Лабораторна робота №5 дослідження імітаційної моделі лінійного дельта кодека.
Мета роботи: вивчення принципів дії й характеристик лінійного дельта кодека.
Домашнє завдання: вивчіть принцип дії й схему включення кодера й декодера лінійного дельта-модулятора, його основні характеристики.
1 Коротка теорія
1. Загальні відомості
Дельта-модуляція (ДМ) являє собою спосіб аналого-цифрового перетворення. Вона може розглядатися як особливий випадок ДІКМ, коли використовується тільки один розряд на дискрет різницевого сигналу. Цей єдиний розряд просто показує полярність дискрету різницевого сигналу й за допомогою цього вказує на те, збільшився або зменшився сигнал за час, що пройшов після останнього дискрету. Апроксимація вхідного сигналу створюється в ланцюзі зворотного зв'язку шляхом формування сходинки вгору, якщо різниця позитивна (одиниця), і сходинки вниз, якщо різниця негативна (нуль). На мал. 1 показаний синусоїдальний сигнал, апроксимований за допомогою ДМ. Відзначимо, що сигнал у ланцюзі зворотного зв'язку продовжує створювати сходи в одному напрямку, поки значення апроксимуючого сигналу у два послідовних моменти формування сходів не виявляться по різні сторони кривої вхідного сигналу, і в цей момент сходи в ланцюзі зворотного зв'язку міняють свій напрямок на зворотний, доти поки знову не повториться те ж явище. Таким чином, у процесі відстеження вхідного сигналу вихідний сигнал ДМ наближається до вхідного сигналу, що дає можливість за допомогою фільтра, що згладжує, правильно відновити вхідний сигнал.
Рис. 1.
Оскільки кожен кодований дискрет містить відносно малу кількість інформації (1 біт), системи із ДМ вимагають більш високої частоти дискретизації, ніж системи з ІКМ або багаторозрядною ДІКМ. У дійсності, частоту дискретизації необхідно вибирати набагато вище мінімальної частоти дискретизації, рівній подвоєній смузі. З іншого погляду підвищення частоти дискретизації необхідно для кращого передбачення наступного дискрету.
Дельта-модуляція викликає значний інтерес як метод перетворення в цифрову форму різних видів аналогових сигналів. Однією із позитивних властивостей ДМ є простота. На мал. 2 показаний типовий варіант реалізації кодера й декодера при ДМ. Функція аналого-цифрового перетворення здійснюється за допомогою простого компаратора. Позитивна напруга різниці приводить до формування 1, а негативне - до формування 0. Відповідно функції цифроаналогового перетворення в ланцюзі зворотного зв'язку й у декодері здійснюються за допомогою генератора імпульсів із двома полярностями. У найпростішій формі інтегратор може складатися просто з конденсатора, що накопичує заряди від імпульсного генератора.
Рис. 2
Дельта кодек допускає також використання простих фільтрів для обмеження смуги вхідного сигналу й згладжування вихідного сигналу. Спектр, що виникає в процесі дискретизації, складається з бічних смуг гармонік частоти дискретизації, що точно відбиває спектр сигналу, що дискретизується. Внаслідок відносно високої частоти дискретизації в дельта кодеку ці бічні смуги сильно рознесені по частоті, і, отже, від перешкод накладення спектрів можна захиститися при менш твердих вимогах до характеристик зрізу вхідного фільтра.