FMUSER Wirless Overfør video og lyd enklere!
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> Afrikaans
sq.fmuser.org -> albansk
ar.fmuser.org -> arabisk
hy.fmuser.org -> armensk
az.fmuser.org -> aserbajdsjansk
eu.fmuser.org -> baskisk
be.fmuser.org -> hviterussisk
bg.fmuser.org -> Bulgarian
ca.fmuser.org -> katalansk
zh-CN.fmuser.org -> Kinesisk (forenklet)
zh-TW.fmuser.org -> Kinesisk (tradisjonell)
hr.fmuser.org -> Kroatisk
cs.fmuser.org -> tsjekkisk
da.fmuser.org -> dansk
nl.fmuser.org -> Nederlandsk
et.fmuser.org -> estisk
tl.fmuser.org -> filippinsk
fi.fmuser.org -> finsk
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galisisk
ka.fmuser.org -> Georgisk
de.fmuser.org -> tysk
el.fmuser.org -> gresk
ht.fmuser.org -> haitisk kreolsk
iw.fmuser.org -> hebraisk
hi.fmuser.org -> hindi
hu.fmuser.org -> Ungarsk
is.fmuser.org -> islandsk
id.fmuser.org -> indonesisk
ga.fmuser.org -> Irsk
it.fmuser.org -> Italiensk
ja.fmuser.org -> japansk
ko.fmuser.org -> koreansk
lv.fmuser.org -> lettisk
lt.fmuser.org -> litauisk
mk.fmuser.org -> makedonsk
ms.fmuser.org -> malaysisk
mt.fmuser.org -> maltesisk
no.fmuser.org -> norsk
fa.fmuser.org -> persisk
pl.fmuser.org -> polsk
pt.fmuser.org -> portugisisk
ro.fmuser.org -> rumensk
ru.fmuser.org -> russisk
sr.fmuser.org -> serbisk
sk.fmuser.org -> Slovakisk
sl.fmuser.org -> Slovenian
es.fmuser.org -> spansk
sw.fmuser.org -> Swahili
sv.fmuser.org -> svensk
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> tyrkisk
uk.fmuser.org -> ukrainsk
ur.fmuser.org -> urdu
vi.fmuser.org -> Vietnamesisk
cy.fmuser.org -> walisisk
yi.fmuser.org -> Yiddish
Som inngangsport mellom det "virkelige verden" analoge domenet og den digitale verdenen som består av 1s og 0s, er datakonvertere et av nøkkelelementene i moderne signalbehandling. I løpet av de siste 30 årene har det dukket opp et stort antall innovative teknologier innen datakonvertering. Disse teknologiene har ikke bare økt ytelsesforbedringer og arkitektoniske fremskritt innen ulike felt, fra medisinsk bildebehandling til mobilkommunikasjon, til forbrukerlyd og -video, men har også spilt en rolle i realiseringen av nye applikasjoner. Viktig rolle.
Den kontinuerlige utvidelsen av bredbåndskommunikasjon og høyytelsesbildeapplikasjoner fremhever den spesielle betydningen av høyhastighets datakonvertering: Omformeren må kunne håndtere signaler med en båndbredde fra 10 MHz til 1 GHz. Folk oppnår disse høyere hastighetene gjennom en rekke omformerarkitekturer, hver med sine egne fordeler. Bytte frem og tilbake mellom det analoge og digitale domenet ved høye hastigheter gir også noen spesielle utfordringer for signalintegriteten - ikke bare analoge signaler, men også klokke- og datasignaler. Forståelse av disse problemene er ikke bare viktig for valg av komponenter, men påvirker også det generelle systemarkitekturvalget.
