FMUSER Wirless Transmit Video and Audio Máis fácil!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikaans
sq.fmuser.org -> Albanés
ar.fmuser.org -> árabe
hy.fmuser.org -> Armenian
az.fmuser.org -> azerí
eu.fmuser.org -> éuscaro
be.fmuser.org -> bielorruso
bg.fmuser.org -> Búlgaro
ca.fmuser.org -> catalán
zh-CN.fmuser.org -> chinés (simplificado)
zh-TW.fmuser.org -> Chinés (tradicional)
hr.fmuser.org -> croata
cs.fmuser.org -> Checo
da.fmuser.org -> danés
nl.fmuser.org -> Holandés
et.fmuser.org -> estoniano
tl.fmuser.org -> filipino
fi.fmuser.org -> finés
fr.fmuser.org -> Francés
gl.fmuser.org -> galego
ka.fmuser.org -> xeorxiano
de.fmuser.org -> alemán
el.fmuser.org -> Grego
ht.fmuser.org -> crioulo haitiano
iw.fmuser.org -> Hebreo
hi.fmuser.org -> hindi
hu.fmuser.org -> Hungarian
is.fmuser.org -> islandés
id.fmuser.org -> indonesio
ga.fmuser.org -> irlandés
it.fmuser.org -> Italiano
ja.fmuser.org -> xaponés
ko.fmuser.org -> coreano
lv.fmuser.org -> letón
lt.fmuser.org -> Lituano
mk.fmuser.org -> macedonio
ms.fmuser.org -> malaio
mt.fmuser.org -> maltés
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> persa
pl.fmuser.org -> polaco
pt.fmuser.org -> Portugués
ro.fmuser.org -> Romanés
ru.fmuser.org -> ruso
sr.fmuser.org -> serbio
sk.fmuser.org -> Eslovaco
sl.fmuser.org -> Esloveno
es.fmuser.org -> castelán
sw.fmuser.org -> Suahili
sv.fmuser.org -> Sueco
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> turco
uk.fmuser.org -> ucraíno
ur.fmuser.org -> urdú
vi.fmuser.org -> Vietnamita
cy.fmuser.org -> galés
yi.fmuser.org -> Yiddish
Como a porta de entrada entre o dominio analóxico do "mundo real" e o mundo dixital composto por 1s e 0s, os convertidores de datos son un dos elementos clave no procesamento de sinal moderno. Nos últimos 30 anos, xurdiron un gran número de tecnoloxías innovadoras no campo da conversión de datos. Estas tecnoloxías non só impulsaron melloras de rendemento e avances arquitectónicos en diversos campos, desde a imaxe médica ás comunicacións móbiles, pasando polo audio e vídeo dos consumidores, senón que tamén xogaron un papel na realización de novas aplicacións. Papel importante.
A expansión continua de comunicacións de banda ancha e aplicacións de imaxe de alto rendemento pon de manifesto a importancia especial da conversión de datos de alta velocidade: o convertedor debe ser capaz de manexar sinais cun ancho de banda que oscila entre 10 MHz e 1 GHz. A xente consegue estas velocidades máis altas a través dunha variedade de arquitecturas de conversores, cada unha coas súas propias vantaxes. Cambiar de ida e volta entre os dominios analóxico e dixital a alta velocidade tamén presenta algúns desafíos especiais para a integridade do sinal, non só os sinais analóxicos, senón tamén os sinais de reloxo e datos. Comprender estes problemas non só é importante para a selección de compoñentes, senón que tamén afecta á elección global da arquitectura do sistema.
