FMUSER Wirless överför video och ljud enklare!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikanska
sq.fmuser.org -> albanska
ar.fmuser.org -> arabiska
hy.fmuser.org -> Armenian
az.fmuser.org -> Azerbajdzjanska
eu.fmuser.org -> Baskiska
be.fmuser.org -> vitryska
bg.fmuser.org -> Bulgariska
ca.fmuser.org -> katalanska
zh-CN.fmuser.org -> Kinesiska (förenklad)
zh-TW.fmuser.org -> Kinesiska (traditionella)
hr.fmuser.org -> kroatiska
cs.fmuser.org -> Tjeckiska
da.fmuser.org -> danska
nl.fmuser.org -> Dutch
et.fmuser.org -> estniska
tl.fmuser.org -> filippinska
fi.fmuser.org -> finska
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galiciska
ka.fmuser.org -> Georgiska
de.fmuser.org -> tyska
el.fmuser.org -> Greek
ht.fmuser.org -> Haitisk kreol
iw.fmuser.org -> hebreiska
hi.fmuser.org -> Hindi
hu.fmuser.org -> ungerska
is.fmuser.org -> isländska
id.fmuser.org -> Indonesiska
ga.fmuser.org -> Irländska
it.fmuser.org -> Italian
ja.fmuser.org -> japanska
ko.fmuser.org -> koreanska
lv.fmuser.org -> lettiska
lt.fmuser.org -> Litauiska
mk.fmuser.org -> makedonska
ms.fmuser.org -> Malajiska
mt.fmuser.org -> maltesiska
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> persiska
pl.fmuser.org -> polska
pt.fmuser.org -> portugisiska
ro.fmuser.org -> rumänska
ru.fmuser.org -> ryska
sr.fmuser.org -> serbiska
sk.fmuser.org -> Slovakiska
sl.fmuser.org -> Slovenska
es.fmuser.org -> spanska
sw.fmuser.org -> Swahili
sv.fmuser.org -> svenska
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> Turkiska
uk.fmuser.org -> ukrainska
ur.fmuser.org -> Urdu
vi.fmuser.org -> Vietnamesiskt
cy.fmuser.org -> Walesiska
yi.fmuser.org -> Jiddisch
Som porten mellan den "verkliga världen" analoga domänen och den digitala världen som består av 1s och 0s är dataomvandlare ett av nyckelelementen i modern signalbehandling. Under de senaste 30 åren har ett stort antal innovativa tekniker dykt upp inom datakonvertering. Dessa tekniker har inte bara ökat prestandaförbättringar och arkitektoniska framsteg inom olika områden, från medicinsk bildbehandling till mobilkommunikation, till konsumentljud och -video, utan också spelat en roll i förverkligandet av nya applikationer. Viktig roll.
Den kontinuerliga expansionen av bredbandskommunikation och högpresterande bildapplikationer lyfter fram den speciella betydelsen av höghastighetsdatakonvertering: Omvandlaren måste kunna hantera signaler med en bandbredd som sträcker sig från 10 MHz till 1 GHz. Människor uppnår dessa högre hastigheter genom en rad olika omvandlararkitekturer, alla med sina egna fördelar. Att växla fram och tillbaka mellan de analoga och digitala domänerna vid höga hastigheter innebär också några speciella utmaningar för signalintegriteten - inte bara analoga signaler utan också klock- och datasignaler. Att förstå dessa frågor är inte bara viktigt för komponentval utan påverkar också det övergripande valet av systemarkitektur.
1. Snabbare
Inom många tekniska områden är vi vana vid att associera tekniska framsteg med högre hastigheter: Från Ethernet till trådlösa lokala nätverk till mobila mobilnätverk är kärnan i datakommunikation att kontinuerligt öka dataöverföringshastigheten. Genom framsteg i klockfrekvenser har mikroprocessorer, digitala signalprocessorer och FPGA utvecklats snabbt. Dessa enheter drar främst nytta av krympningsstorleken på etsningsprocessen, vilket resulterar i snabbare omkopplingshastigheter, mindre storlek (och lägre strömförbrukning) transistorer. Dessa framsteg har skapat en miljö där processorkraft och databandbredd har ökat exponentiellt. Dessa kraftfulla digitala motorer har gett samma exponentiella tillväxt i signal- och databehandlingskraven: från statiska bilder till video, till bandbredd och spektrum, oavsett om de är trådbundna eller trådbundna. En processor som kör med en klockfrekvens på 100 MHz kan effektivt behandla signaler med en bandbredd på 1 MHz till 10 MHz: en processor som kör med en klockfrekvens på flera GHz kan behandla signaler med en bandbredd på hundratals MHz.
