Kaj je digitalna obdelava signalov?
DSP manipulira z različnimi vrstami signalov z namenom filtriranja, merjenja ali stiskanja in proizvajanja analognih signalov. Analogni signali se razlikujejo tako, da informacije prevzamejo in prevedejo v električne impulze različnih amplitud, medtem ko se informacije o digitalnem signalu prevedejo v binarni format, kjer je vsak bit podatkov predstavljen z dvema razločljivima amplitudama. Druga opazna razlika je v tem, da so analogni signali lahko predstavljeni kot sinusni valovi, digitalni signali pa kot kvadratni valovi. DSP je mogoče najti na skoraj vseh področjih, ne glede na to, ali gre za predelavo olja, reprodukcijo zvoka, radarje in sonarje, obdelavo medicinskih slik ali telekomunikacije - v bistvu vse aplikacije, v katerih se signali stisnejo in reproducirajo.

Kaj je torej digitalna obdelava signala? Proces digitalnega signala sprejme signale, kot so zvok, glas, video, temperatura ali tlak, ki so že bili digitalizirani, nato pa z njimi matematično manipulira. Te informacije lahko nato predstavimo kot diskretni čas, diskretno frekvenco ali druge diskretne oblike, tako da se informacije lahko digitalno obdelujejo. V resničnem svetu je analogno-digitalni pretvornik potreben, da sprejme analogne signale (zvok, svetlobo, tlak ali temperaturo) in jih pretvori v 0 in 1 za digitalno obliko.

DSP vsebuje štiri ključne komponente:
Računalniški motor: matematične manipulacije, izračuni in procesi z dostopom do programa ali naloge iz programskega pomnilnika in informacije, shranjene v podatkovnem pomnilniku.
Podatkovni pomnilnik: Ta shrani podatke, ki jih je treba obdelati, in deluje roko v roki s programskim pomnilnikom.
Programski pomnilnik: Ta shrani programe ali naloge, ki jih bo DSP uporabljal za obdelavo, stiskanje ali manipulacijo s podatki.
V / I: To se lahko uporablja za različne stvari, odvisno od področja, za katerega se uporablja DSP, tj. Zunanjih vrat, serijskih vrat, časovnikov in povezave z zunanjim svetom.

Spodaj je prikazan izgled štirih komponent DSP v splošni sistemski konfiguraciji.

DSP FIlters
Čebišev filter je digitalni filter, ki ga je mogoče uporabiti za ločevanje enega pasu frekvence od drugega. Ti filtri so znani po svojem osnovnem atributu, hitrosti, in čeprav niso najboljši v kategoriji zmogljivosti, so večini primerov primerni. Zasnova Chebyshevovega filtra je bila zasnovana okoli matematične tehnike, znane kot z-transformacija. Z-pretvorba v osnovi pretvori diskretni časovni signal, sestavljen iz zaporedja resničnih ali kompleksnih števil v predstavitev frekvenčne domene. Čebišev odziv se običajno uporablja za hitrejše odmikanje, tako da omogoča frekvenčni odziv frekvenčnega odziva. Ti filtri se imenujejo filtri tipa 1, kar pomeni, da je valovanje frekvenčnega odziva dovoljeno le v pasovnem pasu. To zagotavlja najboljši približek idealnemu odzivu katerega koli filtra za določen vrstni red in valovanje. Zasnovan je bil tako, da odstrani določene frekvence in drugim omogoči prehod skozi filter. Čebišev filter je na splošno odziven in nelinearni filter lahko povzroči izhodni signal, ki vsebuje frekvenčne komponente, ki niso bile prisotne v vhodnem signalu.

Zakaj uporabljati digitalno obdelavo signala?
Da bi razumeli, kako digitalno obdelavo signala ali DSP primerja z analognim vezjem, bi primerjali oba sistema s katero koli funkcijo filtra. Medtem ko bi analogni filter uporabljal ojačevalnike, kondenzatorje, induktorje ali upore in bi bil cenovno dostopen in enostaven za montažo, bi bilo težko umeriti ali spremeniti vrstni red filtrov. Vendar pa je isto mogoče storiti s sistemom DSP, le lažje je oblikovati in spreminjati. Funkcija filtriranja v sistemu DSP temelji na programski opremi, zato lahko izbirate med več filtri. Za ustvarjanje prilagodljivih in nastavljivih filtrov z odzivi visokega reda je potrebna samo programska oprema DSP, medtem ko analogni zahteva dodatno strojno opremo.

Na primer, praktični pasovni filter z določenim frekvenčnim odzivom bi moral imeti nadzor zaustavitve zaustavitve pasov, nastavitev pasovnega pasu in nadzor širine, neskončno slabljenje v zaustavnem pasu in odziv znotraj pasovnega pasu, ki je popolnoma ravno z ničelnim premikom faze. Če bi se uporabljali analogne metode, bi filtri drugega reda potrebovali veliko stopenjskih odsekov z visokim Q, kar na koncu pomeni, da jih je težko prilagoditi in prilagoditi. Ko se temu približamo s programsko opremo DSP z uporabo končnega impulznega odziva (FIR), je časovni odziv filtra na impulz tehtana vsota sedanjih in končno število prejšnjih vhodnih vrednosti. Brez povratnih informacij se njegov edini odziv na dani vzorec konča, ko vzorec doseže "konec vrstice". Ob upoštevanju teh oblikovnih razlik je programska oprema DSP izbrana zaradi svoje prožnosti in enostavnosti v primerjavi z modeli analognih vezij.

