전자 제품에서 신호는 아날로그, 이산 및 디지털로 나뉩니다. 우선, 우리가 느끼고, 보고, 듣는 모든 것은 대부분 아날로그 신호이고 컴퓨터 프로세서가 보는 것은 디지털 신호입니다. 명확하지 않게 들리므로 이러한 정의와 한 유형의 신호가 다른 유형으로 변환되는 방법을 살펴보겠습니다.

전기적 표현에서 아날로그 신호는 이름으로 판단하여 실제 값의 아날로그입니다. 예를 들어, 당신은 일생 동안 지속적으로 환경의 온도를 느낍니다. 휴식이 없습니다. 동시에 "뜨거움"과 "차가움"의 두 가지 수준뿐만 아니라이 가치를 설명하는 무한한 감각을 느낍니다.

사람에게 "추위"는 다를 수 있고 가을의 시원함과 겨울의 서리, 가벼운 서리가 될 수 있지만 "따뜻함"이 항상 양의 온도가 아닌 것처럼 "추위"가 항상 음의 온도는 아닙니다.

아날로그 신호에는 두 가지 기능이 있습니다.

1. 시간의 연속성.

2. 신호 값의 수는 무한대가 되는 경향이 있습니다. 아날로그 신호는 부분으로 정확하게 분할되거나 스케일을 특정 섹션으로 나누어 등급화될 수 없습니다. 측정 방법 - 측정 단위를 기준으로 하며 정확도는 눈금의 분할에만 의존합니다. 눈금이 작을수록 측정이 더 정확합니다.

이산 신호일련의 보고서 또는 특정 수량의 측정값인 신호입니다. 이러한 신호의 측정은 연속적이지 않고 주기적입니다.

나는 설명하려고 노력할 것이다. 온도계를 어딘가에 설치했다면 아날로그 값을 측정합니다. 이것은 위와 같습니다. 그러나 실제로 그의 간증을 따르면서 개별 정보를 받습니다. 이산은 분리된 것을 의미합니다.

예를 들어, 일어나서 온도계에 몇 도가 있는지 확인하고 다음 번에 정오에 온도계를 보았고 저녁에 세 번째로 확인했습니다. 온도가 얼마나 빠르게, 고르게 또는 급격하게 변했는지 알지 못하며 관찰한 해당 시점의 데이터만 알 수 있습니다.

1과 0, 높음과 낮음, 예 또는 아니오와 같은 수준 집합입니다. 디지털 형태의 정보 반영 깊이는 디지털 장치(논리 세트, 마이크로컨트롤러, 프로세서 등)의 용량에 따라 제한되며, 불리언 데이터를 저장하는 데 이상적입니다. 예를 들어 "Day" 및 "Night" 유형의 데이터를 저장하는 경우 1비트의 정보로 충분합니다.

조금- 이것은 정보를 디지털 형태로 표현하기 위한 최소값으로 1(논리적 1, 하이 레벨) 또는 0(논리적 0, 로우 레벨)의 두 가지 유형의 값만 저장할 수 있습니다.

전자공학에서 약간의 정보는 저전압 레벨(0에 가까움)과 고전압 레벨(에 따라 다름)로 표현됩니다. 특정 장치, 종종 주어진 디지털 노드의 공급 전압과 일치하며 일반적인 값은 1.7, 3.3입니다. 5V, 15V).

허용되는 낮은 수준과 높은 수준 사이의 모든 중간 값은 전환 영역이며 회로에 따라 특정 값을 갖지 않을 수 있습니다. 장치 전체와 마이크로 컨트롤러(또는 기타 디지털 장치)의 내부 회로 모두 예를 들어 5-tivolt 논리의 경우 0에서 0.8V까지의 전압 값을 0으로, 2V에서 5V까지를 단위로 간주할 수 있는 반면 0.8과 2V 사이의 간격은 무한 영역, 사실, 그것의 도움으로 0은 화합에서 분리됩니다.

저장해야 하는 더 정확하고 용량이 큰 값일수록 더 많은 비트가 필요합니다. 하루 중 시간의 네 가지 값을 디지털로 표시하는 표를 예로 들어 보겠습니다.

밤 - 아침 - 낮 - 저녁

이를 위해서는 이미 2비트가 필요합니다.

일반적으로 아날로그에서 디지털로의 변환은 물리량을 디지털 값으로 변환하는 과정입니다. 디지털 가치처리 장치에서 허용하는 1과 0의 집합입니다.

