デジタル オーディオのサンプリングと量子化プロセスで使用される主なハードウェアは何ですか?

主要なハードウェアは、アナログ信号からデジタル信号へのコンバーター (A/D コンバーター) です。 A/Dコンバータは、アナログデジタルコンバータとも呼ばれ、アナログ信号をデジタル信号に変換する電子部品を指します。 A/D変換の役割は、時間連続かつ振幅連続のアナログ量を、時間離散かつ振幅離散のデジタル信号に変換することであるため、一般にA/D変換はサンプリング、ホールド、量子化とエンコード。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

デジタル オーディオのサンプリングおよび量子化プロセスで使用される主なハードウェア アナログ - デジタル コンバーターは、アナログ信号 - デジタル信号コンバーター (A/D コンバーター) です。

アナログ信号をデジタル信号に変換する回路は、アナログ - デジタル コンバーター、またはアナログ - デジタル コンバーターと呼ばれ、A/D コンバーター (または ADC) と呼ばれます。 A/D変換の役割は、時間連続、振幅連続のアナログ量を、時間離散、振幅離散のデジタル信号に変換することであるため、一般にA/D変換はサンプリング、ホールド、量子化とエンコード。実際の回路では、変換処理の際にサンプル＆ホールド、量子化、符号化などの処理が同時に行われる場合が多く、これらの処理がいくつか組み合わされています。

基本原理

このコンバータの基本原理は、指定された時間間隔で入力アナログ信号をサンプリングし、それを一連の標準デジタル信号 (デジタル信号) と比較することです。信号は、2 つの信号が等しくなるまで徐々に収束します。アナログデジタルコンバータには、直接式、間接式、高速・高精度、超高速など、さまざまな種類があります。それぞれに多くの形式があります。アナログデジタルコンバーターの反対の機能は「デジタルアナログコンバーター」と呼ばれ、「デコーダー」とも呼ばれ、デジタル量を連続的に変化するアナログ量に変換するデバイスです。フォーム。

アナログからデジタルへの変換のステップ

アナログからデジタルへの変換は、通常、サンプリング、量子化、および符号化のステップを経ます。

サンプリングとは、元の時間連続信号を特定の間隔で一連の信号サンプルに置き換えること、つまりアナログ信号を時間的に離散化することを指します。

量子化とは、限られた数の振幅値を使用して元の連続的に変化する振幅値を近似し、アナログ信号の連続振幅を一定の間隔で限られた数の離散値に変更することです。

エンコーディングは、特定のルールに従って量子化値を 2 進数として表現し、それを 2 進数または多値のデジタル信号ストリームに変換します。このようにして得られたデジタル信号は、ケーブル、マイクロ波幹線、衛星回線などのデジタル回線を通じて伝送できます。

分類

アナログにはさまざまな種類があります。デジタル変換器は、その動作原理に応じて、間接 ADC と直接 ADC に分類できます。

間接 ADC は、まず入力アナログ電圧を時間または周波数に変換し、次にこれらの中間量をデジタル量に変換します。一般的に使用されるのは、中間量が時間である二重積分 ADC です。

並列比較型 ADC: 並列比較型 ADC は、さまざまな大きさの同時並列比較を採用しているため、各出力コードも同時に並列的に生成されるため、変換速度が速いという優れた利点があります。同時に、変換速度は出力コード ビットと密接に関係します。並列比較 ADC の欠点は、コストが高く、消費電力が高いことです。したがって、この ADC は高速かつ低分解能が必要なアプリケーションに適しています。

逐次比較 ADC: 逐次比較 ADC は別の直接 ADC であり、一連の比較電圧 VR も生成しますが、並列比較 ADC とは異なり、入力に連続的に関連付けられる比較電圧を 1 つずつ生成します。それぞれを比較し、漸近的にアナログデジタル変換を行います。逐次比較 ADC の各変換はビットごとの比較を必要とし、完了するまでに (n 1) 個のビート パルスを必要とするため、その変換速度は並列比較 ADC より遅く、二重積分 ADC よりもはるかに高速で、中速 ADC です。デバイス。また、桁数が多い場合には並列比較型に比べて部品点数が大幅に少なくなるため、統合型ADCとして最も広く使用されています。

二重積分 ADC: 間接 ADC であり、まず入力サンプリング電圧と基準電圧を 2 回積分して、サンプリング電圧の平均値に比例する時間間隔を取得します。この時間間隔内で、カウンタを使用して標準クロック パルス (CP) をカウントします。カウンタによって出力されるカウント結果は、対応するデジタル量です。デュアル積分 ADC の利点は、強力な抗干渉能力、優れた安定性、高精度のアナログ - デジタル変換を実現できることです。主な欠点は変換速度が遅いことであるため、この種のコンバータは主に、多桁の高精度デジタル DC 電圧計など、高精度が必要だが変換速度が遅い機器で使用されます。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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