1. Raskere
I mange tekniske felt er vi vant til å knytte teknologisk fremgang med høyere hastigheter: Fra Ethernet til trådløse lokalnett til mobilnett, er essensen av datakommunikasjon kontinuerlig å øke dataoverføringshastigheten. Gjennom fremskritt i klokkehastigheter har mikroprosessorer, digitale signalprosessorer og FPGAer utviklet seg raskt. Disse enhetene drar hovedsakelig fordel av den krympende størrelsen på etsingsprosessen, noe som resulterer i raskere byttehastigheter, mindre størrelse (og lavere strømforbruk) transistorer. Disse fremskrittene har skapt et miljø der prosessorkraft og databåndbredde har vokst eksponentielt. Disse kraftige digitale motorene har gitt den samme eksponentielle veksten i signal- og databehandlingskrav: fra statiske bilder til video, til båndbredde og spektrum, enten kablet eller trådløst. En prosessor som kjører med en klokkehastighet på 100 MHz, kan være i stand til effektivt å behandle signaler med en båndbredde på 1 MHz til 10 MHz: en prosessor som kjører med en klokkehastighet på flere GHz, kan behandle signaler med en båndbredde på hundrevis av MHz.
Naturligvis vil sterkere prosessorkraft og høyere prosesseringshastighet føre til raskere datakonvertering: bredbåndssignaler utvider båndbredden (ofte når grensene for spekteret som er innstilt av fysiske eller regulerende byråer), og bildesystemer søker å øke prosesseringskapasiteten til piksler per sekund Å behandle bilder med høyere oppløsning raskere. Systemarkitekturen er innovert for å dra nytte av denne ekstremt høye prosesseringsytelsen, og det har også vært en trend med parallellbehandling, noe som kan bety behovet for flerkanalsdatakonvertere.
En annen viktig endring i arkitekturen er trenden mot multi-carrier / multi-channel, og til og med programvaredefinerte systemer. Tradisjonelle analogintensive systemer fullfører mye signalbehandlingsarbeid (filtrering, forsterkning, frekvenskonvertering) i det analoge domenet; etter tilstrekkelig forberedelse blir signalet digitalisert. Et eksempel er FM-kringkasting: Kanalbredden til en gitt stasjon er vanligvis 200 kHz, og FM-båndet varierer fra 88 MHz til 108 MHz. Den tradisjonelle mottakeren konverterer målstasjonens frekvens til en mellomfrekvens på 10.7 MHz, filtrerer ut alle andre kanaler og forsterker signalet til den beste demodulasjonsamplituden. Multibærerarkitekturen digitaliserer hele 20 MHz FM-frekvensbåndet og bruker digital prosesseringsteknologi for å velge og gjenopprette målstasjoner. Selv om multi-carrier-ordningen krever en mye mer komplisert krets, har den store systemfordeler: systemet kan gjenopprette flere stasjoner samtidig, inkludert sidebåndstasjoner. Hvis de er riktig utformet, kan multi-carrier-systemer til og med omkonfigureres gjennom programvare for å støtte nye standarder (for eksempel nye høydefinisjonsradiostasjoner tildelt i sidebånd for radio). Det endelige målet med denne tilnærmingen er å bruke en bredbånds digitizer som kan romme alle frekvensbånd og en kraftig prosessor som kan gjenopprette ethvert signal: dette er den såkalte programvaredefinerte radioen. Det er ekvivalente arkitekturer i andre felt - programvaredefinert instrumentering, programvaredefinert kamera osv. Vi kan tenke på disse som virtualiserte signalbehandlingsekvivalenter. Det som gjør fleksible arkitekturer som dette mulig, er kraftig digital prosesseringsteknologi og høyhastighets, høyytelses datakonverteringsteknologi.
2. Båndbredde og dynamisk område
Enten det er analog eller digital signalbehandling, er dens grunnleggende dimensjoner båndbredde og dynamisk område - disse to faktorene bestemmer mengden informasjon som systemet faktisk kan behandle. Innen kommunikasjonsområdet bruker Claude Shannons teori disse to dimensjonene for å beskrive de grunnleggende teoretiske grensene for mengden informasjon som en kommunikasjonskanal kan bære, men prinsippene er anvendelige på mange felt. For bildesystemer bestemmer båndbredden antall piksler som kan behandles på et gitt tidspunkt, og det dynamiske området bestemmer intensiteten eller fargeområdet mellom den mørkeste merkbare lyskilden og metningspunktet til pikslet.
