Elektronikte sinyaller ikiye ayrılır: analog, ayrık ve dijital. Başlangıç ​​olarak, hissettiğimiz, gördüğümüz, duyduğumuz her şey çoğunlukla bir analog sinyaldir ve bilgisayar işlemcisinin gördüğü şey bir dijital sinyaldir. Kulağa çok net gelmiyor, bu yüzden bu tanımlarla ve bir sinyal türünün diğerine nasıl dönüştürüldüğü ile ilgilenelim.

Elektrik gösteriminde, adına bakılırsa bir analog sinyal, gerçek bir değere sahip bir analogdur. Örneğin, yaşamınız boyunca ortamın sıcaklığını sürekli hissedersiniz. Mola yok. Aynı zamanda, sadece iki seviye "sıcak" ve "soğuk" hissetmekle kalmaz, aynı zamanda bu değeri tanımlayan sonsuz sayıda duyum hissedersiniz.

Bir insan için “soğuk” farklı olabilir, sonbahar serinliği ve kış donları ve hafif donlar olabilir, ancak “soğuk” her zaman negatif bir sıcaklık değildir, tıpkı “sıcaklığın” her zaman pozitif bir sıcaklık olmadığı gibi.

Analog sinyalin iki özelliği vardır:

1. Zamanda süreklilik.

2. Sinyal değerlerinin sayısı sonsuz olma eğilimindedir, yani. bir analog sinyal, ölçek belirli bölümlere bölünerek doğru bir şekilde parçalara bölünemez veya derecelendirilemez. Ölçüm yöntemleri - ölçüm birimine dayanır ve doğrulukları yalnızca ölçeğin bölünmesine bağlıdır, ne kadar küçükse ölçüm o kadar doğru olur.

ayrık sinyaller bir dizi rapor veya bir miktar ölçüm olan sinyallerdir. Bu tür sinyallerin ölçümleri sürekli değil, periyodiktir.

açıklamaya çalışacağım. Bir yere bir termometre taktıysanız, analog bir değer ölçer - bu, yukarıdakilerden sonra gelir. Ama aslında onun ifadesini izleyerek, münferit bilgiler alıyorsunuz. Ayrık, ayrı anlamına gelir.

Örneğin, uyandınız ve termometrede kaç derece olduğunu öğrendiniz, bir dahaki sefere öğlen ve üçüncü kez akşam baktınız. Sıcaklığın ne kadar hızlı, eşit veya keskin bir sıçramayla değiştiğini bilemezsiniz, yalnızca gözlemlediğiniz o andaki verileri bilirsiniz.

1 ve 0, yüksek ve düşük, evet veya hayır gibi bir dizi düzeydir. Bilginin dijital formdaki yansıma derinliği, dijital cihazın (mantık seti, mikrodenetleyici, işlemci vb.) kapasitesi ile sınırlıdır.Boolean verilerini depolamak için ideal olduğu ortaya çıkıyor. Örnek olarak şunu verebiliriz, "Gündüz" ve "Gece" türündeki verileri depolamak için 1 bit bilgi yeterlidir.

Biraz- bu, bilgileri dijital biçimde temsil etmek için minimum değerdir, yalnızca iki tür değeri 1 (mantıksal bir, yüksek seviye) veya 0 (mantıksal sıfır, düşük seviye) saklayabilir.

Elektronikte, bir bit bilgi, düşük voltaj seviyesi (0'a yakın) ve yüksek voltaj seviyesi (bağlı olarak) olarak temsil edilir. belirli cihaz, genellikle belirli bir dijital düğümün besleme voltajıyla çakışır, tipik değerler 1,7, 3,3'tür. 5V, 15V).

Kabul edilen düşük ve yüksek seviyeler arasındaki tüm ara değerler bir geçiş bölgesidir ve devrelere bağlı olarak belirli bir değeri olmayabilir, hem cihazın bir bütün olarak hem de mikrodenetleyicinin (veya başka herhangi bir dijital cihazın) dahili devresi olabilir. farklı bir geçiş seviyesine sahip, örneğin 5 -tivolt mantığı için 0'dan 0,8V'a kadar olan voltaj değerleri sıfır olarak, 2V'den 5V'a kadar birlik olarak alınabilirken, 0,8 ile 2V arasındaki boşluk belirsiz bir bölgedir, aslında onun yardımıyla sıfır birlikten ayrılır.

Saklamanız gereken daha doğru ve kapasitif değerler, daha fazla bit ihtiyacınız var, günün saatinin dört değerinin dijital gösterimi ile örnek bir tablo verelim:

Gece - Sabah - Gündüz - Akşam

Bunun için zaten 2 bite ihtiyacımız var:

Genel durumda, analogdan dijitale dönüştürme, fiziksel bir miktarı dijital bir değere dönüştürme işlemidir. dijital değer işleme cihazı tarafından kabul edilen 1'ler ve 0'lar kümesidir.

