پاورپوینت مبدل های فرانمونه بردار

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

فصل 18 -کتاب ANALOG INTEGRATEDCIRCUIT DESIGN

مبدل های فرانمونه بردار

اسلاید 2 :

انگیزه
امروزه مبدل های A/D و D/A فرانمونه بردار برای ادوات دقت بالا و سرعت متوسط و کم بسیار معمول شده است.
از بین بردن نیاز به مدارات آنالوگ به قیمت مواجه شدن با مدارات دیجیتال پیچیده تر

اسلاید 3 :

نویز کوانتایزاسیون

اسلاید 4 :

نویز کوانتایزاسیون

زمانی فرض نویز سفید درست است که:
- سطح های کوانتیزاسیون خوب
- سطح های زیادی از سیگنال بین نمونه گیری از دست نرود.
- نسبت نمونه برداری غیر همگام با فرکانس سیگنال ورودی باشد.
فاصله نمونه گیری در زمان کوانتیزه کردن منجر به خطای تصادفی ±Δ/2 می شود.
 

اسلاید 6 :

مزیت فرانمونه برداری

فرانمونه برداری وقتی است که سیگنال مزبور به f0 محدود شود اما نرخ نمونه برداری ما بیشتر از 2f0 باشد.
تعریف نسبت فرانمونه برداری :

پس از کوانتیزاسیون با استفاده از فیلتر پایین گذر فقط سیگنال های داخل باند f0 را نگه می داریم.
 

اسلاید 8 :

نکته مهم: زمانی که نمونه های کوانتیزه با هم جمع می شوند (در فرانمونه برداری) قسمت سیگنال بصورت خطی جمع شده در صورتیکه قسمت نویز بصورت جذر مجموع توانهای دوم باهم جمع می شود.

اسلاید 9 :

مزیت مبدل D/A تک بیتی
 

اسلاید 10 :

فرانمونه برداری با شکل دهی نویز

ساختار یک مبدل A/D با فرانمونه برداری دلتا سیگما
تبدیل سیگنال دیجیتال دقت پایین به سیگنال دیجیتال دقت بالا با نرخ نمونه برداری کمتر (2f0)
OSR بالا
فیلتر ساده تر

اسلاید 11 :

مدولاتور دلتا سیگما با شکل دهی نویز

شکل دهی نویز در داخل باند (فرکانس های کم) و کاهش نویز کوانتیزاسیون در داخل باند
ساختار مداخله ای مدولاتور دلتا سیگما
تابع تبدیل سیگنال و نویز:
اندازه H(z) در بازه 0 تا f0 باید زیاد باشد.
زمانی که H(z) خیلی بزرگ باشد تابع تبدیل نویز کوانتیزاسیون نزدیک صفر خواهد بود.
زمانی که H(z) خیلی بزرگ باشد تابع تبدیل سیگنال نزدیک یک خواهد بود.

اسلاید 12 :

شکل دهی نویز مرتبه اول

H(z) را یک انتگرال گیر گسسته در نظر می گیریم.
نکته: حداکثر سیگنال ورودی (u(n)) باید در محدوده مقدار حداکثر سیگنال فیدبک منفی y(n) باشد در غیر اینصورت سیستم اشباع خواهد شد.
اگر سیستم پایدار باشد، میانگین ورودی انتگرال گیر گسسته باید صفر باشد.
در نتیجه مقدار میانگین u(n) باید برابر مقدار میانگین y(n) باشد.

اسلاید 13 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: مثال

مقدار خروجی را برای ورودی (u(n))یک سیگنال dc برابر 1/3را بیابید. وقتیکه کوانتیزه کننده دو سطحی مورد استفاده قرار گیرد و حالت اولیه x(n) برابر 0.1 باشد.
میانگین خروجی (y(n)) برابر با 1/3 است.
+1 0.9
-0.5667
-0.5667
-1 -0.4333
0.7667
2 0.7667 0.1 +1 0.2333
3 0.1 -0.5667 +1 0.9
. . . . .

اسلاید 14 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: توابع تبدیل

توابع تبدیل سیگنال و نویز:
تابع تبدیل نویز یک تفاضل گیر گسسته در زمان یا فیلتر بالاگذر است.

اسلاید 15 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: نسبت سیگنال به نویز

اندازه تابع تبدیل نویز:
توان نویز در محدوده فرکانسی صفر تا f0:

اسلاید 16 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: ماکزیمم نسبت سیگنال به نویز

اسلاید 17 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: شبیه سازی با OSR=64

اسلاید 18 :

شکل دهی نویز مرتبه اول: تحقق بخشی با خازن سوئیچ شده

اسلاید 19 :

شکل دهی نویز مرتبه دوم

دو برابر کردن OSR، 15dB سیگنال به نویز مدولاتور مرتبه اول را بهبود می دهد. (2.5bit)

اسلاید 20 :

شکل دهی نویز مرتبه دوم: منحنی تابع تبدیل نویز

افزایش نویز خارج از باند برای مدولاتورهای درجه بالاتر
ماکزیمم نویز خارج از باند توسط قطب های تابع تبدیل نویز کنترل می شود.