Den brukbare båndbredden til datakonverteren har en grunnleggende teoretisk grense satt av Nyquist samplingsteori - for å representere eller behandle et signal med en båndbredde på F, må vi bruke en datakonverter med en driftssamplingsfrekvens på minst 2 F (Vær oppmerksom på at denne regelen gjelder alle samplingsdatasystemer - både analoge og digitale). For faktiske systemer kan en viss oversampling i stor grad forenkle systemdesignen, så en mer typisk verdi er 2.5 til 3 ganger signalbåndbredden. Som nevnt tidligere kan økende prosessorkraft forbedre systemets evne til å håndtere høyere båndbredder, og systemer som mobiltelefoner, kabelsystemer, kablet og trådløst lokalnett, bildebehandling og instrumentering beveger seg alle mot høyere båndbreddesystemer. Denne kontinuerlige økningen i båndbreddekrav krever datakonvertere med høyere samplingsfrekvenser.
Hvis båndbreddedimensjonen er intuitiv og lett å forstå, kan dimensjonen om dynamisk område være litt uklar. I signalbehandling representerer det dynamiske området fordelingsområdet mellom det største signalet som systemet kan håndtere uten metning eller klipping, og det minste signalet som systemet effektivt kan fange. Vi kan vurdere to typer dynamisk område: det konfigurerbare dynamiske området kan oppnås ved å plassere en programmerbar forsterkningsforsterker (PGA) før analog-til-digital-omformeren (ADC) med lav oppløsning (forutsatt at for et 12-bit konfigurerbart dynamisk område , på et sted en 4-biters PGA før 8-bits omformeren): Når forsterkningen er satt til en lav verdi, kan denne konfigurasjonen fange store signaler uten å overskride omformerens rekkevidde. Når signalet er for lite, kan PGA settes til høy forsterkning for å forsterke signalet over omformerens støygulv. Signalet kan være en sterk eller svak stasjon, eller det kan være en lys eller svak piksel i bildesystemet. For tradisjonelle signalbehandlingsarkitekturer som bare prøver å gjenopprette ett signal om gangen, kan dette konfigurerbare dynamiske området være veldig effektivt.
Det øyeblikkelige dynamiske området er kraftigere: I denne konfigurasjonen har systemet tilstrekkelig dynamisk område for å fange store signaler samtidig uten klipping, mens det også gjenoppretter små signaler - nå trenger vi kanskje en 14-biters omformer. Dette prinsippet er egnet for mange applikasjoner - gjenoppretter sterke eller svake radiosignaler, gjenoppretter mobiltelefonsignaler eller gjenoppretter superlyse og supermørke deler av et bilde. Mens systemet har en tendens til å bruke mer komplekse signalbehandlingsalgoritmer, vil også etterspørselen etter dynamisk område øke. I dette tilfellet kan systemet behandle flere signaler - hvis alle signalene har samme styrke og trenger å behandle dobbelt så mye signal, må du øke det dynamiske området med 3 dB (under alle andre forhold er like). Kanskje enda viktigere, som nevnt tidligere, hvis systemet trenger å håndtere både sterke og svake signaler samtidig, kan de inkrementelle kravene til dynamisk område være mye større.
3. Ulike mål på dynamisk område
I digital signalbehandling er nøkkelparameteren for dynamisk område antall bits i signalrepresentasjonen eller ordlengden: det dynamiske området til en 32-biters prosessor er mer enn for en 16-biters prosessor. Signaler som er for store vil bli klippet - dette er en svært ikke-lineær operasjon som vil ødelegge integriteten til de fleste signaler. Signaler som er for små - mindre enn 1 LSB i amplitude - vil ikke kunne oppdages og gå tapt. Denne begrensede oppløsningen kalles ofte kvantiseringsfeil, eller kvantiseringsstøy, og kan være en viktig faktor for å etablere den nedre grensen for detekterbarhet.
Kvantiseringsstøy er også en faktor i et miksesignalsystem, men det er flere faktorer som bestemmer det brukbare dynamiske området til datakonverteren, og hver faktor har sitt eget dynamiske område
Signal / støy-forhold (SNR) —— Forholdet mellom omformerens full skala og den totale støyen til frekvensbåndet. Denne støyen kan komme fra kvantiseringsstøy (som beskrevet ovenfor), termisk støy (finnes i alle reelle systemer) eller andre feiluttrykk (for eksempel jitter).