이러한 변환은 디지털 기술과 환경의 상호 작용에 필요합니다.

아날로그 전기 신호는 입력 신호의 형태를 따르기 때문에 무한한 값을 가지므로 "있는 그대로" 디지털 방식으로 쓸 수 없습니다. 소리를 녹음하는 과정을 예로 들 수 있습니다. 원래 형태로 보면 다음과 같습니다.

주파수가 다른 파동의 합입니다. 주파수 측면에서 확장될 때(자세한 내용은 푸리에 변환 참조) 어떤 식으로든 유사한 그림에 근접할 수 있습니다.

이제 이것을 "111100101010100"과 같은 집합으로 표현하려고 합니다. 꽤 어렵죠?

아날로그 값을 디지털 값으로 변환해야 하는 또 다른 예는 측정입니다. 전자 온도계, 전압계, 전류계 및 기타 측정 기기는 아날로그 값과 상호 작용합니다.

변환은 어떻게 이루어집니까?

먼저 일반적인 아날로그-디지털 변환 회로를 살펴보고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 우리는 나중에 다시 돌아올 것입니다.

실제로 이것은 두 가지 주요 단계로 구성된 복잡한 프로세스입니다.

1. 신호 이산화.

2. 레벨별 양자화.

신호 이산화는 신호가 측정되는 시간 간격의 정의입니다. 이 간격이 짧을수록 측정이 더 정확합니다. 샘플링 기간(T)은 데이터 읽기의 시작부터 끝까지의 시간 길이입니다. 샘플링 속도(f)는 다음의 역수입니다.

신호를 읽은 후 처리되어 메모리에 저장됩니다.

신호 판독값을 읽고 처리하는 동안 신호가 변경될 수 있으므로 측정값이 왜곡됩니다. Kotelnikov의 이러한 정리가 있으며 다음 규칙이 따릅니다.

샘플링 속도는 샘플링된 신호 주파수의 2배 이상이어야 합니다.

이것은 정리에서 발췌한 Wikipedia의 스크린샷입니다.

수치를 결정하기 위해서는 레벨 양자화가 필요하다. 양자는 측정된 값의 특정 범위를 특정 숫자로 평균한 것입니다.

저것들. X1에서 X2까지의 신호는 일반적으로 Xy의 특정 값과 동일합니다. 이것은 화살표의 나눗셈 값을 연상시킵니다. 측정 장치. 측정값을 읽을 때 종종 기기의 눈금에서 가장 가까운 표시와 비교합니다.

따라서 레벨 양자화를 사용하면 더 많은 퀀트가 포함될 수 있고 더 정확한 측정값과 더 많은 소수점 자릿수(100분의 1, 천분의 1 등)가 포함될 수 있습니다.

보다 정확하게는 소수점 이하 자릿수는 ADC 비트 깊이에 의해 결정됩니다.

그림은 위에서 설명한 바와 같이 특정 한계를 초과했을 때 높은 레벨 값을 수신했을 때 1비트의 정보를 이용한 신호 양자화 과정을 나타낸 것이다.

오른쪽에서 신호는 양자화되어 2비트 데이터로 기록됩니다. 보시다시피 신호의 이 조각은 이미 4개의 값으로 나뉩니다. 결과적으로 부드러운 아날로그 신호가 디지털 "단계별"신호로 바뀌 었습니다.

양자화 수준의 수는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 n은 비트 수이고 N은 양자화 수준입니다.

다음은 더 많은 양으로 분할된 신호의 예입니다.

여기에서 신호 값을 더 자주 취할수록(샘플링 속도가 높을수록) 더 정확하게 측정된다는 것을 매우 명확하게 알 수 있습니다.

이 그림은 아날로그 신호를 디지털 형식으로 변환하는 것을 보여주고 y축(세로축)의 왼쪽에는 8비트 디지털 레코드가 있습니다.

아날로그-디지털 변환기

ADC 또는 ADC는 별도의 장치로 구현하거나 에 내장할 수 있습니다.

이전에는 MCS-51 제품군과 같은 마이크로 컨트롤러에는 ADC가 없었고 이를 위해 외부 마이크로 회로를 사용했으며 외부 IC 값을 처리하기 위한 서브루틴을 작성해야 했습니다.

