Преобразователь аналогового сигнала в цифровой для телевизора что это такое

В статье рассмотрены принцип работы и основные параметры цифро-аналоговых преобразователей. Даны рекомендации по выбору и проектированию ЦАП.

Цифро-аналоговый преобразователь — устройство для перевода цифровых данных в аналоговый сигнал. Это своеобразный мост между аналоговой и цифровой частями схемы. Сфера применения ЦАП очень широка. Это — усилители звука, аудиокодеки, обработка видео, устройства отображения, системы распознавания данных, калибровка датчиков и других измерительных устройств, схемы управления двигателями, системы распределения данных, цифровые потенциометры, программируемое радио (SDR) и т.д.

Принцип работы

Принцип работы ЦАП заключается в суммировании аналоговых сигналов (ток или напряжение). Суммирование производится с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода. Выходной сигнал ЦАП может иметь форму тока, напряжения или заряда.

Преобразователи с токовым выходом используются в основном в прецизионных и высокочастотных схемах. Для определенности мы будем рассматривать ЦАП с выходным напряжением, как наиболее распространенные. Из таблицы 1 видно, что максимальное выходное напряжение на 1 МЗР (младший значащий разряд входного кода) ниже напряжения полной шкалы (ПШ). Некоторые ЦАП позволяют использовать всю шкалу.

ЧТО ТАКОЕ АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ [Уроки Ардуино #10]

Выходное напряжение, В

Характеристики ЦАП

Наиболее важные характеристики ЦАП:

• Разрядность, шаг квантования (разрешающая способность) и точность преобразования.
• Передаточная характеристика (ПХ) — зависимость выходного сигнала ЦАП от входных данных.
• Разрядность (N) — количество бит во входном коде.
• Разрешение — это выходное напряжение, соответствующее 1 МЗР. Оно зависит от количества разрядов и определяет точность преобразования сигнала.
• Частота дискретизации (частота Найквиста) — максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Котельникова, для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не меньше удвоенной максимальной частоты в спектре сигнала.
• Полная шкала — диапазон значений выходного сигнала.
• Монотонность — участок на ПХ, где наклон постоянен. На этом участке ЦАП линеен.
• Время установления — интервал времени от момента изменения входного кода до окончательного вхождения выходного сигнала в заданный диапазон отклонения.
• Выходной выброс — это переходный процесс, возникающий во время смены входных данных. Величина выброса зависит от количества переключаемых разрядов.
• Погрешность смещения нуля — разность между фактическим и идеальным выходным сигналом, когда на входе ноль.
• Погрешность ПШ — разница между фактическим выходным напряжением и напряжением ПШ.
• Погрешность усиления — отклонение наклона ПХ от идеального.
• Дифференциальная нелинейность — разность приращений выходных сигналов, соответствующих смежным соседним кодам.
• Интегральная нелинейность — максимальное отклонение реальной ПХ от прямой линии.

Классификация

Цифро-аналоговые преобразователи делятся по типу входных данных на последовательные и параллельные. По разрядности выделяют ЦАП с повышенной точностью (большая разрядность, N≥14) или с высоким быстродействием (6—8 разрядов). Выходной сигнал может иметь форму напряжения, тока или заряда.

Как подключить телевизор к акустической системе. Или как конвертировать цифровой звук в аналоговый.

Рассмотрим некоторые структуры ЦАП. Простейшим ЦАП является взвешивающий (делитель Кельвина), структура которого показана на рисунке 1. Каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (или проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. N-разрядный ЦАП содержит 2N одинаковых последовательно соединенных резистора и 2N ключа (обычно КМОП), по одному между каждым узлом цепи и выходом.

Взвешивающий метод — один из самых быстрых, однако характеризуется наименьшей точностью. Обычно такой ЦАП имеет выход по напряжению и отличается хорошей монотонностью. Если все резисторы одинаковы, ЦАП линеен. Недостаток данной модели — относительно высокий выходной импеданс и большое количество резисторов и ключей.

ЦАП на матрице R–2R . Это одна из наиболее распространенных структур (см. рис. 2). Здесь используются только две величины сопротивлений, находящихся в отношении 2:1. Количество резисторов равно 2N. Резистивный делитель можно использовать в качестве ЦАП двумя способами, в режиме напряжения и режиме тока (они также известны как нормальный и инверсный режимы).

Главное преимущество ЦАП с выходом по напряжению заключается в том, что выходной импеданс постоянен. Второе достоинство — отсутствие емкостных токов в нагрузке. Недостатки данной структуры: во-первых, опорный источник должен иметь очень низкий импеданс; во-вторых, для регулирования усиления нельзя использовать резистор, включенный последовательно с опорным источником. В токовом режиме это допустимо, однако выбросы в токовой схеме больше. С другой стороны, ключи находятся под потенциалом земли, поэтому защита от большого перепада напряжений не требуется.