Dijital teknolojinin çevre ile etkileşimi için böyle bir dönüşüm gereklidir.

Analog elektrik sinyali, giriş sinyalinin şeklini takip ettiğinden, sonsuz sayıda değere sahip olduğu için dijital olarak "olduğu gibi" yazılamaz. Bir örnek, ses kaydetme işlemidir. Orijinal haliyle şöyle görünüyor:

Farklı frekanslardaki dalgaların toplamıdır. Hangisi, frekanslar cinsinden genişletildiğinde (daha fazla ayrıntı için, Fourier dönüşümlerine bakın), şu ya da bu şekilde, benzer bir resme yaklaşılabilir:

Şimdi bunu "111100101010100" gibi bir küme olarak göstermeye çalışın, oldukça zor değil mi?

Analog bir değeri dijitale dönüştürme ihtiyacının bir başka örneği de ölçümüdür: elektronik termometreler, voltmetreler, ampermetreler ve diğer ölçüm aletleri analog değerlerle etkileşime girer.

Dönüşüm nasıl gerçekleşir?

İlk olarak, tipik bir analogdan dijitale dönüştürme devresine bakın ve bunun tersi de geçerlidir. Ona daha sonra döneceğiz.

Aslında bu, iki ana aşamadan oluşan karmaşık bir süreçtir:

1. Sinyal ayrıklaştırma.

2. Seviyeye göre niceleme.

Sinyal ayrıklaştırma, sinyalin ölçüldüğü zaman aralıklarının tanımıdır. Bu aralıklar ne kadar kısa olursa, ölçüm o kadar doğru olur. Örnekleme periyodu (T), veri okumasının başlangıcından sonuna kadar geçen süredir. Örnekleme oranı (f), aşağıdakilerin tersidir:

Sinyali okuduktan sonra işlenir ve hafızada saklanır.

Sinyal okumalarının okunduğu ve işlendiği süre boyunca değişebileceği, dolayısıyla ölçülen değerin bozulduğu ortaya çıktı. Kotelnikov'un böyle bir teoremi vardır ve bundan aşağıdaki kural çıkar:

Örnekleme hızı, örneklenen sinyalin frekansının en az 2 katı olmalıdır.

Bu, teoremden bir alıntı ile Wikipedia'dan bir ekran görüntüsüdür.

Sayısal değeri belirlemek için seviye niceleme gereklidir. Kuantum, belirli bir sayının ortalaması alınan belirli bir ölçülen değerler aralığıdır.

Şunlar. X1'den X2'ye kadar olan sinyaller, geleneksel olarak belirli bir Xy değerine eşittir. Bu, bir okun bölme değerini andırıyor Ölçüm aleti. Okuma yaptığınızda, genellikle bunları enstrümanın ölçeğindeki en yakın işaretle karşılaştırırsınız.

Yani seviye niceleme ile, daha fazla nicelik, daha doğru ölçümler ve daha fazla ondalık basamak (yüzdeler, bindeler vb.) içerebilirler.

Daha doğrusu, ondalık basamak sayısı daha çok ADC bit derinliği tarafından belirlenir.

Resim, yukarıda açıkladığım gibi, belirli bir limit aşıldığında yüksek seviyeli bir değer alındığında, bir bit bilgi kullanılarak sinyal niceleme sürecini göstermektedir.

Sağda, sinyal kuantize edilir ve iki bit veri olarak kaydedilir. Gördüğünüz gibi, sinyalin bu parçası zaten dört değere bölünmüştür. Sonuç olarak, pürüzsüz bir analog sinyalin dijital bir "kademeli" sinyale dönüştüğü ortaya çıktı.

Kuantizasyon seviyelerinin sayısı aşağıdaki formülle belirlenir:

n bit sayısı olduğunda, N niceleme seviyesidir.

İşte daha fazla kuantaya bölünmüş bir sinyal örneği:

Buradan, sinyal değerleri ne kadar sık ​​alınırsa (örnekleme oranı ne kadar yüksekse), o kadar doğru bir şekilde ölçüldüğü çok net bir şekilde görülmektedir.

Bu resim, bir analog sinyalin dijital forma dönüştürülmesini gösterir ve y ekseninin (dikey eksen) solunda 8 bitlik bir dijital kayıt bulunur.

Analogdan dijitale dönüştürücüler

ADC veya ADC ayrı bir cihaz olarak uygulanabilir veya .