Statisk ikke-linearitet-differensiell ikke-linearitet (DNL) og integrert ikke-linearitet (INL) - et mål på den ikke-ideelle graden av DC-overføringsfunksjonen fra inngangen til utgangen til datakonverteren (DNL bestemmer vanligvis dynamikken av bildesystemområdet).
total harmonisk forvrengning-statisk og dynamisk ikke-linearitet vil produsere harmoniske, som effektivt kan skjerme andre signaler. THD begrenser vanligvis det effektive dynamiske området til et lydsystem.
Spurious Free Dynamic Range (SFDR) - Vurderer de høyeste spektralsporene i forhold til inngangssignalet, enten det er den andre eller tredje harmoniske gjennomgangen av klokken, eller til og med 60 Hz "brummende" støy. Siden spektrumtoner eller sporer kan skjerme små signaler, er SFDR en god indikator på det tilgjengelige dynamiske området i mange kommunikasjonssystemer.
Det er andre tekniske spesifikasjoner - faktisk kan hver applikasjon ha sin egen effektive metode for beskrivelse av dynamisk område. I begynnelsen er oppløsningen til datakonverteren en god proxy for det dynamiske området, men det er veldig viktig å velge de riktige tekniske spesifikasjonene når du tar en reell beslutning. Hovedprinsippet er at mer er bedre. Selv om mange systemer umiddelbart kan innse behovet for høyere signalbehandlingsbåndbredde, kan det hende at behovet for dynamisk område ikke er så intuitivt, selv om kravene er mer krevende.
Det er verdt å merke seg at selv om båndbredde og dynamisk område er de to hoveddimensjonene ved signalbehandling, er det nødvendig å vurdere den tredje dimensjonen, effektivitet: Dette hjelper oss med å svare på spørsmålet: "For å oppnå ekstra ytelse trenger jeg Hvor mye koster det koste?" Vi kan se på kostnaden fra kjøpesummen, men for datakonvertere og andre elektroniske signalbehandlingsapplikasjoner er et renere teknisk mål på kostnadene strømforbruket. Systemer med høyere ytelse - større båndbredde eller dynamisk område - har en tendens til å forbruke mer strøm. Med utviklingen av teknologi prøver vi alle å redusere strømforbruket mens vi øker båndbredden og det dynamiske området.
4. Hovedapplikasjon
Som nevnt tidligere har hver applikasjon forskjellige krav når det gjelder grunnleggende signaldimensjoner, og i en gitt applikasjon kan det være mange forskjellige ytelser. For eksempel et 1 million pixel kamera og et 10 million pixel kamera. Figur 4 viser båndbredde og dynamisk område som vanligvis kreves for noen forskjellige applikasjoner. Den øvre delen av figuren blir vanligvis referert til som høyhastighets-omformere med en samplingsfrekvens på 25 MHz og over, og som effektivt kan håndtere båndbredder på 10 MHz eller høyere.
Det skal bemerkes at applikasjonsdiagrammet ikke er statisk. Eksisterende applikasjoner kan bruke nye teknologier med høyere ytelse for å forbedre funksjonene, for eksempel HD-kameraer eller 3D-ultralydutstyr med høyere oppløsning. I tillegg vil nye applikasjoner dukke opp hvert år - en stor del av de nye applikasjonene vil være i ytterkant av ytelsesgrensen: takket være den nye kombinasjonen av høy hastighet og høy oppløsning. Som et resultat fortsetter kanten av omformerytelse å utvide seg, akkurat som krusninger i en dam.
Det bør også huskes at de fleste applikasjoner må ta hensyn til strømforbruket: For bærbare / batteridrevne applikasjoner kan strømforbruk være den viktigste tekniske begrensningen, men selv for linjedrevne systemer begynner vi å finne at signalbehandlings komponenter (analogt om det er digitalt eller ikke) strømforbruk vil til slutt begrense systemets ytelse i et gitt fysisk område