이제 그들은 가장 인기있는 마이크로 컨트롤러의 기반인 AVR AtMEGA328과 같은 대부분의 최신 마이크로 컨트롤러에 있으며 MK 자체에 내장되어 있습니다. 에 아두이노 언어아날로그 데이터를 읽는 것은 AnalogRead() 명령을 사용하는 것만큼 쉽습니다. 똑같이 인기있는 Raspberry PI에 설치된 마이크로 프로세서에는 없지만 모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다.

사실 있다 큰 숫자각각의 장점과 단점이 있는 아날로그-디지털 변환기용 옵션. 이 기사의 한계 내에서 설명하는 것은 많은 양의 자료이기 때문에 별로 의미가 없습니다. 그들 중 일부의 일반적인 구조만을 고려합시다.

특허를 받은 가장 오래된 ADC 변종은 Paul M. Rainey의 "Facsimile Telegraph System"입니다. 특허 1,608,527, 1921년 7월 20일 출원, 1926년 11월 30일 발행. 이것은 5비트 직접 변환 ADC입니다. 특허의 이름에서 이 장치의 사용이 전신을 통한 데이터 전송과 관련이 있다는 생각이 듭니다.

최신 직접 변환 ADC에 대해 이야기하면 다음 구성표가 있습니다.

이것으로부터 입력이 체인이라는 것을 알 수 있습니다. 체인은 출력에서 ​​일부 임계값 신호를 교차할 때 신호를 제공합니다. 이것은 비트 심도와 양자화입니다. 회로에 조금이라도 강한 사람은이 명백한 사실을 보았습니다.

강하지 않은 사람은 입력 회로가 다음과 같이 작동합니다.

아날로그 신호는 "+" 입력에 동시에 공급됩니다. "-" 표시가 있는 출력은 기준 전압을 수신하며, 이 기준 전압은 저항 체인(저항 분배기)을 사용하여 여러 기준 전압으로 분해됩니다. 예를 들어, 이 체인의 시리즈는 다음 비율과 같습니다.

Uref=(1/16, 3/16, 5/16, 7/16, 9/16, 11/16, 13/16)*Uref

쉼표로 구분된 괄호 안에는 총 기준 전압 Uref의 어느 부분이 각 입력 전압의 입력에 공급되는지가 표시됩니다.

저것들. 각 요소에는 두 개의 입력이 있습니다. 입력 전압이 서명될 때 «+» "-" 기호가 있는 입력 전압을 초과하면 논리 단위가 출력에 나타납니다. 양극(비반전) 입력의 전압이 음극(반전) 입력의 전압보다 낮으면 출력은 0입니다.

전압은 입력 전압이 필요한 비트 수로 분할되는 방식으로 분할됩니다. 입력 전압에 도달하면 해당 요소의 출력에 신호가 나타나고 처리 회로는 "올바른" 신호를 디지털 형식으로 출력합니다.

이러한 비교기는 데이터 처리 속도에 좋으며 입력 회로의 모든 요소는 병렬로 작동하며 이러한 유형의 ADC의 주요 지연은 1개의 비교기(여전히 병렬로 작동함)의 지연과 인코더 지연으로 구성됩니다.

그러나 병렬 회로에는 큰 단점이 있습니다. 이것은 고용량 ADC를 얻기 위해 많은 수의 비교기가 필요하다는 것입니다. 예를 들어 8자리 숫자를 얻으려면 2^8 비교자가 필요하며 이는 256개입니다. 10비트(arduino에서는 10비트 ADC이지만 다른 유형임)의 경우 1024개의 비교기가 필요합니다. 그러한 처리 옵션의 가능성과 필요할 수 있는 위치에 대해 스스로 판단하십시오.

다른 유형의 ADC가 있습니다.

연속 근사;

델타 시그마 ADC.

결론

아날로그 센서에서 매개변수를 읽으려면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해야 합니다. 별도의 유형의 디지털 센서가 있습니다. 예를 들어 DS18b20과 같은 집적 회로입니다. 출력은 이미 디지털 신호이며 ADC 또는 보드의 아날로그 센서 없이 모든 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서에서 처리할 수 있습니다. 변환기가 이미 배치되어 있습니다. 각 센서 유형에는 노이즈 내성 및 측정 오류와 같은 장단점이 있습니다.

변환 원리에 대한 지식은 마이크로컨트롤러로 작업하는 모든 사람에게 필수입니다. 현대 시스템이러한 변환기가 내장되어 있으므로 외부 미세 회로를 사용해야 합니다. 예를 들어, ADS1256의 정밀 ADC와 함께 Raspberry PI GPIO 커넥터용으로 특별히 설계된 이러한 보드를 인용할 수 있습니다.