Naturligtvis kommer starkare bearbetningskraft och högre bearbetningshastighet att leda till snabbare datakonvertering: bredbandssignaler utökar sin bandbredd (når ofta gränserna för det spektrum som ställs av fysiska eller tillsynsmyndigheter) och bildsystem försöker öka bearbetningskapaciteten för pixlar per sekund Att bearbeta bilder med högre upplösning snabbare. Systemarkitekturen har innoverats för att dra nytta av denna extremt höga bearbetningsprestanda, och det har också funnits en trend med parallell bearbetning, vilket kan innebära behovet av flerkanaliga datakonverterare.
En annan viktig förändring i arkitekturen är trenden mot multibärare / flerkanaliga och till och med programvarudefinierade system. Traditionella analogintensiva system slutför mycket signalbehandlingsarbete (filtrering, förstärkning, frekvensomvandling) i den analoga domänen; efter adekvat förberedelse digitaliseras signalen. Ett exempel är FM-sändning: kanalbredden för en viss station är vanligtvis 200 kHz och FM-bandet sträcker sig från 88 MHz till 108 MHz. Den traditionella mottagaren konverterar målstationens frekvens till en mellanfrekvens på 10.7 MHz, filtrerar bort alla andra kanaler och förstärker signalen till bästa demodulationsamplitud. Multibärarkitekturen digitaliserar hela 20 MHz FM-frekvensbandet och använder digital bearbetningsteknik för att välja och återställa målstationer. Även om systemet med flera bärare kräver en mycket mer komplicerad krets har det stora systemfördelar: systemet kan återställa flera stationer samtidigt, inklusive sidobandstationer. Om de är ordentligt utformade kan flera bärarsystem till och med konfigureras om genom programvara för att stödja nya standarder (till exempel nya högupplösta radiostationer som tilldelats i radiosideband). Det slutgiltiga målet för detta tillvägagångssätt är att använda en bredbandsdigitaliserare som rymmer alla frekvensband och en kraftfull processor som kan återställa vilken signal som helst: detta är den så kallade programvarudefinierade radioen. Det finns likvärdiga arkitekturer inom andra fält-programvarudefinierad instrumentering, programvarudefinierad kamera etc. Vi kan tänka på dessa som virtualiserade signalbehandlingsekvivalenter. Det som möjliggör flexibla arkitekturer är den här kraftfulla digitala bearbetningstekniken och snabba, högpresterande datakonverteringsteknik.
2. Bandbredd och dynamiskt omfång
Oavsett om det är analog eller digital signalbehandling, dess grundläggande dimensioner är bandbredd och dynamiskt omfång - dessa två faktorer avgör mängden information som systemet faktiskt kan bearbeta. Inom kommunikationsområdet använder Claude Shannons teori dessa två dimensioner för att beskriva de grundläggande teoretiska gränserna för mängden information som en kommunikationskanal kan bära, men dess principer är tillämpliga på många områden. För bildsystem bestämmer bandbredden antalet pixlar som kan bearbetas vid en given tidpunkt, och det dynamiska området bestämmer intensiteten eller färgområdet mellan den mörkaste märkbara ljuskällan och pixelns mättnadspunkt.