1. Máis rápido
En moitos campos técnicos, estamos afeitos a asociar o progreso tecnolóxico con velocidades máis altas: de Ethernet a redes de área local sen fíos a redes móbiles móbiles, a esencia da comunicación de datos é aumentar continuamente a velocidade de transmisión de datos. A través dos avances nas velocidades do reloxo, os microprocesadores, os procesadores de sinal dixital e os FPGA desenvolvéronse rapidamente. Estes dispositivos benefícianse principalmente do tamaño reducido do proceso de gravado, o que resulta en velocidades de conmutación máis rápidas, transistores de menor tamaño (e menor consumo de enerxía). Estes avances crearon un ambiente onde a potencia de procesamento e o ancho de banda de datos creceron exponencialmente. Estes potentes motores dixitais trouxeron o mesmo crecemento exponencial nos requirimentos de procesamento de sinais e datos: desde imaxes estáticas ata vídeo, pasando polo ancho de banda e o espectro, xa sexa con fíos ou sen fíos. Un procesador que funciona a un ritmo de reloxo de 100 MHz pode ser capaz de procesar sinais de forma efectiva cun ancho de banda de 1 MHz a 10 MHz: un procesador a un ritmo de reloxo de varios GHz pode procesar sinais cun ancho de banda de centos de MHz.
Por suposto, unha maior potencia de procesamento e unha maior velocidade de procesamento conducirán a unha conversión de datos máis rápida: os sinais de banda ancha amplían o seu ancho de banda (a miúdo alcanzando os límites do espectro establecidos por axencias físicas ou reguladoras) e os sistemas de imaxe buscan aumentar a capacidade de procesamento de píxeles por segundo Para procesar imaxes de maior resolución máis rápido. A arquitectura do sistema innovouse para aproveitar este rendemento de procesamento extremadamente alto e tamén houbo unha tendencia de procesamento paralelo, o que pode significar a necesidade de conversores de datos multicanle.
Outro cambio importante na arquitectura é a tendencia cara a sistemas multitransporte / multicanal e incluso definidos por software. Os sistemas tradicionais intensivos en analóxicos completan moitos traballos de acondicionamento do sinal (filtrado, amplificación, conversión de frecuencia) no dominio analóxico; despois dunha preparación adecuada, o sinal dixitalízase. Un exemplo é a transmisión de FM: o ancho da canle dunha estación dada adoita ser de 200 kHz e a banda FM vai de 88 MHz a 108 MHz. O receptor tradicional converte a frecuencia da estación de destino nunha frecuencia intermedia de 10.7 MHz, filtra todas as demais canles e amplifica o sinal á mellor amplitude de demodulación. A arquitectura multi-portadora dixitaliza toda a banda de frecuencia FM de 20 MHz e usa tecnoloxía de procesamento dixital para seleccionar e restaurar as estacións de destino. Aínda que o esquema multi-portador require un circuíto moito máis complicado, ten grandes vantaxes do sistema: o sistema pode recuperar varias estacións ao mesmo tempo, incluídas as estacións de banda lateral. Se se deseñan correctamente, os sistemas multi-portadores poden incluso reconfigurarse a través de software para soportar novos estándares (por exemplo, novas estacións de radio de alta definición asignadas en bandas laterais de radio). O obxectivo final deste enfoque é empregar un dixitalizador de banda ancha que poida acomodar todas as bandas de frecuencia e un potente procesador que poida recuperar calquera sinal: esta é a chamada radio definida por software. Hai arquitecturas equivalentes noutros campos: instrumentación definida por software, cámara definida por software, etc. Podemos pensalas como equivalentes de procesamento de sinal virtualizados. O que fai posible arquitecturas flexibles coma esta é unha potente tecnoloxía de procesamento dixital e unha tecnoloxía de conversión de datos de alta velocidade e alto rendemento.
2. Ancho de banda e rango dinámico
Tanto se se trata de procesamento de sinal analóxico como dixital, as súas dimensións básicas son o ancho de banda e o rango dinámico; estes dous factores determinan a cantidade de información que o sistema pode procesar. No campo da comunicación, a teoría de Claude Shannon utiliza estas dúas dimensións para describir os límites teóricos básicos da cantidade de información que pode transportar unha canle de comunicación, pero os seus principios son aplicables a moitos campos. Para os sistemas de imaxe, o ancho de banda determina o número de píxeles que se poden procesar nun momento determinado e o rango dinámico determina a intensidade ou o rango de cores entre a fonte de luz perceptible máis escura e o punto de saturación do píxel.