이러한 유형의 장비는 특정 범주의 장비에 속하기가 매우 어렵습니다. 그건 그렇고, 이것이 여기에서 고려되는 변환기를 잘 알려진 온라인 시장에서 찾기가 매우 어려운 이유입니다. 캡처 장치, 튜너 또는 변환기 중에서 검색할 제품 범주가 명확하지 않습니까? 동시에 이러한 장치는 한 가지 유형의 신호를 다른 유형의 신호로 변환하는 것이 유일한 작업이기 때문에 변환기 범주에 가장 가깝습니다. 그리고 장치를 사용하는 방법은 순전히 개인적인 문제이며 사용자의 작업과 기술에 따라 다릅니다.

디자인 및 사양

해당 컨버터는 동일한 블리스터 팩으로 제공되며 언뜻 보기에는 서로 다르지 않습니다. 모델의 눈에 띄지 않는 비문 지정만이 당신 앞에 어떤 변환기가 있는지 알아내는 데 도움이 될 것입니다.

또 하나는 패키지 뒷면입니다. 여기에서는 아무 것도 읽을 필요가 없습니다. 투명 포장 아래에 보이는 커넥터만 보면 됩니다.

모델명이 ET110인 첫 번째 장치는 VGA 인터페이스(15핀 커넥터, D-sub라고도 함)의 표준 컴퓨터 RGB 신호를 HDMI 커넥터를 통해 라우팅되는 오늘날의 표준 디지털 신호로 변환하도록 설계되었습니다. D-sub 비디오 출력은 개인용 컴퓨터, 랩톱 및 기타 비디오 신호 생성 장치의 비디오 카드에서 사용할 수 있습니다.

두 번째 변환기인 ET111은 고대 합성 신호를 디지털로 변환하는 중이며 이 신호도 다음을 통해 출력됩니다. HDMI 포트. 절대적으로 이전 세대의 모든 VCR, 게임 콘솔 또는 비디오 카메라에는 이러한 "튤립"이 제공되었습니다.

마지막으로 인덱스 ET113(112가 아닌 이유가 궁금함)이 있는 세 번째 변환기는 커넥터에서 볼 수 있듯이 "튤립" 커넥터가 있는 일반 동축 케이블을 통과하는 YPbPr 구성 요소 신호를 디지털화합니다. 이러한 비디오 출력은 게임 콘솔, 일부 VCR 및 미디어 플레이어, 심지어 최신 버전에서도 사용할 수 있습니다.

장치의 하우징은 플라스틱으로 만들어졌으며 래치로 단단히 연결된 두 개의 절반으로 구성됩니다. 이 래치의 위치를 ​​알아내기 위해 변환기 중 하나의 케이스를 거의 뒤죽박죽 처리해야 했습니다. 그러나 장치를 분해하는 것은 가능했습니다. 그들의 디자인은 매우 유사한 것으로 밝혀졌으며, 이는 놀라운 일이 아닙니다. 전자 부품비디오를 디지털화하는 것은 동일한 생산 칩입니다.

우리의 장치는 출력을 통해 납땜된 일반적인 어댑터가 아니며 완전히 독립적인 장치이며 전자 장치는 다음과 같이 작동합니다. 능동 회로즉, 전원이 필요합니다. 이를 위해 고려중인 각 변환기에는 "꼬리"가 하나 더 있습니다. 표준 USB TV 또는 다른 장치의 USB 포트에 연결합니다. 극단적 인 경우 소위 파워 뱅크라고하는 일반 5 볼트 배터리도 적합하며 현재 풍부하게 자랍니다.

기본 명세서변환기는 다음 표에 나와 있습니다.

이 정보 및 기타 정보는 에서 볼 수 있습니다.

연결 및 작동

외부에서 그리고 더욱 더 기술적 설명장치를 사용하면 변환기를 연결하는 방법이 완전히 명확해집니다. 그럼에도 불구하고 다음은 장치의 일반적인 응용 프로그램의 다이어그램입니다.