5. Teknologiske utviklingstrender og innovasjoner - hvordan oppnå ...
Gitt at disse applikasjonene fortsetter å øke ytelseskravene til høyhastighets datakonvertere, har industrien svart på dette med kontinuerlig teknologisk fremgang. Teknologien skyver avanserte høyhastighets datakonvertere fra følgende faktorer:
Prosessteknologi: Moores lov og datakonvertere - Halvlederindustriens kontinuerlige utvikling av ytelse for digital behandling er åpenbar for alle. Den viktigste drivende faktoren er den enorme fremgangen som er gjort innen wafer-prosesseringsteknologi mot finere tonehypografi. Koblingshastigheten for dype submikron CMOS-transistorer overstiger langt den for sine forgjengere, og bringer driftshastighetene til kontrollere, digitale prosessorer og FPGAer til flere GHz-trinn. Mixed-signal kretser som datakonvertere kan også dra nytte av disse fremskrittene i etsingsprosessen for å nå høyere hastigheter med vinden fra "Moores lov" - men for blandede signal kretser, dette har en pris: mer avansert etsingsprosessen har en tendens til å avta kontinuerlig. Dette betyr at signalsvinget til den analoge kretsen krymper, noe som øker vanskeligheten med å opprettholde det analoge signalet over det termiske støygulvet: høyere hastigheter oppnås på bekostning av redusert dynamisk område.
Avansert arkitektur (dette er ikke datakonverteren til den primitive tidsalderen) - Mens halvlederprosessen utvikler seg i store fremskritt, har det også de siste 20 årene vært en bølge av innovasjon innen digital bølge innen høyhastighets datakonverterer arkitektur, for å oppnå høyere effektivitet med utrolig effektivitet Båndbredden og det større dynamiske området har gitt et stort bidrag. Tradisjonelt er det en rekke arkitekturer for høyhastighets analog-til-digitale omformere, inkludert full parallell arkitektur (aske), foldearkitektur (folding), sammenflettet arkitektur (sammenflettet) og rørledningsarkitektur (rørledning), som fortsatt er veldig populær i dag. Senere ble arkitekturer som tradisjonelt ble brukt til applikasjoner med lav hastighet, også lagt til i høyhastighets applikasjonsleir, inkludert påfølgende tilnærmelsesregister (SAR) og -. Disse arkitekturen ble spesielt modifisert for applikasjoner med høy hastighet. Hver arkitektur har sine egne fordeler og ulemper: Noen applikasjoner bestemmer vanligvis den beste arkitekturen basert på disse kompromissene. For høyhastighets DAC er den foretrukne arkitekturen generelt en bryterstrømmodusstruktur, men det er mange variasjoner av denne typen struktur; hastigheten på den bytte kondensatorstrukturen øker jevnlig, og den er fortsatt veldig populær i noen innebygde høyhastighetsapplikasjoner.
Digital hjelpemetode - I løpet av årene, i tillegg til håndverk og arkitektur, har høyhastighets datakonverteringskretsteknologi også gjort strålende innovasjoner. Kalibreringsmetoden har en historie på flere tiår og spiller en viktig rolle i å kompensere for samsvar mellom integrerte kretskomponenter og forbedre kretsens dynamiske område. Kalibrering har gått utenfor omfanget av statisk feilretting, og blir i økende grad brukt til å kompensere for dynamisk ikke-linearitet, inkludert oppsettfeil og harmonisk forvrengning.
Kort fortalt har innovasjoner innen disse feltene i stor grad fremmet utviklingen av høyhastighets datakonvertering.
6. Realiser
Realiseringen av bredbåndssystemer med blandet signal krever mer enn bare å velge riktig datakonverter - disse systemene kan ha strenge krav til andre deler av signalkjeden. På samme måte er utfordringen å oppnå utmerket dynamisk område i et bredere båndbreddeområde - for å få flere signaler inn og ut av det digitale domenet, og utnytte prosessorkraften til det digitale domenet fullt ut.
—I det tradisjonelle enkeltbærersystemet er signalbehandling å eliminere unødvendige signaler så snart som mulig, og deretter forsterke målsignalet. Dette innebærer ofte selektiv filtrering og smalbåndssystemer finjustert for målsignalet. Disse finjusterte kretsene kan være veldig effektive for å oppnå gevinst, og i noen tilfeller kan frekvensplanleggingsteknikker brukes til å sikre at harmoniske eller andre spor blir ekskludert fra båndet. Bredbåndssystemer kan ikke bruke disse smalbåndsteknologiene, og å oppnå bredbåndsforsterkning i disse systemene kan møte store utfordringer.