O ancho de banda útil do convertedor de datos ten un límite teórico básico establecido pola teoría de mostraxe de Nyquist; para representar ou procesar un sinal cun ancho de banda de F, necesitamos usar un conversor de datos cunha velocidade de mostraxe operativa de polo menos 2 F (Teña en conta que esta regra aplícase a calquera sistema de datos de mostraxe, tanto analóxico como dixital). Para os sistemas reais, unha certa cantidade de mostraxe excesiva pode simplificar moito o deseño do sistema, polo que un valor máis típico é de 2.5 a 3 veces o ancho de banda do sinal. Como se mencionou anteriormente, o aumento da potencia de procesamento pode mellorar a capacidade do sistema para manexar maiores anchos de banda, e sistemas como teléfonos móbiles, sistemas de cable, redes de área local con fíos e sen fíos, procesamento de imaxes e instrumentación están movéndose cara a sistemas de maior ancho de banda. Este aumento continuo dos requisitos de ancho de banda require convertidores de datos con taxas de mostraxe máis altas.
Se a dimensión de ancho de banda é intuitiva e fácil de comprender, a dimensión do rango dinámico pode ser lixeiramente escura. No procesamento do sinal, o rango dinámico representa o rango de distribución entre o sinal máis grande que o sistema pode manexar sen saturación nin recorte e o sinal máis pequeno que o sistema pode capturar de xeito efectivo. Podemos considerar dous tipos de rango dinámico: o rango dinámico configurable pódese conseguir colocando un amplificador de ganancia programable (PGA) antes do conversor analóxico a dixital de baixa resolución (ADC) (supoñendo que para un rango dinámico configurable de 12 bits , nun lugar coloque un PGA de 4 bits antes do conversor de 8 bits): cando a ganancia se establece nun valor baixo, esta configuración pode captar sinais grandes sen exceder o rango do conversor. Cando o sinal é demasiado pequeno, o PGA pódese configurar como ganancia elevada para amplificar o sinal por riba do chan de ruído do conversor. O sinal pode ser unha estación forte ou débil, ou pode ser un píxel brillante ou tenue no sistema de imaxe. Para as arquitecturas tradicionais de procesamento de sinal que só intentan recuperar un sinal á vez, este rango dinámico configurable pode ser moi eficaz.
O rango dinámico instantáneo é máis potente: nesta configuración, o sistema ten un rango dinámico suficiente para capturar sinais grandes ao mesmo tempo sen cortar, mentres tamén recupera sinais pequenos; agora é posible que necesitemos un conversor de 14 bits. Este principio é adecuado para moitas aplicacións: restaurar sinais de radio fortes ou débiles, restaurar sinais de teléfonos móbiles ou restaurar partes súper brillantes e escuras dunha imaxe. Aínda que o sistema tende a utilizar algoritmos de procesamento de sinal máis complexos, a demanda de rango dinámico tamén vai aumentar. Neste caso, o sistema pode procesar máis sinais, se todos os sinais teñen a mesma intensidade e precisan procesar o dobre de sinal, cómpre aumentar o rango dinámico en 3 dB (sendo todas as demais condicións iguais). Quizais o máis importante, como se mencionou anteriormente, se o sistema necesita manexar sinais fortes e débiles ao mesmo tempo, os requisitos incrementais para o rango dinámico poden ser moito maiores.
3. Diferentes medidas de rango dinámico
No procesamento de sinal dixital, o parámetro clave do rango dinámico é o número de bits na representación do sinal ou lonxitude de palabra: o rango dinámico dun procesador de 32 bits é máis que o dun procesador de 16 bits. Os sinais demasiado grandes cortaranse: trátase dunha operación altamente non lineal que destruirá a integridade da maioría dos sinais. As sinais demasiado pequenas (con menos de 1 LSB de amplitude) quedarán indetectables e perderanse. Esta resolución limitada adoita denominarse erro de cuantificación ou ruído de cuantificación e pode ser un factor importante para establecer o límite inferior de detectabilidade.
O ruído de cuantificación tamén é un factor nun sistema de sinal mixto, pero hai varios factores que determinan o rango dinámico útil do conversor de datos e cada factor ten o seu propio rango dinámico
Relación sinal-ruído (SNR) —— A relación da escala completa do conversor ao ruído total da banda de frecuencia. Este ruído pode provir do ruído de cuantificación (como se describiu anteriormente), do ruído térmico (presente en todos os sistemas reais) ou doutros termos de erro (como o jitter).