Pri ustvarjanju tega pasovnega filtra uporaba DSP ni strašna naloga. Izvedba in izdelava filtrov je veliko lažja, saj morate filtre programirati enako z vsakim čipom DSP, ki gre v napravo. Vendar z uporabo analognih komponent obstaja nevarnost okvarjenih komponent, prilagajanje vezja in programiranje filtra v vsakem posameznem analognem vezju. DSP ustvarja cenovno ugoden in manj dolgočasen način oblikovanja filtrov za obdelavo signalov in povečuje natančnost za nastavitev in prilagajanje filtrov na splošno.

ADC in DAC
Električna oprema se močno uporablja na skoraj vseh področjih. Analogno-digitalni pretvorniki (ADC) in digitalni analogni pretvorniki (DAC) so bistveni sestavni deli za poljubno spreminjanje DSP na katerem koli področju. Ta dva vmesnika za pretvorbo sta potrebna za pretvorbo signalov iz resničnega sveta, da digitalna elektronska oprema lahko prevzame kateri koli analogni signal in ga obdela. Vzemimo za primer mikrofon: ADC pretvori analogni signal, zbran z vhodom za avdio opremo, v digitalni signal, ki ga lahko oddajajo zvočniki ali monitorji. Medtem ko se skozi zvočno opremo prenaša v računalnik, lahko programska oprema doda odmeve ali prilagodi tempo in višino glasu, da dobi popoln zvok. Po drugi strani bo DAC pretvoril že obdelani digitalni signal nazaj v analogni signal, ki ga uporablja avdio izhodna oprema, kot so monitorji. Spodaj je slika, ki prikazuje, kako deluje prejšnji primer in kako se lahko njegovi zvočni vhodni signali izboljšajo z reprodukcijo in nato kot monitorji oddajajo kot digitalni signali.

Primerjalni digitalni pretvornik, znan kot digitalna rampa ADC, vključuje primerjalnik. Vrednost analogne napetosti v nekem trenutku se primerja z dano standardno napetostjo. Eden od načinov za dosego tega je uporaba analogne napetosti na enem terminalu primerjalnika in sprožilcu, znanem kot binarni števec, ki poganja DAC. Medtem ko je izhod DAC izveden na drugem terminalu primerjalnika, sproži signal, če napetost presega analogni vhod napetosti. Prehod primerjalnika ustavi binarni števec, ki nato na tej točki zadrži digitalno vrednost, ki ustreza analogni napetosti. Spodnja slika prikazuje diagram digitalne ADC rampe.

Aplikacije DSP
Obstajajo številne različice procesorja digitalnega signala, ki lahko izvaja različne stvari, odvisno od aplikacije, ki se izvaja. Nekatere od teh različic so obdelava zvočnih signalov, stiskanje zvoka in videa, obdelava in prepoznavanje govora, digitalna obdelava slike in radarske aplikacije. Razlika med vsako od teh aplikacij je v tem, kako digitalni signalni procesor lahko filtrira vsak vhod. Obstaja pet različnih vidikov, ki se od vsakega DSP razlikujejo: taktna frekvenca, velikost RAM-a, širina vodila podatkov, velikost ROM-a in V / I napetost. Vse te komponente bodo resnično vplivale na aritmetično obliko, hitrost, organizacijo pomnilnika in širino podatkov procesorja.

Ena dobro znanih postavitev arhitekture je arhitektura Harvarda. Ta zasnova omogoča procesorju istočasno dostop do dveh pomnilniških bank z uporabo dveh neodvisnih nizov vodil. Ta arhitektura lahko izvaja matematične operacije, medtem ko pridobi nadaljnja navodila. Druga je spominska arhitektura Von Neumann. Medtem ko obstaja samo ena podatkovna vodila, med prejemanjem navodil ni mogoče naložiti operacij. To povzroči zastoj, ki na koncu upočasni izvajanje DSP aplikacij. Čeprav so ti procesorji podobni procesorju, ki se uporablja v običajnem računalniku, so ti procesorji digitalnih signalov specializirani. To pogosto pomeni, da se za izvajanje naloge od DSP-jev zahteva aritmetika s fiksno točko.

Drugo je vzorčenje, to je zmanjšanje neprekinjenega signala na diskretni signal. Ena glavnih aplikacij je pretvorba zvočnega vala. Zvočno vzorčenje za reprodukcijo zvoka uporablja digitalne signale in modulacijo s pulzno kodo. Za ljudi je treba zajeti zvok med 20 in 20,000 50 Hz. Hitrosti vzorčenja, višje od približno 60 kHz - XNUMX kHz, človeškemu ušesu ne morejo dati več informacij. Z uporabo različnih filtrov s programsko opremo DSP in ADC-ji in DAC-ji je mogoče s to tehniko reproducirati vzorce zvoka.

Digitalna obdelava signalov se pogosto uporablja pri vsakodnevnih operacijah in je ključna pri ponovnem pridobivanju analognih signalov v digitalne signale za številne namene.

Tako lahko, kot:

DSP - Digital Signal Processing vaje

Obrazložitev Digital Signal Processing (DSP) in modulacije

Nazaj:Relejski oddajniki v različnih državah

Naprej:Razumevanje odsevov in stoječih valov v RF vezju

Pustite sporočilo

Seznam sporočilo

Komentarji Nalaganje ...