Datakonverterarens användbara bandbredd har en grundläggande teoretisk gräns som anges av Nyquist-samplingsteorin - för att representera eller bearbeta en signal med en bandbredd på F måste vi använda en datakonverterare med en samplingsfrekvens på minst 2 F (Observera, denna regel gäller alla samplingsdatasystem - både analoga och digitala). För verkliga system kan en viss överprovning avsevärt förenkla systemdesignen, så ett mer typiskt värde är 2.5 till 3 gånger signalbandbredden. Som nämnts tidigare kan ökad bearbetningskraft förbättra systemets förmåga att hantera högre bandbredd, och system som mobiltelefoner, kabelsystem, trådbundna och trådlösa lokala nätverk, bildbehandling och instrumentering rör sig alla mot högre bandbreddssystem. Denna kontinuerliga ökning av bandbreddskraven kräver datakonverterare med högre samplingshastigheter.
Om dimensionen för bandbredd är intuitiv och lätt att förstå, kan dimensionen för dynamiskt omfång vara något dunkel. Vid signalbehandling representerar det dynamiska området fördelningsområdet mellan den största signalen som systemet kan hantera utan mättnad eller klippning och den minsta signal som systemet effektivt kan fånga. Vi kan överväga två typer av dynamiskt omfång: det konfigurerbara dynamiska intervallet kan uppnås genom att placera en programmerbar förstärkningsförstärkare (PGA) före lågupplöst analog-till-digital-omvandlare (ADC) (förutsatt att för ett 12-bitars konfigurerbart dynamiskt område , på en plats en 4-bitars PGA före 8-bitarsomvandlaren): När förstärkningen är inställd på ett lågt värde kan denna konfiguration fånga stora signaler utan att överskrida omriktaren för omvandlaren. När signalen är för liten kan PGA ställas in på hög förstärkning för att förstärka signalen ovanför omvandlarens brusgolv. Signalen kan vara en stark eller svag station, eller så kan den vara en ljus eller svag pixel i bildsystemet. För traditionella signalbehandlingsarkitekturer som bara försöker återställa en signal åt gången kan detta konfigurerbara dynamiska omfång vara mycket effektivt.
Det momentana dynamiska intervallet är kraftfullare: I den här konfigurationen har systemet tillräckligt dynamiskt omfång för att fånga stora signaler samtidigt utan att klippa, samtidigt som det återställer små signaler, nu kan vi behöva en 14-bitars omvandlare. Denna princip är lämplig för många applikationer - återställ starka eller svaga radiosignaler, återställ mobiltelefonsignaler eller återställ superljus och supermörka delar av en bild. Medan systemet tenderar att använda mer komplexa signalbehandlingsalgoritmer, kommer efterfrågan på dynamiskt omfång också att öka. I det här fallet kan systemet bearbeta fler signaler - om alla signaler har samma styrka och behöver bearbeta dubbelt så mycket signal måste du öka det dynamiska området med 3 dB (under alla andra förhållanden lika). Kanske viktigare, som nämnts tidigare, om systemet behöver hantera både starka och svaga signaler samtidigt, kan de inkrementella kraven för dynamiskt omfång vara mycket större.
3. Olika mått på dynamiskt omfång
Vid digital signalbehandling är nyckelparametern för dynamiskt omfång antalet bitar i signalrepresentationen eller ordlängden: dynamikområdet för en 32-bitars processor är mer än för en 16-bitars processor. Signaler som är för stora kommer att klippas ut - detta är en mycket icke-linjär operation som förstör integriteten hos de flesta signaler. Signaler som är för små - mindre än 1 LSB i amplitud - kommer att upptäckas och gå förlorade. Denna begränsade upplösning kallas ofta kvantiseringsfel eller kvantiseringsbrus och kan vara en viktig faktor för att fastställa den nedre gränsen för detekterbarhet.
Kvantiseringsbrus är också en faktor i ett blandat signalsystem, men det finns flera faktorer som bestämmer det omvandlingsbara dynamiska området för varje omvandlare, och varje faktor har sitt eget dynamiska omfång
Signal-brus-förhållande (SNR) —— Förhållandet mellan omvandlarens fulla skala och det totala bruset i frekvensbandet. Detta brus kan komma från kvantiseringsbrus (som beskrivs ovan), termiskt brus (finns i alla verkliga system) eller andra feltermer (som jitter).
