Дослідження ефективності використанні ДІКМ при передачі сигналів звукомовлення

Аналогічним чином розраховується потужність для  мікросхеми ОП AD8048: 

. 

Потужність  для експандера розраховується за тим  же виразом: 

       .  

Далі  розраховується потужність для перетворювача  коду:  

. 

Розрахунок  потужності формувача імпульсів  проводиться за виразом (4.3): 

       .  

Сумарна потужність декодера розраховується за виразом:  

                     (3.12) 

Тобто, за формулою (4.4):    

 
 

    Таким чином, проаналізувавши отримані розрахунки, можна стверджувати, що отримана потужність декодера є допустимою для даної  системи, що означає, що він придатний  до використання в ній. 
 

    3.2.8 Розрахунок часового балансу 

    Для нормальної роботи декодера необхідно, щоб сумарний час затримки всіх його цифрових елементів був меншим за тривалість одного такту. Тобто, повинно  виконуватись співвідношення: 

     ,                  (3.13) 

    де    – тривалість утворення АІМ сигналу. Вона рівна половині періоду дискретизації, тобто розраховується за виразом: 

                                               (3.14) 

    Таким чином, за виразом (4.6):  

    

 

      Використовуючи довідникові дані, можна записати, що  τ_зЦАП= 6,25 нс,   τ_зрег = 1,5 нс, τ_зексп = 1,6 нс, τ_пк=10 нс, τ_фі=10 нс.

    Тобто, за виразом (4.5): 

 

       Отже, за отриманими результатами можна зробити висновок, що обрані елементи задовольняють поставленим вимогам і система є цілком дієздатною. 
 
 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ 

      4.1 Моделювання кодера АДІКМ 

    Для моделювання кодера АДІКМ необхідно визначитись із системою моделювання, у якій буде проводитись моделювання заданого пристрою.

    На  сьогоднішній день існує багато систем для модулювання. Це такі, як Electronics Workbench, Circuit Master, Microcap Evaluation, MatLab, Orcad та інші. Кожна із цих програм направлена на різнобічний аналіз електронних схем, має свій специфічний інтерфейс, точність аналізу тощо. Серед такого різноманіття програм необхідно обрати таку, що буде простою у використанні для збору схеми, швидко та точно обраховувати необхідні дані, невисокі вимоги до ЕОМ. Зваживши всі необхідні вимоги, обирається одна із найпростіших програм для моделювання Electronics Workbench 5.12. Дана програма характеризується зручним інтерфейсом і практичною справкою. Єдиним недоліком цієї моделюючої програми є те, що схемотехнічна база в ній є закордонною, і дуже часто необхідних вітчизняних аналогів елементів немає.

   Досліджувана схема кодера АДІКМ з відповідними параметрами наведена на рисунку 4.1. 

    Рисунок 4.1 – Досліджувана схема кодера АДІКМ 

    Необхідно дослідити, що буде на виході АЦП. На вхід суматора подається сигнал з частотою 0,03 кГц. На виході АЦП має бути двійковий сигнал. Відомо, що при ДІКМ кодується не значення відліків сигналу, а різниця сусідніх відліків, тому квантування і кодування різниці дозволяє зменшити число рівнів квантування різниць відліків в порівнянні з необхідним числом рівнів при квантуванні самих відліків. Досліджується зміна сигналу при його кодуванні у АЦП.

    На  вхід кодера подається синусоїдальний сигнал (рис. 4.2).

    

    

     

    Рисунок 4.2 – Синусоїдальний сигнал на вході кодера АДІКМ 

    У параметрах генератора тактових імпульсів  задається частота дискретизаціїї для АЦП – 15 кГц. В результаті синусоїдальний сигнал, що потрапляє на вхід кодера АДІКМ, закодовується у кодову послідовність,що змінюється залежно від зміни вхідного сигналу (рис. 5.3).

      

     

Рисунок 4.3 – Закодована послідовність на виході АЦП 
 

    На  рисунку4.4 зображений сигнал на виході кодера АДІКМ. 

    

Рисунок 4.4 – Сигнал на виході кодера АДІКМ 

    З рисунку 4.4 видно, що на виході кодера отримано сигнал, який майже відповідає сигналу, що потрапляв на вхід системи. Отже, система побудована правильно. Модельований ФНЧ задовільно відфільтровує зайві високочастотні складові сигналу.

    За  отриманим сигналом визначається коефіцієнт нелінійних спотворень за формулою: 

                                           ,                                 (4.1) 

   де  - амплітуда основної гармоніки;

        … - амплітуди паразитних гармонік.

   Спектри сигналів є нормованими, тому у формули  підставляються нормовані значення амплітуд. Після підстановки значень  можна отримати: 

   

. 

     Розраховується коефіцієнт гармонік за формулою [15]: 

                                                  ,                                      (4.2) 

   Після підстановки числових значень можна отримати: 

   

. 

    Отже, паразитні складові вносять 2,5% спотворень. Ці спотворення можна пояснити пульсаціями ФНЧ у смузі пропускання, та спотвореннями при перетвореннях сигналів.

    Динамічний діапазон сигналу визначається за формулою: 

,                                             (4.3) 

де  - сумарна напруга шумів.

    Підставивши значення, отримаємо: 

 
 

    Отже, можна сказати, що розраховане значення динамічного діапазону приблизно відповідає заданому у ТЗ.

    Для оцінки якості фільтрації проводиться  вимірювання АЧХ фільтра. Вона наведена на рисунку 4.5. 

       

   Рисунок 4.5 – АЧХ фільтра Чебишева другого порядку 
 
 

     Таким чином в результаті моделювання було підтверджено правильність розрахунків. Хоча комп’ютерні моделі мають в значній мірі ідеалізовані параметри і не враховують багатьох чинників, але їх використання дозволяє проводити моделювання основних, найважливіших параметрів. В процесі моделювання було вияснено при перетворенні сигналу з аналогового в цифровий в сигнал вносяться незначні спотворення. ФНЧ відфільтровує гармоніки які мають частоту вищу ніж частота зрізу фільтра. 
 

      4.2 Моделювання декодера 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВИСНОВКИ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Перелік посилань

1. Жураковський Ю.П., Назаров В.Д. Каналы связи. Учебник для вузов. – К.: Высшая школа, 1985. – 232 с.
2. Дворецкий И.М.  Цифровая передача сигналов звукового вещания. – М.: Радио и связь, 1987. – 192 с.
3. Скалин Ю.В., Бернштейн А.Г. Цифровые системы передачи. Учебное пособие для техникумов. – М.: Радио и связь, 1988г. – 272 с.
4. Бортник Г.Г. Системи передавання в електрозв’язку. Курсове проектування. Вінниця: ВНТУ, 2007. – 128 с.
5. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов. – М.: Новое знание, 2002. – 784с.
6. Бортник Г.Г. Системи передаваня в електрозв’язку. Навчальний посібник. Вінниця: ВНТУ, 2006. -138 с.
7. Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи. Учебное пособие для вузов.– М.: Радио и связь, 1985. – 253 c.
8. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь,1982. – 216 с.
9. Волощук Ю.П. Сигнали та процеси у радіотехніці. Підручник для вузів. Том 2. – Харків: КСМІТ, 2003. – 444 с.
10. http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_11_2.htm
11. Якубовский С. В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 496 с.
12. http://sterr.narod.ru/sprav/intic/10.html
13. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник-  Москва: Радио и связь, 1987. – 352 с.
14. http://www.potok.vitebsk.by/links/assortiment.htm
15. http://www.inp.nsk.su/~kozak/ttl/ttlh83.htm