Non linealidade estática, non linealidade diferencial (DNL) e non linealidade integral (INL): unha medida do grao non ideal da función de transferencia de CC desde a entrada ata a saída do conversor de datos (DNL normalmente determina a dinámica do rango do sistema de imaxe).
a non linealidade estática e dinámica de distorsión armónica producirá armónicos, que poden protexer efectivamente outros sinais. THD normalmente limita o rango dinámico efectivo dun sistema de audio.
Spurious Free Dynamic Range (SFDR): considerando os espolóns espectrais máis elevados en relación ao sinal de entrada, xa sexa o segundo ou terceiro paso do reloxo harmónico ou incluso o ruído de "zumbido" de 60 Hz. Dado que os tons de espectro ou os estímulos poden protexer sinais pequenos, o SFDR é un bo indicador do rango dinámico dispoñible en moitos sistemas de comunicación.
Hai outras especificacións técnicas, de feito, cada aplicación pode ter o seu propio método de descrición de rango dinámico efectivo. Ao principio, a resolución do convertedor de datos é un bo proxy para o seu rango dinámico, pero é moi importante escoller as especificacións técnicas correctas á hora de tomar unha decisión real. O principio fundamental é que máis é mellor. Aínda que moitos sistemas poden darse conta inmediatamente da necesidade dun maior ancho de banda de procesamento de sinal, é posible que a necesidade de rango dinámico non sexa tan intuitiva, aínda que os requisitos sexan máis esixentes.
Cabe destacar que, aínda que o ancho de banda e o rango dinámico son as dúas dimensións principais do procesamento do sinal, é necesario considerar a terceira dimensión, a eficiencia: isto axúdanos a responder á pregunta: "Para acadar un rendemento adicional, necesito canto custa custo? " Podemos ver o custo a partir do prezo de compra, pero para os convertidores de datos e outras aplicacións de procesamento de sinal electrónico, unha medida técnica máis pura do custo é o consumo de enerxía. Os sistemas de maior rendemento, maior ancho de banda ou rango dinámico, adoitan consumir máis enerxía. Co avance da tecnoloxía, todos estamos intentando reducir o consumo de enerxía ao tempo que aumentamos o ancho de banda e o rango dinámico.
4. Aplicación principal
Como se mencionou anteriormente, cada aplicación ten diferentes requisitos en canto ás dimensións básicas do sinal e, nunha aplicación determinada, pode haber moitas actuacións diferentes. Por exemplo, unha cámara de 1 millón de píxeles e unha cámara de 10 millóns de píxeles. A figura 4 mostra o ancho de banda e o rango dinámico normalmente necesarios para algunhas aplicacións diferentes. A parte superior da figura denomínase normalmente convertidores de alta velocidade cunha frecuencia de mostraxe de 25 MHz e superior pode manexar de xeito eficaz anchos de banda de 10 MHz ou superior.
Cómpre ter en conta que o diagrama de aplicación non é estático. As aplicacións existentes poden empregar novas tecnoloxías de maior rendemento para mellorar as súas funcións, por exemplo, cámaras de alta definición ou equipos de ultrasóns 3D de maior resolución. Ademais, cada ano xurdirán novas aplicacións: gran parte das novas aplicacións estarán no bordo exterior do límite de rendemento: grazas á nova combinación de alta velocidade e alta resolución. Como resultado, a vantaxe do rendemento do conversor segue a expandirse, igual que as ondas nun estanque.
Tamén hai que lembrar que a maioría das aplicacións teñen que prestar atención ao consumo de enerxía: para as aplicacións portátiles / con batería, o consumo de enerxía pode ser a principal limitación técnica, pero incluso para os sistemas alimentados por liña, comezamos a descubrir que os compoñentes do procesamento de sinal (Analóxico sexa dixital ou non) o consumo de enerxía acabará por limitar o rendemento do sistema nunha determinada área física