Daha önce, mikrodenetleyiciler, örneğin MCS-51 ailesi, bir ADC içermiyordu, bunun için harici bir mikro devre kullanıldı ve harici bir IC'nin değerlerini işlemek için bir alt program yazmak gerekli hale geldi.

Şimdi çoğu modern mikrodenetleyicideler, örneğin, en popüler olanların temeli olan AVR AtMEGA328, MK'nin kendisinde yerleşiktir. Üzerinde Arduino dili Analog verileri okumak, AnalogRead() komutunu kullanmak kadar kolaydır. Eşit derecede popüler olan Raspberry PI'de kurulu olan mikroişlemcide olmamasına rağmen, her şey o kadar basit değil.

aslında var Büyük sayı her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan analogdan dijitale dönüştürücüler için seçenekler. Bu makalenin sınırları dahilinde hangisinin çok fazla bir anlam ifade etmediğini açıklamak, çünkü bu çok miktarda malzemedir. Bazılarının sadece genel yapısını ele alalım.

En eski patentli ADC çeşidi, Paul M. Rainey'nin "Faks Telgraf Sistemi", U.S. Patenti 1,608,527, Dosya tarihi 20 Temmuz 1921, 30 Kasım 1926'da yayınlandı. Bu, 5 bitlik bir doğrudan dönüştürme ADC'sidir. Patentin adından, bu cihazın kullanımının telgraf yoluyla veri iletimi ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.

Modern doğrudan dönüşüm ADC'lerinden bahsedersek, aşağıdaki şemaya sahiptirler:

Buradan, girişin, bir eşik sinyalini geçerken çıkışında bir sinyal veren bir zincir olduğu görülebilir. Bu bit derinliği ve nicelemedir. Devre konusunda biraz bile güçlü olan, bu bariz gerçeği gördü.

Kim güçlü değil, o zaman giriş devresi şöyle çalışır:

Analog sinyal, "+" girişine aynı anda beslenir. "-" işaretli çıkışlar, bir direnç zinciri (direnç bölücü) kullanılarak bir dizi referans voltajına ayrıştırılan bir referans voltajı alır. Örneğin, bu zincirin serisi şu orana benziyor:

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

Parantez içinde, virgülle ayrılmış olarak, her bir giriş geriliminin girişine toplam referans gerilimi Uref'nin hangi kısmının beslendiği belirtilir.

Şunlar. giriş voltajı işaretlendiğinde elemanların her birinin iki girişi vardır. «+» “-” işareti ile giriş voltajını aşarsa, çıkışında mantıksal bir birim belirir. Pozitif (ters çevirmeyen) girişteki voltaj, negatif (tersine çevirmeyen) girişteki voltajdan düşük olduğunda, çıkış sıfırdır.

Voltaj, giriş voltajı gereken bit sayısına bölünecek şekilde bölünür. Giriş voltajına ulaşıldığında, ilgili elemanın çıkışında bir sinyal belirir, işlem devresi dijital biçimde "doğru" sinyali verir.

Böyle bir karşılaştırıcı, veri işleme hızı için iyidir, giriş devresinin tüm elemanları paralel olarak çalışır, bu tip ADC'nin ana gecikmesi, 1 karşılaştırıcının gecikmesinden (hala paralel olarak çalışırlar) ve kodlayıcı gecikmesinden oluşur.

Bununla birlikte, paralel devrelerin büyük bir dezavantajı vardır - bu, yüksek kapasiteli bir ADC elde etmek için çok sayıda karşılaştırıcıya ihtiyaç duyulmasıdır. Örneğin, 8 basamak elde etmek için 2 ^ 8 karşılaştırıcıya ihtiyacınız vardır ve bu 256 parça kadardır. On bit için (arduino'da, bu arada 10 bitlik bir ADC, ancak farklı türde), 1024 karşılaştırıcıya ihtiyacınız var. Böyle bir işleme seçeneğinin uygulanabilirliği ve nerede gerekli olabileceği konusunda kendiniz karar verin.

Başka ADC türleri de vardır:

ardışık yaklaşım;

delta-sigma ADC.

Çözüm

Analog sensörlerden parametreleri okumak için bir analog sinyalin dijitale dönüştürülmesi gereklidir. Ayrı bir dijital sensör türü vardır, bunlar ya entegre devrelerdir, örneğin DS18b20 - çıkışı zaten bir dijital sinyaldir ve herhangi bir mikrodenetleyici veya mikroişlemci tarafından bir ADC'ye ihtiyaç duymadan veya kart üzerinde bir analog sensör tarafından işlenebilir. kendi dönüştürücüsünün zaten yerleştirilmiş olduğu. Her sensör tipinin, gürültü bağışıklığı ve ölçüm hatası gibi artıları ve eksileri vardır.