보시다시피, 각 계획에서 끝점은 디지털 TV또는 프로젝터. 그러나 문제가 발생합니다. 가장 드문 예외를 제외하고 모든 최신 프로젝터 또는 TV에는 "컴퓨터" D-sub를 포함하여 디지털 및 다양한 아날로그 입력을 모두 포함하는 모든 비디오 입력이 반드시 장착되어 있습니다. 아날로그 입력이 없는 정보 표시 장치 중에서 저자는 비디오 카메라나 카메라의 "신발"에 설치된 것과 같은 일부 고도로 전문화된 모니터만 기억할 수 있습니다. 일반 사용자가 오래된 VCR 또는 랩톱을 현대 TV직접, TV와 함께 제공된 케이블과 어댑터를 통해? 그는 어떤 이유로 전원을 공급하는 별도의 별도 장치를 통해 연결하기로 선택합니까?

당 일반 사용자우리는 할 말이 없지만 "비정상적인"사용자의 경우 모든 것이 그렇게 간단하지 않습니다. 섹션의 세부 사항 " 디지털 비디오이 기사가 게시된 "은 캡처 장치에 대해 기억할 것을 요구합니다. 여기에서 진정한 어려움이 시작됩니다. 비디오 캡처 장치는 하드웨어나 소프트웨어, 고정식 또는 휴대용으로만 구분되는 것이 아닙니다. 주요 중 하나 고유 한 특징모든 캡처 장치의 신호 유형은 이 장치가 수신하고 변환할 수 있는 신호 유형입니다. 필요한 모든 입력이 있고 가능한 모든 비디오 표준을 지원하는 범용 장치를 찾는 것은 매우 어렵습니다. 특히 캡처 장치에 단일 입력이 장착된 경우에는 더욱 그렇습니다. 그리고 그것은 물론 HDMI입니다. 따라서 하나의 HDMI 신호 캡처 장치와 모든 비디오를 디지털 표준, 사용자는 VHS 테이프 레코더 또는 카메라, 이전 세대의 게임 콘솔, Blu-ray 플레이어 또는 미디어 플레이어, 랩톱, 구형 등 모든 소스를 절대적으로 디지털화할 수 있습니다. 개인용 컴퓨터등등, 초음파 진단 장치까지.

그러나 충분한 이론, 나는 여기에서 일반적으로 공부할 수 있는 몇 가지 측면을 고려하고 싶습니다. 그리고 가장 중요한 첫 번째는 신호 처리 및 전송의 지연에 관한 것입니다. 결국 문제의 변환기는 게임 콘솔과 일종의 비디오 신호 표시 장치(TV, 프로젝터) 사이의 어댑터로 사용할 수 있습니다. 예를 들어 슈팅 게임이나 레이싱 및 기타 시뮬레이터에서 게임에서 중요한 요소는 무엇입니까? 물론 플레이어의 반응입니다.

우리는 게임을 하지 않고 만족한 소비자가 게임을 하도록 내버려 두지만 신호 전송 중에 존재할 수 있는 지연을 계산할 것입니다. 문제의 변환기는 활성 방식에 따라 작동합니다. 여기에서 들어오는 신호는 전체 처리를 거쳐 즉석에서 다른 표준으로 변환됩니다. 그리고 이것은 이론적으로도 시간이 걸립니다.

우선 테스트를 위한 일종의 자발적인 스탠드를 조립할 것입니다. VGA(D-sub) 비디오 출력을 사용하여 노트북을 TV에 연결하고 ET110 장치를 신호 변환기로 사용합시다. 위의 첫 번째 예에서 주어진 동일한 방식에 따른 것입니다. 결과적으로 랩톱은 기본 디스플레이에 표시되는 것과 동일한 정보를 표시하는 두 번째 화면을 받았습니다. 이제 랩톱에서 초당 60프레임의 주파수를 가진 특수 비디오를 재생해 보겠습니다. 여기 영상에는 1초에 1회전 하는 회전 화살표와 1초에 진행되는 위쪽 눈금을 따라 움직이는 직사각형이 있습니다. 결과를 촬영하는 것이 남아 있습니다. 시험대, 비디오 녹화는 초당 60프레임의 동일한 주파수로 수행됩니다. 결과는 다음과 같습니다.

이 영상을 보면 신호 지연이 60개 중 7개 섹터, 즉 약 1/10초임을 분명히 알 수 있습니다. 많든 적든 우리는 모릅니다. 게임 콘솔관여한 적이 없습니다. 그러나 진행되었던 경주에서 큰 화면이 변환기를 통해 동일한 랩톱에서 이러한 지연이 전혀 느껴지지 않았습니다. 아마도 온라인 슈팅 게임의 마스터는 일종의 성가신 지연을 알아차릴 수 있을 것입니다. 하지만 솔직히 나는 그것을 정말로 믿지 않습니다.