Statisk icke-linjäritet-differentiell icke-linjäritet (DNL) och integrerad icke-linjäritet (INL) - ett mått på den icke-idealiska graden av DC-överföringsfunktionen från ingången till dataomvandlarens utgång (DNL bestämmer vanligtvis dynamiken av bildsystemets sortiment).
total harmonisk distorsion-statisk och dynamisk icke-linjäritet kommer att producera övertoner, som effektivt kan skydda andra signaler. THD begränsar vanligtvis det effektiva dynamiska området för ett ljudsystem.
Spurious Free Dynamic Range (SFDR) - Med tanke på de högsta spektrala sporrarna i förhållande till insignalen, oavsett om det är det andra eller tredje harmoniska klockgenomströmningen eller till och med 60 Hz "brummande" brus. Eftersom spektrumtoner eller sporrar kan skydda små signaler är SFDR en bra indikator på tillgängligt dynamiskt omfång i många kommunikationssystem.
Det finns andra tekniska specifikationer - i själva verket kan varje applikation ha sin egen effektiva metod för beskrivning av dynamiskt omfång. I början är datakonverterarens upplösning en bra proxy för dess dynamiska omfång, men det är mycket viktigt att välja rätt tekniska specifikationer när man fattar ett verkligt beslut. Nyckelprincipen är att mer är bättre. Även om många system omedelbart kan inse behovet av högre signalbehandlingsbandbredd, är behovet av dynamiskt omfång kanske inte så intuitivt, även om kraven är mer krävande.
Det är värt att notera att även om bandbredd och dynamiskt omfång är de två huvuddimensionerna för signalbehandling är det nödvändigt att överväga den tredje dimensionen, effektivitet: Detta hjälper oss att svara på frågan: "För att uppnå ytterligare prestanda behöver jag Hur mycket kostar det kosta?" Vi kan titta på kostnaden från inköpspriset, men för datakonverterare och andra applikationer för elektronisk signalbehandling är ett renare tekniskt mått på kostnaden energiförbrukningen. Högpresterande system - större bandbredd eller dynamiskt omfång - tenderar att förbruka mer kraft. Med teknikutvecklingen försöker vi alla minska energiförbrukningen samtidigt som vi ökar bandbredd och dynamiskt omfång.
4. Huvudansökan
Som nämnts tidigare har varje applikation olika krav när det gäller grundläggande signaldimensioner, och i en given applikation kan det finnas många olika prestanda. Till exempel en 1 miljon pixelkamera och en 10 miljon pixelkamera. Figur 4 visar bandbredd och dynamiskt intervall som vanligtvis krävs för vissa olika applikationer. Den övre delen av figuren kallas vanligtvis höghastighetsomvandlare med en samplingsfrekvens på 25 MHz och högre kan effektivt hantera bandbredder på 10 MHz eller högre.
Det bör noteras att applikationsschemat inte är statiskt. Befintliga applikationer kan använda nya teknologier med högre prestanda för att förbättra sina funktioner, till exempel HD-kameror eller 3D-ultraljudutrustning med högre upplösning. Dessutom kommer nya applikationer att dyka upp varje år - en stor del av de nya applikationerna kommer att ligga i ytterkanten av prestandagränsen: tack vare den nya kombinationen av hög hastighet och hög upplösning. Som ett resultat fortsätter kanten av omvandlarprestanda att expandera, precis som krusningar i en damm.
Det bör också komma ihåg att de flesta applikationer måste vara uppmärksamma på energiförbrukningen: för bärbara / batteridrivna applikationer kan strömförbrukning vara den viktigaste tekniska begränsningen, men även för linjedrivna system börjar vi upptäcka att signalbehandlingskomponenter (analog Oavsett om det är digitalt eller inte) kommer strömförbrukningen så småningom att begränsa systemets prestanda i ett givet fysiskt område