Mikrodenetleyicilerle çalışan herkes için dönüşüm ilkelerinin bilgisi zorunludur, çünkü herkes bile değil. modern sistem bu tür dönüştürücüler yerleşiktir, harici mikro devreler kullanmanız gerekir. Örneğin, ADS1256'da hassas bir ADC ile Raspberry PI GPIO konektörü için özel olarak tasarlanmış böyle bir karttan alıntı yapabiliriz.

Bu tür bir ekipmanı herhangi bir belirli ekipman kategorisine atfetmek oldukça zordur. Bu arada, burada ele alınan dönüştürücülerin iyi bilinen çevrimiçi pazarlarda bulunmasının çok zor olmasının nedeni budur: hangi ürün kategorisinde aranacağı net değil - yakalama cihazları arasında mı, tunerler arasında mı yoksa dönüştürücüler arasında mı? Aynı zamanda, bu cihazlar, tek görevleri bir sinyal türünü diğerine dönüştürmek olduğundan, dönüştürücü kategorisine en yakın olanlardır. Cihazların nasıl kullanılacağı tamamen kişisel bir meseledir ve kullanıcının görevlerine ve becerilerine bağlıdır.

Tasarım ve özellikler

Söz konusu dönüştürücüler aynı blister ambalajlarda tedarik edilmektedir ve ilk bakışta birbirlerinden farklı değildirler. Modelin yalnızca göze çarpmayan bir yazıt tanımı, hangi dönüştürücünün önünüzde olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır.

Başka bir şey paketin arkası. Burada hiçbir şey okumanıza gerek yok, sadece şeffaf ambalajın altında görünen konektörlere bakın.

Model adı ET110 olan ilk cihaz, VGA arabiriminden (15 pimli bir konektör, diğer adıyla D-sub) gelen standart bir bilgisayar RGB sinyalini, bir HDMI konektörü aracılığıyla yönlendirilen günümüzün standart dijital sinyaline dönüştürmek için tasarlanmıştır. D-sub video çıkışları, kişisel bilgisayarların, dizüstü bilgisayarların ve diğer video sinyali oluşturma cihazlarının video kartlarında mevcuttur.

İkinci dönüştürücü, ET111, eski bileşik sinyali dijitale dönüştürmekle meşguldür; HDMI bağlantı noktası. Kesinlikle önceki nesillerin her VCR'si, oyun konsolu veya video kamerası bu tür "laleler" ile sağlandı.

Son olarak, ET113 endeksine sahip üçüncü dönüştürücü (neden 112 olmasın?), konektörlerinden de anlaşılacağı gibi, sıradan koaksiyel kablolardan geçen YPbPr bileşen sinyalini "lale" konektörlerle dijitalleştirir. Bu tür video çıkışları, oyun konsolları, bazı VCR'ler ve medya oynatıcılar, hatta modern olanlar için mevcuttur.

Cihazların muhafazaları plastikten yapılmıştır ve mandallarla sıkıca bağlanmış iki yarıdan oluşur. Bu mandalların yerini bulmak için dönüştürücülerden birinin kasasını büyük ölçüde karıştırmak zorunda kaldık. Ve yine de, cihazları sökmek mümkün oldu. Tasarımlarının son derece benzer olduğu ortaya çıktı, bu da ana gerçeği göz önüne alındığında şaşırtıcı değil. elektronik bileşen videoyu dijitalleştiren aynı üretim çipidir.

Cihazlarımız, çıkışları lehimlenmiş sıradan adaptörler değildir, elektronikleri aşağıdakilere göre çalışan tamamen bağımsız cihazlardır. aktif devre yani güç gerektirir. Bunu yapmak için, söz konusu dönüştürücülerin her birinin bir "kuyruğu" daha vardır - standart USB TV'nin veya başka bir cihazın USB bağlantı noktasına bağlanacak. Aşırı durumlarda, şimdi bolca yetiştirilen, güç bankası olarak adlandırılan sıradan bir beş voltluk pil de uygundur.

Ana özellikler dönüştürücüler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Bu ve diğer bilgiler adresinde görülebilir.

Bağlantı ve çalıştırma

Dışarıdan ve daha da fazlası Teknik Açıklama cihazlar, dönüştürücülerin nasıl bağlanacağı tamamen netleşir. Bununla birlikte, burada aparatların tipik uygulamalarının şemaları bulunmaktadır.

