Курс лекций - Микропроцессоры


Структурная схема цифрового устройства обработки сигнала


Структурная схема устройства ЦОС представлена на рис. 2.1. По теореме Котельникова предполагается, что сигнал на входе АЦП ограничен по частоте. Однако реальные сигналы обладают спектром, распространяющимся до бесконечности. Поэтому, прежде чем подвергнуться аналого-цифровому преобразованию, непрерывный сигнал проходит через схему аналоговой обработки, которая выполняет такие функции, как усиление (или ослабление) и фильтрация. Для подавления мешающих сигналов за пределами интересующей полосы частот и предотвращения наложения спектров при дискретизации аналогового сигнала необходим фильтр низкой частоты или полосовой фильтр.

Рисунок 1. Структурная схема цифрового устройства

На рисунке 1 представлена система, работающая в реальном масштабе времени. В ней устройство выборки и хранения (дискретизатор) непрерывно стробирует сигнал с частотой, равной fs, и АЦП выдает новый отсчет сигнала процессору ЦОС (DSP). Для обеспечения работы в реальном масштабе времени сигнальный процессор должен закончить все вычисления в пределах интервала дискретизации 1/fs и передать выходной отсчет на ЦАП до поступления следующего отсчета с АЦП. В качестве примера устройства цифровой обработки сигнала может выступать цифровой фильтр.

Возможна другая реализация устройств реального времени. При реализации на сигнальном процессоре алгоритма БПФ, входной блок данных целиком загружается в память этого процессора. Для обеспечения работы устройства в реальном масштабе времени пока сигнальный процессор выполняет алгоритм БПФ над ранее полученным блоком данных, новый блок данных накапливается в памяти. Сигнальный процессор должен успеть вычислить спектр в течение интервала накопления блока данных, чтобы быть готовым к процессу обработки следующего блока данных.

Обратите внимание, что ЦАП требуется только в том случае, когда данные необходимо преобразовать обратно в аналоговый сигнал (например, при обработке изображения или звука). Есть много устройств, где после первоначального аналого-цифрового преобразования сигнал остается в цифровом формате. Кроме того существуют устройства в которых сигнальный процессор предназначен исключительно для формирования сигнала, подаваемого на ЦАП такие как CD-проигрыватели. Если в устройстве используется ЦАП, то на его выходе для подавления нежелательных составляющих выходного спектра необходимо применять формирующий фильтр (anti-imaging filter).

В реальных процессах аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования есть два ключевых этапа: дискретизация (квантование по времени) и квантование по амплитуде, которые определяют разрешающую способность данных операций. Понимание этих моментов является основополагающим фактором в оценке приложений ЦОС.




- Начало -  - Назад -  - Вперед -