5. Trender och innovationer för teknisk utveckling - hur man uppnår ...
Med tanke på att dessa applikationer fortsätter att öka prestandakraven för höghastighetsdatakonverterare har branschen svarat på detta med kontinuerlig teknisk utveckling. Tekniken driver avancerade höghastighetsdatakonverterare från följande faktorer:
Processteknik: Moores lag och datakonverterare - Halvledarindustrins kontinuerliga framsteg inom digital bearbetningsprestanda är uppenbart för alla. Den huvudsakliga drivande faktorn är de enorma framsteg som gjorts inom waferbearbetningsteknik mot finare tonhöjd litografiprocesser. Omkopplingshastigheten för djupa submikron-CMOS-transistorer överstiger långt den för sina föregångare, vilket innebär att klockfrekvensen för styrenheter, digitala processorer och FPGA: er till flera GHz-steg. Blandade signalkretsar som datakonverterare kan också dra nytta av dessa framsteg i etsningsprocessen för att nå högre hastigheter av vinden från "Moores lag" - men för kretsar med blandade signaler har detta ett pris: mer avancerad Strömförsörjning etsningsprocessens spänning har en tendens att minska kontinuerligt. Detta betyder att den analoga kretsens signalsvängning krymper, vilket ökar svårigheten att upprätthålla den analoga signalen ovanför det termiska brusgolvet: högre hastigheter uppnås på bekostnad av minskat dynamiskt omfång.
Avancerad arkitektur (detta är inte den primitiva tidsåldersomvandlaren) - Medan halvledarprocessen utvecklas i stora framsteg har det under de senaste 20 åren också skett en våg av digital våginnovation inom höghastighetsdatakonverteraren arkitektur för att uppnå högre effektivitet med fantastisk effektivitet Bandbredden och det större dynamiska området har bidragit mycket. Traditionellt finns det en mängd olika arkitekturer för höghastighetsanalog till digitalomvandlare, inklusive helt parallell arkitektur (ask), vikningsarkitektur (vikning), sammanflätad arkitektur (sammanflätad) och rörledningsarkitektur (pipeline), som fortfarande är mycket populär idag. Senare lades även arkitekturer som traditionellt används för applikationer med låg hastighet till höghastighetsapplikationslägret, inklusive successiva approximationsregister (SAR) och -. Dessa arkitekturer modifierades specifikt för höghastighetsapplikationer. Varje arkitektur har sina egna fördelar och nackdelar: vissa applikationer bestämmer i allmänhet den bästa arkitekturen baserat på dessa avvägningar. För höghastighets-DAC: er är den föredragna arkitekturen i allmänhet en omkopplad strömlägesstruktur, men det finns många variationer av denna typ av struktur; hastigheten på den omkopplade kondensatorstrukturen ökar stadigt, och den är fortfarande mycket populär i vissa inbäddade höghastighetsapplikationer.
Digital hjälpmetod - Genom åren, förutom hantverk och arkitektur, har höghastighetsdatakonverterarkrets också gjort lysande innovationer. Kalibreringsmetoden har varit historisk i decennier och spelar en viktig roll för att kompensera felparningen mellan integrerade kretskomponenter och förbättra kretsens dynamiska område. Kalibrering har gått utanför omfattningen av statisk felkorrigering och används alltmer för att kompensera för dynamisk olinjäritet, inklusive installationsfel och harmonisk distorsion.
Kort sagt, innovationer inom dessa områden har främjat utvecklingen av höghastighetsdatakonvertering.
6. Inse
Förverkligandet av bredbandssystem med blandade signaler kräver mer än bara att välja rätt datakonverterare - dessa system kan ha stränga krav på andra delar av signalkedjan. På samma sätt är utmaningen att uppnå utmärkt dynamiskt omfång inom ett bredare bandbredd - för att få fler signaler in och ut ur den digitala domänen, och utnyttja den digitala domänens processorkraft fullt ut.
—I det traditionella enkelbärarsystemet är signalkonditionering att eliminera onödiga signaler så snart som möjligt och förstärka målsignalen. Detta innebär ofta selektiv filtrering och smalbandssystem finjusterade för målsignalen. Dessa finjusterade kretsar kan vara mycket effektiva för att uppnå förstärkning, och i vissa fall kan frekvensplaneringstekniker användas för att säkerställa att övertoner eller andra sporrar utesluts från bandet. Bredbandssystem kan inte använda dessa smalbandsteknologier, och att uppnå bredbandsförstärkning i dessa system kan möta stora utmaningar.