Gördüğünüz gibi, şemaların her birinde bitiş noktası dijital televizyon veya bir projektör. Ancak şu soru ortaya çıkıyor: herhangi bir modern projektör veya TV - en nadir istisnalar dışında - "bilgisayar" D-sub bile dahil olmak üzere hem dijital hem de çeşitli analog olan tüm video girişleriyle mutlaka donatılmıştır. Analog girişlerden yoksun bilgi görüntüleme cihazlarından yazar, yalnızca video kameraların veya kameraların "ayakkabılarına" takılanlar gibi son derece özel bazı monitörleri hatırlayabilir. Ortalama bir kullanıcının eski bir VCR veya dizüstü bilgisayarı bilgisayara bağlamasını engelleyen nedir? modern televizyon doğrudan, TV ile birlikte verilen kablolar ve adaptörler aracılığıyla mı? Hangi nedenle, ayrıca güç sağlayan ayrı bir cihaz aracılığıyla bağlanmayı seçecek?

Başına normal kullanıcı Söyleyecek bir şeyimiz yok, ancak “sıradışı” kullanıcı ile her şey o kadar basit değil. Bölümün özellikleri " Dijital video Bu makalenin yayınlandığı ”, yakalama cihazları hakkında hatırlamanızı gerektirir. Gerçek zorlukların başladığı yer burasıdır: video yakalama cihazları yalnızca sabit veya taşınabilir donanım veya yazılıma bölünmez. Ana biri ayırt edici özellikleri Herhangi bir yakalama cihazının tanımı, bu cihazın alabildiği ve dönüştürebildiği sinyal türüdür. Gerekli tüm girişlere sahip ve olası tüm video standartlarını destekleyen evrensel bir cihaz bulmak son derece zordur. Özellikle şimdi, yakalama cihazları tek bir girişle donatıldığında. Ve bu, elbette, HDMI'dır. Böylece, bir HDMI sinyal yakalama cihazına ve herhangi bir videoyu dijital formata dönüştüren birkaç çok standartlı dönüştürücüye sahip olmak dijital standart, kullanıcı kesinlikle herhangi bir kaynağı dijitalleştirebilecek - bir VHS teyp veya kamera, önceki nesillerin oyun konsolu, Blu-ray oynatıcı veya medya oynatıcı, dizüstü bilgisayar, eski kişisel bilgisayar ve benzeri, ultrason teşhis aparatına kadar.

Ancak yeterince teori, burada çalışmak genellikle mümkün olan birkaç yönü düşünmek istiyorum. Bunlardan ilki, en önemlisi, sinyal işleme ve iletimindeki gecikme ile ilgilidir. Sonuçta, söz konusu dönüştürücüler bir oyun konsolu ile bir tür video sinyali görüntüleme cihazı (TV, projektör) arasında adaptör olarak kullanılabilir. Ve oyunda, örneğin bir atıcıda veya yarışta ve diğer simülatörlerde hangi faktör önemlidir? Tabii ki, oyuncunun tepkisi.

Oynatmayacağız, memnun bir tüketicinin oynamasına izin vereceğiz, ancak sinyal iletimi sırasında mevcut olabilecek gecikmeyi hesaplayacağız. Söz konusu dönüştürücüler aktif bir şemaya göre çalışır, burada gelen herhangi bir sinyal tam işleme tabi tutulur ve anında başka bir standarda dönüştürülür. Ve bu, teorik olarak bile zaman alır.

Başlangıç ​​olarak, test için bir tür spontane stant oluşturacağız. VGA (D-sub) video çıkışını kullanarak bir dizüstü bilgisayarı TV'ye bağlayalım ve ET110 cihazını sinyal dönüştürücü olarak kullanalım. İlk örnekte yukarıda verilen aynı şemaya göredir. Sonuç olarak, dizüstü bilgisayar, ana ekranda görüntülenen aynı bilgileri görüntüleyen ikinci bir ekran aldı. Şimdi, saniyede 60 kare frekansı olan dizüstü bilgisayarda özel bir video oynatmaya başlayalım. Burada, videoda, saniyede bir devir yapan dönen bir ok ve ayrıca üst ölçek boyunca hareket eden ve yine bir saniyede kendi yolunu çizen bir dikdörtgen var. Ortaya çıkan filmi çekmek için kalır Test tezgahı ve video kaydı, saniyede 60 karelik aynı frekansta gerçekleştirilecektir. İşte sonuç:

Bu videoda sinyal gecikmesinin 60 üzerinden 7 sektör olduğu, yani saniyenin yaklaşık 1/10'u kadar olduğu açıkça görülmektedir. Az mı çok mu, bilmiyoruz. oyun konsolları hiç karışmadı. Ancak koşulan yarışlarda büyük ekran aynı dizüstü bilgisayardan bu dönüştürücü aracılığıyla böyle bir gecikme hiçbir şekilde hissedilmedi. Belki çevrimiçi atıcıların ustaları bir tür can sıkıcı gecikmeyi fark edebilirler, ancak açıkçası buna gerçekten inanmıyorum.