이러한 단순한(그러나 동시에 복잡한) 장치에 대한 연구의 마지막 질문이기도 한 다음 질문은 신호를 트랜스코딩할 때 세부 정보를 보존하는 것입니다. 합성 비디오를 디지털화하는 ET111 장치는 이와 관련하여 연구할 가치가 없습니다. 세부 사항에 대해서는 의문의 여지가 없습니다. 이 고대 표준은 픽셀이 모두 정사각형이 아니고 프레임의 종횡비가 "잘못된" 비디오 신호에 대해 너무 무자비하며, "튜브에서 볼 수 없는 오버스캔 영역"입니다. ” TV, 심지어 수직 디테일을 반으로 만드는 인터레이스까지 기억에 남습니다. 기회를 잡고 ET111 변환기를 테이프 레코더의 컴포지트 비디오 출력에 연결하고 신호를 단일 HDMI 입력이 있는 캡처 장치로 전달하여 빈티지 VHS 테이프를 캡처했습니다. 품질(더 정확하게는 VHS가 제공할 수 있는 것)은 TV의 테이프 레코더에서 직접 볼 때보다 나쁘지 않은 수준으로 나타났습니다.

그러나 다른 두 장치는 세부 사항의 관점에서 연구하는 데 매우 흥미 롭습니다. 이러한 변환기가 실제로 신호를 속이지 않고, 예를 들어 두 번 압축하고 처리한 다음 Full HD로 확장하지 않습니까?

이 가정을 확인하는 가장 쉬운 방법은 특수 테스트 비디오 파일을 재생한 다음 비디오 스트림을 캡처하는 것입니다. ET110의 경우 랩톱은 파일을 재생하고 신호는 VGA 출력을 통해 출력되고 변환기를 통과하여 캡처 장치로 공급됩니다. 두 번째 경우 소스는 컴포넌트 비디오 출력이 장착된 미디어 플레이어입니다. 테스트 비디오 파일에는 서로 같은 거리에 있는 1픽셀 두께의 여러 줄이 포함되어 있습니다. 캡처 결과는 아래에서 볼 수 있습니다.

프레임의 다른 밝기는 비디오 출력의 다른 범위로 설명되며(노트북에는 "컴퓨터" 밝기 범위가 있음) 다른 선명도도 설명하기 쉽습니다. 변환기에 들어가는 비디오 신호는 전체 처리를 거칩니다. 정지 프레임에서 처리한 결과입니다.

결론

본격적인 아날로그 신호 변환기 인이 저렴한 장치를 사용하는 목적은 무엇입니까? 다양한 형식모든 최신 디스플레이 장치에서 예외 없이 지원되는 하나의 디지털 장치로? 이미 언급했듯이 TV에 필요한 입력이 없는 경우 필요할 수 있습니다. 또는 필요한 어댑터가 없는 것과 같은 평범한 상황에서도(작가의 TV 중 하나가 제한된 구성으로 수신되어 특수 브랜드 어댑터가 없어 모든 아날로그 입력을 사용할 수 없었습니다).

그러나 여전히 다양한 표준을 가진 비디오 신호를 캡처하는 옵션이 더 설득력 있는 것 같습니다. 다양한 캡처 장치의 상당한 비용을 고려할 때 더욱 바람직합니다. 물론 모든 사람에게 적합한 이상적인 출력은 VGA, 컴포지트 및 컴포넌트의 세 가지 유형의 입력 커넥터만 있는 고려 중인 것과 유사한 신호 변환기일 것입니다. 그러나 그러한 결정은 분명히 마케터의 계획에 전혀 포함되어 있지 않습니다.

아날로그-디지털 변환기(ADC)아날로그 신호를 디지털로 변환하도록 설계된 장치입니다. 이러한 변환을 위해서는 아날로그 신호를 양자화해야 합니다. 즉, 아날로그 신호의 순간 값을 양자화 레벨이라고 하는 특정 레벨로 제한해야 합니다.

이상적인 양자화 특성은 그림 1과 같은 형태를 갖는다. 3.92.

양자화는 아날로그 값을 가장 가까운 양자화 레벨로 반올림하는 것입니다. 즉, 최대 양자화 오류는 ±0.5h입니다(h는 양자화 단계임).