—Det tradisjonelle CMOS-grensesnittet støtter ikke datahastigheter som er mye større enn 100 MHz — og datagrensesnittet med lav spenningsdifferensial (LVDS) kjører på 800 MHz til 1 GHz. For større datahastigheter kan vi bruke flere bussgrensesnitt, eller bruke SERDES-grensesnittet. Moderne datakonvertere bruker et SERDES-grensesnitt med en maksimal hastighet på 12.5 GSPS (se JESD204B-standard for spesifikasjoner). Flere datakanaler kan brukes til å støtte forskjellige kombinasjoner av oppløsning og hastighet i omformergrensesnittet. Grensesnittene i seg selv kan være veldig kompliserte.
—Med hensyn til kvaliteten på klokken som brukes i systemet, kan behandlingen av høyhastighetssignaler også være veldig vanskelig. Jitter / feil i tidsdomenet blir konvertert til støy eller feil i signalet, som vist i figur 5. Når man behandler signaler med en hastighet større enn 100 MHz, kan klokkejitter eller fasestøy bli en begrensende faktor i det tilgjengelige dynamiske området av omformeren. Klokker på digitalt nivå er kanskje ikke tilstrekkelig for denne typen system, og klokker med høy ytelse kan være nødvendig.
Tempoet mot bredere båndbreddesignaler og programvaredefinerte systemer akselererer, og industrien fortsetter å innovere, og innovative metoder for å bygge bedre og raskere datakonvertere dukker opp, og skyver de tre dimensjonene båndbredde, dynamisk område og energieffektivitet til en ny nivå.
|
Skriv inn e-post for å få en overraskelse
es.fmuser.org
it.fmuser.org
fr.fmuser.org
de.fmuser.org
af.fmuser.org -> Afrikaans
sq.fmuser.org -> albansk
ar.fmuser.org -> arabisk
hy.fmuser.org -> armensk
az.fmuser.org -> aserbajdsjansk
eu.fmuser.org -> baskisk
be.fmuser.org -> hviterussisk
bg.fmuser.org -> Bulgarian
ca.fmuser.org -> katalansk
zh-CN.fmuser.org -> Kinesisk (forenklet)
zh-TW.fmuser.org -> Kinesisk (tradisjonell)
hr.fmuser.org -> Kroatisk
cs.fmuser.org -> tsjekkisk
da.fmuser.org -> dansk
nl.fmuser.org -> Nederlandsk
et.fmuser.org -> estisk
tl.fmuser.org -> filippinsk
fi.fmuser.org -> finsk
fr.fmuser.org -> French
gl.fmuser.org -> galisisk
ka.fmuser.org -> Georgisk
de.fmuser.org -> tysk
el.fmuser.org -> gresk
ht.fmuser.org -> haitisk kreolsk
iw.fmuser.org -> hebraisk
hi.fmuser.org -> hindi
hu.fmuser.org -> Ungarsk
is.fmuser.org -> islandsk
id.fmuser.org -> indonesisk
ga.fmuser.org -> Irsk
it.fmuser.org -> Italiensk
ja.fmuser.org -> japansk
ko.fmuser.org -> koreansk
lv.fmuser.org -> lettisk
lt.fmuser.org -> litauisk
mk.fmuser.org -> makedonsk
ms.fmuser.org -> malaysisk
mt.fmuser.org -> maltesisk
no.fmuser.org -> norsk
fa.fmuser.org -> persisk
pl.fmuser.org -> polsk
pt.fmuser.org -> portugisisk
ro.fmuser.org -> rumensk
ru.fmuser.org -> russisk
sr.fmuser.org -> serbisk
sk.fmuser.org -> Slovakisk
sl.fmuser.org -> Slovenian
es.fmuser.org -> spansk
sw.fmuser.org -> Swahili
sv.fmuser.org -> svensk
th.fmuser.org -> Thai
tr.fmuser.org -> tyrkisk
uk.fmuser.org -> ukrainsk
ur.fmuser.org -> urdu
vi.fmuser.org -> Vietnamesisk
cy.fmuser.org -> walisisk
yi.fmuser.org -> Yiddish
FMUSER Wirless Overfør video og lyd enklere!
Kontakt
Adresse:
No.305 Room HuiLan Building No.273 Huanpu Road Guangzhou Kina 510620
Type kategori
Nyhetsbrev