Aynı zamanda bu kadar basit (ama aynı zamanda karmaşık) cihazların çalışmasındaki son soru olan bir sonraki soru, bir sinyalin kodunu dönüştürürken ayrıntıların korunmasıdır. Kompozit videoyu dijitalleştiren ET111 cihazı bu konuda çalışma yapmak gereksiz. Herhangi bir ayrıntı söz konusu olamaz - bu eski standart, hem pikselin kare olmadığı hem de çerçevenin en boy oranının "yanlış" olduğu video sinyali ile çok acımasız, "tüpte görünmeyen aşırı tarama alanları" ” TV'ler ve hatta dikey detayı yarıya indiren unutulmaz geçme. Fırsatı değerlendirerek, teybin kompozit video çıkışına bir ET111 dönüştürücü bağlayarak ve sinyali tek bir HDMI girişli bir yakalama cihazına geçirerek bazı eski VHS kasetlerini yakaladık. Kalite (daha doğrusu, VHS'nin sağlayabileceği), TV'deki bir teypten doğrudan izleme sırasından daha kötü olmayan, oldukça eşit olduğu ortaya çıktı.

Ancak, diğer iki cihazı ayrıntılı olarak incelemek oldukça ilginç - bu dönüştürücüler gerçekten sinyalle aldatmıyor mu, örneğin iki kez sıkmıyor mu, işliyor ve ardından Full HD'ye uzatmıyor mu?

Bu varsayımı kontrol etmenin en kolay yolu, özel bir test video dosyasını oynatmak ve ardından video akışını yakalamaktır. ET110 söz konusu olduğunda, dizüstü bilgisayar dosyayı oynatır ve sinyal VGA çıkışı üzerinden verilir, dönüştürücüden geçirilir ve yakalama cihazına beslenir. İkinci durumda, kaynak, bileşen video çıkışlarıyla donatılmış bir medya oynatıcı olacaktır. Test video dosyası, birbirinden aynı uzaklıkta bulunan bir piksel kalınlığında birçok satır içerir. Yakalama sonuçları aşağıda görülebilir.

Çerçevelerin farklı parlaklıkları, farklı video çıkışları aralığı ile açıklanır (dizüstü bilgisayarın "bilgisayar" parlaklık aralığı vardır) ve farklı netliği de açıklamak kolaydır: dönüştürücüye giren video sinyalinin tam işlemden geçtiğini hatırlıyoruz - işte buradalar, bu işlemenin sonuçları, donmuş karelerde.

sonuçlar

Tam teşekküllü analog sinyal dönüştürücüler olan bu ucuz cihazların kullanım amaçları nelerdir? çeşitli formatlar istisnasız tüm modern görüntüleme cihazları tarafından desteklenen tek bir dijital olana mı? Daha önce de belirtildiği gibi, TV gerekli girişe sahip değilse gerekli olabilir. Veya gerekli adaptörlerin eksikliği gibi banal durumlarda bile (yazarın TV'lerinden biri sınırlı bir konfigürasyonda alındı, bunun sonucunda özel markalı adaptörlerin olmaması nedeniyle tüm analog girişleri kullanılamadı).

Ancak yine de, çeşitli standartlara sahip bir video sinyali yakalama seçeneği daha inandırıcı görünüyor. Ve hatta çeşitli yakalama cihazlarının önemli maliyeti göz önüne alındığında, tercih edilir. Tabii ki, herkese uygun ideal bir çıkış, aynı anda yalnızca üç tip giriş konektörüne sahip olan, incelenenlerden birine benzer bir sinyal dönüştürücü olacaktır - VGA, bileşik ve bileşen. Ancak görünüşe göre böyle bir karar, pazarlamacıların planlarına hiç dahil değil.

Analogdan Dijitale Dönüştürücüler (ADC) analog sinyalleri dijitale dönüştürmek için tasarlanmış cihazlardır. Böyle bir dönüşüm için analog sinyali nicelemek, yani analog sinyalin anlık değerlerini niceleme seviyeleri adı verilen belirli seviyelerle sınırlamak gerekir.

İdeal niceleme karakteristiği, Şekil 2'de gösterilen forma sahiptir. 3.92.

Niceleme, bir analog değerin en yakın niceleme seviyesine yuvarlanmasıdır, yani maksimum niceleme hatası ±0.5h'dir (h niceleme adımıdır).