ADC의 주요 특징은 비트 수, 변환 시간, 비선형성 등입니다. 비트 수는 ADC가 생성할 수 있는 아날로그 값과 관련된 코드의 비트 수입니다. 종종 사람들은 ADC의 출력에서 ​​최대 코드 조합 수의 역수에 의해 결정되는 ADC의 해상도에 대해 이야기합니다. 따라서 10비트 ADC의 분해능은 (2 10 = 1024) -1입니다. 즉, ADC 스케일이 10V에 해당하는 경우 양자화 단계의 절대값은 10mV를 초과하지 않습니다. 변환 시간 t p - 순간부터의 시간 간격 주어진 변화해당 안정 코드가 출력에 나타날 때까지 ADC의 입력에서 신호.

일반적인 변환 방법은 아날로그 값 병렬 변환 및 직렬 변환입니다.

입력 아날로그 신호의 병렬 변환 기능이 있는 ADC

병렬 방식은 입력 전압을 n개의 기준 전압과 동시에 비교하고 그 사이에 있는 두 개의 기준 전압을 결정합니다. 이 경우 결과는 빨리 얻어지지만 계획은 다소 복잡합니다.

ADC의 작동 원리 (그림 3.93)

U in = 0일 때 모든 OS에 대해 전압 차이(U + - U -)< 0 (U + , U − - напряжения относительно общей точки соответственно неинвертирующего и инвертирующего входа), напряжения на выходе всех ОУ равны −Е пит а на выходах кодирующего преобразователя (КП) Z 0 , Z 1 , Z 2 устанавливаются нули. Если U вх >0.5U, 그러나 3/2U 미만, 낮은 연산 증폭기(U + - U -) > 0에 대해서만, 그리고 출력에서만 전압 + E 피트가 나타나며, 이는 다음 신호의 출현으로 이어집니다. CP의 출력: Z 0 \u003d 1, Z 2 \u003d Z l \u003d 0. U in > 3/2U이지만 5/2U 미만이면 전압 + E 피트가 두 출력에 나타납니다. 낮은 연산 증폭기로 인해 CP 등의 출력에서 ​​코드 010이 나타납니다.

ADC 작업에 대한 흥미로운 비디오 보기:

직렬 입력 신호 변환 기능이 있는 ADC

이것은 추적 ADC라고 하는 순차 카운팅 ADC입니다(그림 3.94).
이 유형의 ADC는 DAC 및 업/다운 카운터를 사용하며, 이 카운터로부터 DAC 출력의 전압 변화를 제공합니다. 회로의 설정은 입력 Uin과 DAC -U의 출력 전압의 대략적인 동등성이 제공되도록 하는 것입니다. 입력 전압 U in 더 긴장 U DAC의 출력에서 ​​카운터는 직접 카운팅 모드로 전환되고 출력의 코드가 증가하여 DAC 출력의 전압이 증가합니다. U in 과 U 가 같아지는 순간 카운트가 멈추고 입력 전압에 해당하는 코드가 업/다운 카운터의 출력에서 ​​제거됩니다.

순차 변환 방법은 ADC 시간-펄스 변환(선형적으로 변화하는 전압 발생기(CLAY)이 있는 ADC)에서도 구현됩니다.

고려 된 ADC의 작동 원리 그림. 3.95)는 선형적으로 변화하는 전압(LIN)이 에서 증가하는 시간 간격의 펄스 수를 계산하는 것을 기반으로 합니다. 제로 값, 입력 전압 U 입력의 레벨에 도달합니다. 다음 지정이 사용됩니다. SS - 비교 회로, GI - 펄스 발생기, Cl - 전자 열쇠, Сч - 펄스 카운터.

타이밍도에 표시된 시점 t 1 은 입력 전압 측정의 시작에 해당하고 시점 t 2 는 입력 전압과 CLAY 전압의 동일성에 해당합니다. 측정 오차는 시간 양자화 단계에 의해 결정됩니다. Kl 키는 측정이 시작되는 순간부터 U in 및 U 점토가 동일한 순간까지 펄스 발생기를 카운터에 연결합니다. US SC를 통해 카운터 입력의 전압을 나타냅니다.

카운터 출력 코드는 입력 전압에 비례합니다. 이 방식의 단점 중 하나는 속도가 느리다는 것입니다.