5. Tendencias de desenvolvemento tecnolóxico e innovacións: como conseguir ...
Dado que estas aplicacións seguen aumentando os requisitos de rendemento dos convertidores de datos de alta velocidade, a industria respondeu a isto cun continuo avance tecnolóxico. A tecnoloxía empuxa aos convertidores de datos de alta velocidade dos seguintes factores:
Tecnoloxía de procesos: lei de Moore e conversores de datos. O avance continuo da industria dos semicondutores no rendemento do procesamento dixital é obvio para todos. O principal factor impulsor é o enorme progreso realizado na tecnoloxía de procesado de obleas cara a procesos de litografía de paso máis fino. A velocidade de conmutación dos transistores CMOS submicron profundos supera con moito a dos seus predecesores, o que leva as velocidades de reloxo operativas dos controladores, procesadores dixitais e FPGA a varios pasos de GHz. Os circuítos de sinal mixto como os conversores de datos tamén poden aproveitar estes avances no proceso de gravado para alcanzar velocidades máis altas polo vento da "Lei de Moore", pero para os circuítos de sinal mixto, isto ten un prezo: máis avanzado A tensión do proceso de gravado tende a diminuír continuamente. Isto significa que o balance do sinal do circuíto analóxico diminúe, aumentando a dificultade de manter o sinal analóxico por riba do chan de ruído térmico: obtéñense velocidades máis altas a costa dun rango dinámico reducido.
Arquitectura avanzada (este non é o conversor de datos da era primitiva) -Mentres que o proceso de semicondutores se desenvolve con grandes avances, nos últimos 20 anos, tamén houbo unha onda de innovación de ondas dixitais no campo do conversor de datos de alta velocidade arquitectura, para conseguir unha maior eficiencia cunha eficiencia sorprendente. O ancho de banda e o maior rango dinámico fixeron unha gran contribución. Tradicionalmente, hai unha variedade de arquitecturas para convertidores analóxicos a dixitais de alta velocidade, incluíndo arquitectura totalmente paralela (cinza), arquitectura de pregamento (pregamento), arquitectura entrelazada (entrelazada) e arquitectura de canalizacións (canalización), que aínda son moi popular hoxe. Máis tarde, as arquitecturas usadas tradicionalmente para aplicacións de baixa velocidade tamén se engadiron ao campo de aplicacións de alta velocidade, incluíndo rexistros de aproximación sucesivos (SAR) e -. Estas arquitecturas modificáronse especificamente para aplicacións de alta velocidade. Cada arquitectura ten as súas propias vantaxes e desvantaxes: algunhas aplicacións xeralmente determinan a mellor arquitectura baseada nestes compromisos. Para os DAC de alta velocidade, a arquitectura preferida é xeralmente unha estrutura de modo de conmutación actual, pero hai moitas variacións deste tipo de estrutura; a velocidade da estrutura do condensador conmutado aumenta constantemente e aínda é moi popular nalgunhas aplicacións de alta velocidade incorporadas.
Método auxiliar dixital: ao longo dos anos, ademais da artesanía e a arquitectura, a tecnoloxía do circuíto de conversión de datos de alta velocidade tamén fixo brillantes innovacións. O método de calibración ten unha historia de décadas e xoga un papel vital na compensación do desaxuste dos compoñentes do circuíto integrado e na mellora do rango dinámico do circuíto. A calibración excedeu o alcance da corrección estática de erros e úsase cada vez máis para compensar a non linealidade dinámica, incluíndo erros de configuración e distorsión harmónica.
En resumo, as innovacións nestes campos promoveron moito o desenvolvemento da conversión de datos de alta velocidade.
6. Decátate
A realización de sistemas de sinais mixtos de banda ancha require algo máis que escoller o conversor de datos correcto; estes sistemas poden ter esixentes requisitos noutras partes da cadea de sinais. Do mesmo xeito, o desafío é acadar un rango dinámico excelente nun rango de ancho de banda máis amplo: conseguir máis sinais dentro e fóra do dominio dixital, facendo un pleno uso da potencia de procesamento do dominio dixital.
—No sistema tradicional de unha única portadora, o acondicionamento do sinal consiste en eliminar os sinais innecesarios canto antes e logo amplificar o sinal de destino. Isto a miúdo implica filtros selectivos e sistemas de banda estreita afinados para o sinal de destino. Estes circuítos afinados poden ser moi eficaces para lograr ganancias e, nalgúns casos, pódense empregar técnicas de planificación de frecuencia para garantir que os harmónicos ou outros estímulos están excluídos da banda. Os sistemas de banda ancha non poden usar estas tecnoloxías de banda estreita e conseguir unha amplificación de banda ancha nestes sistemas pode enfrontarse a enormes retos.