—Det traditionella CMOS-gränssnittet stöder inte datahastigheter som är mycket större än 100 MHz — och LVDS-datagränssnittet med låg spänning går på 800 MHz till 1 GHz. För större datahastigheter kan vi använda flera bussgränssnitt eller använda SERDES-gränssnittet. Moderna datakonverterare använder ett SERDES-gränssnitt med en maximal hastighet på 12.5 GSPS (se JESD204B-standarden för specifikationer) - flera datakanaler kan användas för att stödja olika kombinationer av upplösning och hastighet i omvandlargränssnittet. Gränssnitten i sig kan vara mycket komplicerade.
—Med avseende på kvaliteten på klockan som används i systemet kan behandlingen av höghastighetssignaler också vara mycket svår. Jitter / fel i tidsdomänen omvandlas till brus eller fel i signalen, som visas i figur 5. Vid bearbetning av signaler med en hastighet större än 100 MHz kan klockjitter eller fasbrus bli en begränsande faktor i det tillgängliga dynamiska området av omvandlaren. Digitala klockor kanske inte är tillräckliga för denna typ av system och högpresterande klockor kan krävas.
Takten mot bredare bandbreddssignaler och programvarudefinierade system accelererar, och industrin fortsätter att förnya sig, och innovativa metoder för att bygga bättre och snabbare datakonverterare växer fram och driver de tre dimensionerna bandbredd, dynamiskt omfång och energieffektivitet till en ny nivå.
|
Ange e-post för att få en överraskning
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> afrikanska
sq.fmuser.org -> albanska
ar.fmuser.org -> arabiska
hy.fmuser.org -> Armenian
az.fmuser.org -> Azerbajdzjanska
eu.fmuser.org -> Baskiska
be.fmuser.org -> vitryska
bg.fmuser.org -> Bulgariska
ca.fmuser.org -> katalanska
zh-CN.fmuser.org -> Kinesiska (förenklad)
zh-TW.fmuser.org -> Kinesiska (traditionella)
hr.fmuser.org -> kroatiska
cs.fmuser.org -> Tjeckiska
da.fmuser.org -> danska
nl.fmuser.org -> Dutch
et.fmuser.org -> estniska
tl.fmuser.org -> filippinska
fi.fmuser.org -> finska
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galiciska
ka.fmuser.org -> Georgiska
de.fmuser.org -> tyska
el.fmuser.org -> Greek
ht.fmuser.org -> Haitisk kreol
iw.fmuser.org -> hebreiska
hi.fmuser.org -> Hindi
hu.fmuser.org -> ungerska
is.fmuser.org -> isländska
id.fmuser.org -> Indonesiska
ga.fmuser.org -> Irländska
it.fmuser.org -> Italian
ja.fmuser.org -> japanska
ko.fmuser.org -> koreanska
lv.fmuser.org -> lettiska
lt.fmuser.org -> Litauiska
mk.fmuser.org -> makedonska
ms.fmuser.org -> Malajiska
mt.fmuser.org -> maltesiska
no.fmuser.org -> Norwegian
fa.fmuser.org -> persiska
pl.fmuser.org -> polska
pt.fmuser.org -> portugisiska
ro.fmuser.org -> rumänska
ru.fmuser.org -> ryska
sr.fmuser.org -> serbiska
sk.fmuser.org -> Slovakiska
sl.fmuser.org -> Slovenska
es.fmuser.org -> spanska
sw.fmuser.org -> Swahili
sv.fmuser.org -> svenska
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> Turkiska
uk.fmuser.org -> ukrainska
ur.fmuser.org -> Urdu
vi.fmuser.org -> Vietnamesiskt
cy.fmuser.org -> Walesiska
yi.fmuser.org -> Jiddisch
FMUSER Wirless överför video och ljud enklare!
Kontakta oss
Adress:
No.305 Room HuiLan Building No.273 Huanpu Road Guangzhou Kina 510620
Kategorier
Nyhetsbrev