이중 통합 ADC

이러한 ADC는 입력 신호의 순차 변환 방법을 구현합니다(그림 3.96). CS - 제어 시스템, GI - 펄스 발생기, Sch - 펄스 카운터와 같은 명칭이 사용됩니다. ADC의 작동 원리는 두 시간 간격의 비율을 결정하는 것입니다. 그 중 하나는 입력 전압 U가 연산 증폭기를 기반으로 하는 적분기에 의해 적분됩니다(전압 U와 적분기의 출력은 0에서 절대값의 최대값까지) 및 다음 - 기준 전압의 적분 U op(U 및 절대값의 최대값에서 0까지 다양함)(그림 3.97).

입력 신호 적분 시간 t1을 일정하게 하면 제2 시간 간격 t2(기준 전압이 적분되는 시간 간격)이 길수록 입력 전압이 커집니다. KZ 키는 적분기를 초기 0 상태로 설정하도록 설계되었습니다. 지정된 시간 간격 중 첫 번째 시간에는 키 K 1이 닫히고 키 K 2가 열리고 두 번째 시간 간격에는 지정된 시간 간격과 관련하여 상태가 반전됩니다. 키 K 2의 닫힘과 동시에 펄스 발생기 GI의 펄스는 제어 시스템의 제어 회로를 통해 카운터 SC로 흐르기 시작합니다.

적분기의 출력 전압이 0과 같을 때 이러한 펄스의 도착은 끝납니다.

시간 간격 t 1이 만료된 후 적분기 출력의 전압은 다음 식에 의해 결정됩니다.

U 및 (t 1) = − (1/RC) t1 ∫ 0 U in dt= − (U in t1) / (RC)

시간 간격 t 2 에 대해 유사한 식을 사용하여 다음을 얻습니다.

t 2 \u003d - (RC / U op) U 및 (t 1)

여기서 U와 (t 1)에 대한 표현을 대입하면 t 2 \u003d (U in / U op) t 1 여기서 U in \u003d U oa t 2 / t 1

카운터 출력의 코드는 입력 전압 값을 결정합니다.

이 유형의 ADC의 주요 장점 중 하나는 높은 노이즈 내성입니다. 짧은 시간 내에 발생하는 입력 전압의 무작위 서지는 변환 오류에 거의 영향을 미치지 않습니다. ADC의 단점은 속도가 느리다는 것입니다.

가장 일반적인 것은 마이크로 회로 시리즈 572, 1107, 1138 등의 ADC입니다. (표 3.3)
표는 병렬 변환 ADC의 성능이 가장 좋고 직렬 변환 ADC가 가장 나쁜 것을 보여줍니다.

ADC의 작동 및 장치에 대한 또 다른 가치 있는 비디오를 시청할 것을 제안합니다.

오늘 우리는 집에서 컴퓨터, 캠코더 또는 기타 DIY 장비를 사용하여 오래된 비디오 카세트를 빠르고 정확하게 디지털화하는 방법에 대해 이야기할 것입니다. 또한 오디오 및 비디오 녹음을 자체 디지털화하는 간단한 기술이나 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 방법을 고려할 것입니다.

지난 기간 동안 비디오 시스템 소유자는 큰 금액아카이브. 물론 영화나 TV 프로그램을 이야기한다면 실제 미디어에서 찾을 수 있지만 모든 것을 찾을 수 있는 것은 아닙니다. 이러한 이유로 많은 사람들이 "희귀한 테이프"를 시청하는 데 사용되는 오래된 비디오 플레이어를 계속 유지하고 있습니다.

불행히도 자기 테이프는 수명이 짧습니다. 오래되고 자기 층이 시간이 지남에 따라 붕괴되고 녹음 품질이 먼저 떨어지고 시청하기에 전혀 적합하지 않습니다. 이를 중시하지 않으면 언젠가는 그 독특한 결혼식이 카세트에 녹화되어 다음 결혼 기념일에 떨리는 마음으로 볼 수 있도록 할당된 장소에 조심스럽게 보관된다는 사실이 드러날 것입니다. 절망적으로 손상된

VCR이 서서히 사용되지 않게 되어 DVD 및 Blu-ray 플레이어로 바뀌면서 플레이어로 홈 비디오를 볼 수 있기를 원합니다.

또한, 필름 카세트는 무손실 비디오를 장기간 저장할 수 없으며 시간이 지남에 따라 필연적으로 녹화 품질이 저하되기 시작한다는 의견이 있습니다. 모든 더빙은 또한 아날로그 비디오의 품질을 저하시킵니다. 그러나 디지털화 된 필름은 품질 저하 없이 여러 번 다시 작성할 수 있습니다.