—A interface CMOS tradicional non admite velocidades de datos moi superiores a 100 MHz— e a interface de datos de balance de diferencial de baixa tensión (LVDS) funciona de 800 MHz a 1 GHz. Para velocidades de datos máis grandes, podemos usar varias interfaces de bus ou usar a interface SERDES. Os conversores de datos modernos usan unha interface SERDES cunha velocidade máxima de 12.5 GSPS (ver as especificacións do estándar JESD204B): pódense usar varias canles de datos para soportar diferentes combinacións de resolución e velocidade na interface do conversor. As interfaces en si poden ser moi complicadas.
—En canto á calidade do reloxo empregado no sistema, o procesamento de sinais de alta velocidade tamén pode ser moi difícil. A fluctuación / erro no dominio do tempo convértese en ruído ou erro no sinal, como se mostra na Figura 5. Cando se procesan sinais cunha velocidade superior a 100 MHz, a fluctuación do reloxo ou o ruído de fase poden converterse nun factor limitante no rango dinámico dispoñible do conversor. É posible que os reloxos de nivel dixital non sexan adecuados para este tipo de sistemas e poida que sexan necesarios reloxos de alto rendemento.
O ritmo cara a sinais de ancho de banda máis amplos e sistemas definidos por software está acelerándose e a industria segue innovando e están a xurdir métodos innovadores para construír convertidores de datos mellores e máis rápidos, empurrando as tres dimensións do ancho de banda, rango dinámico e eficiencia de enerxía a unha nova nivel.
|
Introduce o correo electrónico para obter unha sorpresa
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikaans
sq.fmuser.org -> Albanés
ar.fmuser.org -> árabe
hy.fmuser.org -> Armenian
az.fmuser.org -> azerí
eu.fmuser.org -> éuscaro
be.fmuser.org -> bielorruso
bg.fmuser.org -> Búlgaro
ca.fmuser.org -> catalán
zh-CN.fmuser.org -> chinés (simplificado)
zh-TW.fmuser.org -> Chinés (tradicional)
hr.fmuser.org -> croata
cs.fmuser.org -> Checo
da.fmuser.org -> danés
nl.fmuser.org -> Holandés
et.fmuser.org -> estoniano
tl.fmuser.org -> filipino
fi.fmuser.org -> finés
fr.fmuser.org -> Francés
gl.fmuser.org -> galego
ka.fmuser.org -> xeorxiano
de.fmuser.org -> alemán
el.fmuser.org -> Grego
ht.fmuser.org -> crioulo haitiano
iw.fmuser.org -> Hebreo
hi.fmuser.org -> hindi
hu.fmuser.org -> Hungarian
is.fmuser.org -> islandés
id.fmuser.org -> indonesio
ga.fmuser.org -> irlandés
it.fmuser.org -> Italiano
ja.fmuser.org -> xaponés
ko.fmuser.org -> coreano
lv.fmuser.org -> letón
lt.fmuser.org -> Lituano
mk.fmuser.org -> macedonio
ms.fmuser.org -> malaio
mt.fmuser.org -> maltés
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> persa
pl.fmuser.org -> polaco
pt.fmuser.org -> Portugués
ro.fmuser.org -> Romanés
ru.fmuser.org -> ruso
sr.fmuser.org -> serbio
sk.fmuser.org -> Eslovaco
sl.fmuser.org -> Esloveno
es.fmuser.org -> castelán
sw.fmuser.org -> Suahili
sv.fmuser.org -> Sueco
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> turco
uk.fmuser.org -> ucraíno
ur.fmuser.org -> urdú
vi.fmuser.org -> Vietnamita
cy.fmuser.org -> galés
yi.fmuser.org -> Yiddish
FMUSER Wirless Transmit Video and Audio Máis fácil!
contacto
dirección:
No.305 Sala HuiLan Building No.273 Huanpu Road Guangzhou China 510620
categorías
boletín informativo