ADC'nin ana özellikleri arasında bit sayısı, dönüştürme süresi, doğrusal olmama vb. bulunur. Bit sayısı, ADC'nin üretebileceği analog değerle ilişkili kodun bit sayısıdır. Genellikle insanlar, ADC'nin çıkışındaki maksimum kod kombinasyonu sayısının karşılıklı olarak belirlenen ADC'nin çözünürlüğü hakkında konuşurlar. Bu nedenle, 10 bitlik bir ADC'nin (2 10 = 1024) -1, yani 10V'a karşılık gelen bir ADC ölçeği ile çözünürlüğü vardır, niceleme adımının mutlak değeri 10mV'yi geçmez. Dönüşüm süresi t p - andan itibaren zaman aralığı verilen değişiklik ADC'nin girişindeki sinyal, çıkışında karşılık gelen kararlı kod görünene kadar.

Tipik dönüştürme yöntemleri şunlardır: analog değer paralel dönüştürme ve seri dönüştürme.

Giriş analog sinyalinin paralel dönüşümü ile ADC

Paralel yöntem, giriş voltajını aynı anda n referans voltajıyla karşılaştırır ve hangi iki referans voltajı arasında olduğunu belirler. Bu durumda, sonuç hızlı bir şekilde elde edilir, ancak şema oldukça karmaşıktır.

ADC'nin çalışma prensibi (Şekil 3.93)

U = 0 ile, tüm işletim sistemleri için voltaj farkı (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, ancak 3 / 2U'dan az, yalnızca düşük op-amp (U + - U -)> 0 için ve yalnızca çıkışında voltaj + E çukuru görünür, bu da aşağıdaki sinyallerin ortaya çıkmasına neden olur CP'nin çıkışları: Z 0 \u003d 1, Z 2 \u003d Z l \u003d 0. U > 3 / 2U, ancak 5 / 2U'dan az ise, ikisinin çıkışında bir voltaj + E çukuru görünür CP'nin çıkışlarında 010 kodunun görünmesine yol açan daha düşük op-amp'ler vb.

ADC'nin çalışmaları hakkında ilginç bir video izleyin:

Seri giriş sinyali dönüştürmeli ADC

Bu, izleme ADC'si olarak adlandırılan sıralı bir sayma ADC'sidir (Şekil 3.94).
Bu tipteki ADC, bir DAC ve bir yukarı/aşağı sayacı kullanır, bu sinyalden DAC çıkışındaki voltajda bir değişiklik sağlanır. Devrenin ayarı, Uin girişindeki ve DAC −U çıkışındaki voltajların yaklaşık eşitliği sağlanacak şekildedir. Eğer giriş gerilimi U daha fazla gerilim DAC çıkışında U, daha sonra sayaç doğrudan sayma moduna geçirilir ve çıkışındaki kod artar, DAC çıkışındaki voltajda bir artış sağlar. U in ve U'nun eşitliği anında, sayım durur ve giriş voltajına karşılık gelen kod yukarı/aşağı sayacının çıkışından çıkarılır.

Sıralı dönüştürme yöntemi aynı zamanda ADC zaman - darbe dönüşümünde de uygulanmaktadır (doğrusal olarak değişen voltaj üreteci (CLAY) ile ADC).

Dikkate alınan ADC'nin çalışma prensibi şek. 3.95), doğrusal olarak değişen voltajın (LIN) olduğu zaman aralığındaki darbelerin sayısını saymaya dayanmaktadır. sıfır değer, giriş gerilimi U giriş seviyesine ulaşır. Aşağıdaki tanımlamalar kullanılır: SS - karşılaştırma devresi, GI - puls üreteci, Cl - elektronik anahtar, Сч - darbe sayacı.

Zamanlama şemasında işaretlenen t 1 zaman noktası, giriş voltajının ölçümünün başlangıcına karşılık gelir ve t 2 zaman noktası, giriş voltajı ve CLAY voltajının eşitliğine karşılık gelir. Ölçüm hatası, zaman niceleme adımı tarafından belirlenir. Kl tuşu, ölçümün başladığı andan U in ve U killerinin eşit olduğu ana kadar puls üretecini sayaca bağlar. U SC, sayacın girişindeki voltajı belirtir.

Sayaç çıkış kodu, giriş voltajıyla orantılıdır. Bu şemanın dezavantajlarından biri düşük hızdır.