В сигма-дельта ЦАП (см. рис. 3) преобразование осуществляется с помощью сигма-дельта модуляции, когда квантование осуществляется всего одним разрядом, но с частотой, в десятки и сотни раз превышающей частоту Найквиста. Как видно из рисунка 4, сигма-дельта модулятор преобразует входной сигнал в последовательный непрерывный поток нулей и единиц. Если входной сигнал близок к положительному краю полной шкалы, в битовом потоке на выходе больше единиц, чем нулей, и наоборот, если сигнал ближе к отрицательному краю, то больше нулей. Для сигнала, близкого к середине шкалы, количество нулей и единиц примерно одинаково.

Интерполяционный фильтр представляет собой цифровую схему, которая принимает данные, поступающие с низкой частотой дискретизации, вставляет нули в поток данных, увеличивая тем самым частоту дискретизации, затем применяет алгоритм интерполяции и выдает данные с высокой частотой дискретизации. Выходное напряжение одноразрядного ЦАП переключается между равными по значению положительным и отрицательным опорными напряжениями. Выход фильтруется аналоговым ФНЧ.

Перемножающий ЦАП работает с различными опорными сигналами, в т.ч. переменного тока. Выходной сигнал пропорционален произведению опорного напряжения на дробный эквивалент цифрового входного числа.

Сегментированные (гибридные) преобразователи . При проектировании конкретного ЦАП может оказаться так, что ни одна из базовых структур не подходит, и придется комбинировать различные структуры для получения ЦАП с высоким разрешением и требуемыми характеристиками.

Подбор ЦАП

Для выбора подходящего ЦАП необходимо определить требования, которым должны соответствовать его параметры. В первую очередь это — разрядность, разрешение, время установления выходного сигнала (быстродействие), интерфейс подключения, напряжение питания и т.д. Обычно при проектировании устройства сначала выбирается его главный элемент — вычислительное ядро (процессор, ПЛИС, МК и т.д.), который определяет интерфейс обмена с остальными элементами схемы. В таблице 2 приведены четыре наиболее распространенных интерфейса для ЦАП.

Источник: russianelectronics.ru

Преобразование аналогового телевизионного сигнала в цифровой

Чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, необходимо выполнить следующие три операции [48].

• • дискретизацию во времени, т.е. замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени — отсчетов (выборок);
• • квантование по уровню, заключающееся в нахождении для каждого отсчета сигнала ближайшего к нему уровня квантования из используемого набора уровней квантования;
• • кодирование (оцифровку), в результате которого номер найденного уровня квантования представляется в виде двоичного числа в параллельной или последовательной форме.

Все три операции выполняются в одном устройстве — аналого-цифровом преобразователе (АЦП).

Выбор частоты дискретизации телевизионного сигнала осуществляется в соответствии с теоремой В.А. Котельникова. Для европейского стандарта верхняя граничная частота спектра сигнала составляет 6.25 МГц , поэтому частота дискретизации должна быть не менее 12.5 МГц. Активная часть строки составляет для сигнала яркости 720 отсчётов, а для сигналов цветности по 360 отсчётов, что соответствует частоте дискретизации сигналов цветности/дц = 6,75 МГц.

При равномерном квантовании аналогового ТВ-сигнала в зависиости от содержания изображения необходимо воспроизвести 128 — 256 градаций уровня, в противном случае будут заметны ложные контуры на изображении. В связи с этим число уровней квантования при переходе к цифровой обработке ТВ-сигналов принято равным 256. Применяется линейное 8-разрядное квантование сигнала яркости и каждого цветоразностного сигнала. По каналам связи цифровые сигналы удобнее передавать последовательным кодом, а в пределах аппаратно-студийного комплекса — параллельным. В импульсно-кодовой модуляции используется последовательный позиционный код: единице некоторого разряда соответствует видеоимпульс определенного временного положения.

В цветном телевидении применяют компонентное и композитное кодирование. При компонентном кодировании производится раздельное преобразование яркостного сигнала и цветоразностных сигналов в цифровую форму. При композитном кодировании — преобразование полного цветового ТВ-сигнала в цифровую форму.

Разработаны единые международные стандарты цифрового кодирования. Для компонентного цифрового кодирования введено обозначение из трёх цифр, отражающее отношение частот дискретизации сигналов в каналах цыетопередачи. При этом можно говорить о следующих классах систем:

• • 4:4:4, для фондовых записей с наиболее высоким качеством;
• • 4:2:2, базовый;
• • 4:1:1, для репортерских целей и бытовой видеозаписи.

В частности, это означает, что в базовом варианте сигналы цветности передаются в два раза реже, чем сигналы яркости. Частота дискретизации сигнала яркости составляет 13.5 МГц, а двух цветоразностных сигналов — 6.75 МГц. Число уровней квантования 256.

Формирователь цифрового ТВ-сигнала представлен на рис.7.1.

Рис.7.1. Формирователь цифрового ТВ-сигнала. (НАС — начало активной части строки, КАС — конец активной части строки)

Для синхронизации разверток в аналоговом телевидении формируются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы. В цифровом ТВ для синхронизации передаются сигналы начала и конца активной части строки (сигналы НАС и КАС), содержащие по четыре байта в конце и в начале строки. Первый байт состоит из единиц, второй и третий равны нулю, четвертый содержит информацию о четности или нечетности ТВ- поля (при чересстрочной развертке кадр состоит из двух полей). Импульсы гашения восстанавливаются в приемнике по синхросигналам [56].

