Hungarian
is.fmuser.org -> islandština
id.fmuser.org -> Indonéština
ga.fmuser.org -> Irština
it.fmuser.org -> Italian
ja.fmuser.org -> japonština
ko.fmuser.org -> korejština
lv.fmuser.org -> lotyština
lt.fmuser.org -> Litevština
mk.fmuser.org -> makedonština
ms.fmuser.org -> Malajština
mt.fmuser.org -> maltština
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> perština
pl.fmuser.org -> polština
pt.fmuser.org -> portugalština
ro.fmuser.org -> Rumunština
ru.fmuser.org -> ruština
sr.fmuser.org -> srbština
sk.fmuser.org -> slovenština
sl.fmuser.org -> Slovinština
es.fmuser.org -> španělština
sw.fmuser.org -> svahilština
sv.fmuser.org -> švédština
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> turečtina
uk.fmuser.org -> ukrajinština
ur.fmuser.org -> urdština
vi.fmuser.org -> Vietnamská
cy.fmuser.org -> velština
yi.fmuser.org -> Jidiš
FMUSER Bezdrátový přenos videa a zvuku snadnější!
Kontakt
Adresa:
Budova č. 305 Room HuiLan No.273 Huanpu Road Guangzhou Čína 510620
Kategorie
Newsletter