Çift entegrasyonlu ADC

Böyle bir ADC, giriş sinyalinin sıralı dönüşüm yöntemini uygular (Şekil 3.96). Aşağıdaki tanımlamalar kullanılır: CS - kontrol sistemi, GI - darbe üreteci, Sch - darbe sayacı. ADC'nin çalışma prensibi, biri sırasında giriş voltajının U bir entegratör tarafından op amp temelli bir entegratör tarafından entegre edildiği iki zaman aralığının oranını belirlemektir (gerilim U ve entegratörün çıkışındaki sıfırdan mutlak değerdeki maksimum değer) ve bir sonraki - referans voltajının entegrasyonu sırasında U op (U ve mutlak değerdeki maksimum değerden sıfıra değişir) (Şekil 3.97).

Giriş sinyali entegrasyon süresi t 1 sabit olsun, o zaman ikinci zaman aralığı t 2 (referans voltajının entegre edildiği zaman aralığı) ne kadar uzun olursa, giriş voltajı o kadar büyük olur. KZ tuşu, entegratörü ilk sıfır durumuna ayarlamak için tasarlanmıştır. Belirtilen zaman aralıklarının ilkinde, K1 anahtarı kapalı, K2 anahtarı açık ve ikincisinde, zaman aralığında, durumları belirtilene göre tersine çevrilir. K 2 anahtarının kapanmasıyla eşzamanlı olarak, puls üretecinden GI gelen darbeler, kontrol sisteminin kontrol devresinden sayaç SC'ye akmaya başlar.

Bu darbelerin gelişi, entegratörün çıkışındaki voltaj sıfıra eşit olduğunda sona erer.

t 1 zaman aralığının sona ermesinden sonra entegratörün çıkışındaki voltaj, ifade ile belirlenir.

U ve (t 1) = − (1/RC) t1 ∫ 0 U in dt= − (U in t 1) / (R C)

t 2 zaman aralığı için benzer bir ifade kullanarak şunu elde ederiz:

t 2 \u003d - (R C / U op) U ve (t 1)

Burada U ve (t 1) ifadesini değiştirerek, t 2 \u003d (U in / U op) t 1 elde ederiz, burada U in \u003d U oa t 2 / t 1

Sayacın çıkışındaki kod, giriş voltajının değerini belirler.

Bu tip ADC'nin ana avantajlarından biri yüksek gürültü bağışıklığıdır. Giriş voltajında ​​kısa sürede meydana gelen rastgele dalgalanmaların dönüştürme hatası üzerinde hemen hemen hiçbir etkisi yoktur. ADC'nin dezavantajı düşük hızıdır.

En yaygın olanları 572, 1107, 1138 vb. mikro devre serilerinin ADC'leridir. (Tablo 3.3)
Tablo, paralel dönüştürme ADC'nin en iyi performansa sahip olduğunu ve seri dönüştürme ADC'nin en kötü performansa sahip olduğunu göstermektedir.

ADC'nin çalışması ve cihazı hakkında başka bir değerli video izlemenizi öneriyoruz:

Bugün, evde bir bilgisayar, video kamera veya diğer kendin yap ekipmanlarını kullanarak eski video kasetlerinin nasıl hızlı ve doğru bir şekilde dijitalleştirileceği hakkında konuşacağız. Ayrıca ses ve video kayıtlarını kendi kendine dijital hale getirmek için basit teknikleri veya bir analog sinyali dijitale dönüştürmeyi ele alacağız.

Geçtiğimiz dönemde, video sistemlerinin sahipleri birikmiş büyük miktar arşivler. Tabii ki, filmlerden veya TV şovlarından bahsediyorsak, gerçek medyada bulunabilirler, ancak her şey bulunamaz. Bu nedenle, birçok kişi "kaset nadir" izlemek için kullanılan eski bir video oynatıcıyı tutmaya devam ediyor.

Manyetik bant ne yazık ki kısa ömürlüdür: eskir, manyetik katman zamanla çöker, kayıt önce kalitesini kaybeder ve daha sonra izlemeye hiç uygun değildir. Buna gereken önemi vermezseniz, bir gün, kasete çekilen ve kendi düğününüzün bir sonraki yıldönümünde korkuyla izlenebilmesi için tahsis edilen yerde özenle saklanan eşsiz düğün töreninin gerçek olduğu ortaya çıkacaktır. umutsuzca şımarık

VCR'ler yavaş yavaş kullanım dışı kaldığından ve yerini DVD ve Blu-ray oynatıcılara bıraktığından, bir oynatıcıyla ev videolarını izleyebilmek istiyorsunuz.

Ayrıca film kasetlerinin kayıpsız videoyu uzun süre saklayamayacağı görüşü de var, zamanla kayıt kalitesi de ister istemez bozulmaya başlıyor. Herhangi bir dublaj, analog videonun kalitesini de düşürür. Ancak dijitalleştirilen bir film, kaliteden ödün vermeden defalarca yeniden yazılabilir.