Сигналы аналогового и цифрового ТВ сопоставлены по времени на рис.7.2.

Рис.7.2. Сигналы аналогового и цифрового телевидения

В верхней части рисунка представлена аналоговая строка, в нижней части — соответствующий ей цифровой сигнал. После сигнала начала активной части строки (НАС) идет блок видеоданных. В нем чередуются сигналы яркости и цветности, причем, сигналы синего и красного передаются поочередно. Следовательно, каждый цветоразностный сигнал передается в два раза реже, чем яркостный. В конце активной части цифровой ТВ-строки передается сигнал ее окончания (КАС).

Источник: studref.com

Новости технологий, видео обзоры, цены

Компьютерные новости: статьи и инструкции с видео про мобильные телефоны, планшеты, аксессуары и гаджеты.

• Главная
• Добавить новость | Контакты

Zinwell ZAT-970A: Аналогово-цифровой преобразователь для ТВ антенны

В противовес расхожему мнению, до сих пор существует достаточно много телезрителей, которые зависят от старомодных антенн «заячьи уши», эти антенны идут в комплекте с телевизором или же продается в «Wal-Mart» зарубежом или в «Эльдорадо», в магазинах на «Горбушке», в России. Располагается такая антенна на самой верхушке телевизора и ловит телевизионный сигнал.

Zinwell ZAT-970A — аналогово-цифровой преобразователь телевизионного сигнала для антенны.

Сегодня, те антенны вынуждены ловить не аналоговый, а цифровой сигнал, вот почему устройство в виде преобразователя Zinwell ZAT-970A — это неотъемлемое дополнение к телевизору для тех, у кого дома все еще стоят старенькие аналоговые телевизоры и кто хочет посмотреть субботнее вечернее шоу.

Между аналоговыми и цифровыми волнами существует большая разница, которая делит мир на две части — одна продолжает пользоваться старой доброй антенной «заячьи уши» или подобной внешней антенной, другая же половина отдает предпочтение дорогому миру HDTV, Blu-ray проигрывателей, 3D, так же помогает приемник потокового видео, Wi-Fi связь, точки доступа Wi-Fi и множество других приспособлений для того, чтобы оборудовать свою домашнюю систему развлечений по последнему слову техники.

Аналогово цифровой преобразователь принцип работы:

Преобразователь Zinwell ZAT-970A — это то, недостающее звено, которое позволяет старенькому телевизору с аналоговым сигналом работать в цифровыми сигналами. В цифровых системах все данные посылаются в потоке 1 и 0. Обычный домашний приемник эту информацию воспринимает как путаницу или помехи. И от этого вы уверены, что вам нужен новый приемник, а этот пришел в негодность.

Однако вам он не понадобится, если у вас уже есть Zinwell, который с легкостью принимает цифровые сигналы, которые передаются в эфир и переводит их в аналоговый сигнал, который может «прочитать» ваш телевизор. На самом деле, это очень легко, так как в данном случае задействовано всего лишь две коробки с оборудованием — приемник и панель управления.

Если вам повезло, и у вас на задней панели телевизора окажется RF разъем и шнур RCA, то вам надо будет лишь соединить их, чтобы подключить конвертер к телевизору и настроить несколько параметров.

Zinwell ZAT-970 — многоязычный аппарат, он поддерживает английский, испанский и французский языки (например, примерно 14% передач в Канаде передаются именно в цифровом формате, в США и Европе эта цифра еще выше). Это значит, что если вы хотите вложить деньги более выгодно и не хотите покупать кабельное ТВ, тарелку HDTV или же Wi-Fi, то приобретение Zinwell — идеальный выбор.

У аналого-цифрового преобразователя Zinwell ZAT-970A есть интересная встроенная технология автоматического поиска цифрового контента со 2-го по 69-ый каналы. Также он поддерживает функцию «родительский контроль» с помощью технологии V-Chip, субтитры и экстренный вызов.

7 комментариев:

1. Потап
   7:44 AM Як купить телевизионній аногово цифровой преобразователь?
2. Валера
   11:55 AM Пожалуйста помогите преобразователь аналогового сигнала в цифровой для телевизора купить подешевле!
3. Дмитрий
   12:31 AM Аналогично! Интересует возможность в Москве приобрести аналого цифровой преобразователь к тв по низкой цене.
4. Максим
   4:40 AM Спасибо! Теперь понял принцип когда антенна ловит аналоговый телевизионный сигнал как его преобразовать
5. Игорь
   9:38 AM Могу ли я сейчас купить аналогово-цифровой преобразователь для тв в м-видео?
6. Ринат
   11:27 PM Здравствуйте ! Как купить преобразователь цифравого в аналоговый? Цена интересует не выше рыночной. Спасибо заранее всем полезным советчикам! 🙂
7. Галина
   9:16 AM Здравствуйте, и спасибо за познавательные новости как преобразовать аналоговый сигнал в цифровой! Такое сейчас для меня весьма актуально.

Источник: www.todbot.ru