Выбор АЦП для цифрового радиоприемника | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Женатов Б. Д., Аверченко А. П., Астапенко Д. В. Выбор АЦП для цифрового радиоприемника [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2015 г.). — Пермь: Зебра, 2015. — С. 43-46. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/125/7790/ (дата обращения: 13.12.2018).

Сегодня цифровые технологии получили очень широкое распространение, они применяются в таких областях, как средства связи и телекоммуникаций, различные радиотехнические системы и измерительная техника. Применение цифровых технологий обеспечивает доступ к большому объему информации, т. к. способ передачи данных с их помощью более простой и быстрый. Информационные и коммуникационные возможности становятся повсеместными.

Вследствие того, что аналоговые радиосистемы совершенствуются со времен изобретения радио, сейчас они достигли определенных максимумов в инновационной сфере. Однако с появлением цифровых платформ, наступила новая эра в радиотехнологиях.

В цифровых радиоприемниках по сравнению с аналоговыми более точная настройка частоты, что позволяет снизить уровень помех, и тем самым улучшить качество приема.

Реализация цифрового радиоприемника может быть осуществлена в соответствии со структурной схемой, представленной на рисунке 1.

Рис/ 1. Структурная схема цифрового радиоприемника

 

Основой радиоприемника может стать ПЛИС Cyclone IV производства компании Altera, установленная на отладочной плате Terasic DE2–115. На ПЛИС будет происходить фильтрация, выполненная математическим путем, перенос спектра, детектирование. Далее сигнал передается на ЦАП и соответственно на звуковоспроизводящее устройство. Также на ПЛИС будет реализовано управление, что позволит задать частоту.

Так как сигнал с антенны поступает в аналоговом виде, то используется АЦП, для его преобразования в цифровой формат [1].

Как и любое другое электронное средство, АЦП обладает некоторыми характеристиками. Одной из таких является количество разрядов (разрядность), характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. Для цифрового радиоприемника достаточно 12 бит, что позволит выдать 4096 дискретных значений.

Частота дискретизации (быстродействие) определяет, сколько выборок в секунду будет производиться при оцифровке. Чем выше частота дискретизации, тем лучше затем удастся на основании цифровой формы звука восстановить аналоговый сигнал. Возьмем это значение в пределах 40–65MSPS.

Отношение СИГНАЛ/ШУМ:

,

где - среднеквадратичное значение амплитуды. Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы. Для идеального АЦП разрядностью 12 бит отношение СИГНАЛ/ШУМ составляет 74 дБ [2].

Итак, для создания цифрового радиоприемника были выбраны следующие характеристики АЦП: разрядность 12 бит, быстродействие 40–65MSPS, и отношение СИГНАЛ/ШУМ, максимально приближенное к 74 дБ.

Ведущими производителями АЦП являются компании: Texas Instrument, Linear Technology, Analog Devices, Maxim Integrated Products.

По выбранным критериям были отобраны АЦП, а также определена их стоимость (наличие) на российском рынке:

Таблица 1

АЦП различных производителей и их стоимость на российском рынке

 

По соотношению параметры/цена, было выбрано АЦП ADC12040 [3], типовая схема включения которого представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Типовая схема включения ADC12040

 

ADC12040 — монолитный КМОП, преобразующий аналоговые входные сигналы в 12-битный цифровой код со скоростью 40 миллионов выборок в секунду (40 MSPS) [4]. Этот преобразователь использует дифференцирование, конвейерную архитектуру с цифровой коррекцией ошибок и схему выборки и хранения на чипе, чтобы минимизировать размер кристалла и энергопотребление, обеспечив тем самым динамические характеристики (Рис.3). Устройство работает от 5V, и потребляет всего 340 мВт при 40 MSPS. Микросхема доступна в 32-выводном LQFP корпусе и работает в диапазоне температур от -40 ° C до + 85 °.

Рис. 3. Передаточная характеристика

 

Дифференциальные входы обеспечивают равный симметричный размах от  до . Для оптимальной производительности рекомендуется использовать дифференциальный режим.

Сигнал CLK используется для тактирования внутренней цифровой схемы ADC12040. Если частота CLK слишком низкая, заряд внутренних конденсаторов рассеивается, и выходные данные ухудшаются. Это ограничивает минимальный уровень дискретизации до 100 kSPS.

ADC12040 преобразует сигналы постоянно, однако когда на вход  подается «логическая единица», выходные контакты переводятся в высокоимпедансное состояние и чтение информации невозможно. При подаче «логического ноля» выходы находятся в активном состоянии.

Когда на вход PD подается «логическая единица» ADC12040 переходит в режим отключения, потребляемая мощность при этом составляет 70 мВт и выходные контакты не определены.

 

Литература:

 

1.      Токхейм, Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. / Р. Токхейм — М.: Мир, 1998. — 392 с.

2.      Walden, R. H. Analog-to-Digital Converter Survey and Analysis / R. H. Walden // IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS. — 1999. — № 7. — C. 539–550.

3.      Чип и Дип [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.chipdip.ru/product1/8656611608 — (25.03.15).

4.      Texas Instruments [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ti.com/product/adc12040 — (25.03.15).

Основные термины (генерируются автоматически): CLK, MSPS, сигнал, цифровой радиоприемник, LQFP, российский рынок, структурная схема, типовая схема включения, частота дискретизации.

Похожие статьи

Разработка формирователя сигнала высокоскоростной...

Рис.3. Типовая схема включения. Если исключить из обвязки ИМС проходные конденсаторы и задействовать внутренний генератор, то можно добиться передачи сигнала с

Эти системы используют широкие полосы частот для передачи сигналов большого...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Выбор АЦП для цифрового радиоприемника | Статья в сборнике... Чем выше частота дискретизации, тем лучше затем удастся на основании цифровой формы звука восстановить аналоговый сигнал. Возьмем это значение в пределах 40–65MSPS.

Формирование и обработка OFDM сигналов | Статья в журнале...

Рис. 2. Структурная схема приёмника OFDM сигналов.

Схема канального кодирования, изображенная на рис. 3, является типовой для систем связи 4-го поколения LTE и WiMAX, а также для современного семейства стандартов цифрового телевидения DVB.

DC-DC преобразователь на базе MP1484EN | Статья в журнале...

В настоящее время на просторах радио рынков можно встретить различные импульсные преобразователи.

Типовая схема включения MP1484EN показана на рисунке 2.

- включение/выключение выходных каналов по требованию. Рис. 1. Блок-схема цифрового...

Аналоговый и цифровой сигналы | Статья в журнале...

Напротив, цифровой сигнала подразумевает дискретность значений параметров системы, проявляющуюся, например, в высвечивании

Аналого-цифровое преобразование включает в себя: – Дискретизацию исходных аналоговых данных по времени, то есть происходит выборка...

Анализ методов синхронизации устройств с источником...

В статье автор анализирует возможные схемы синхронизации источника цифрового сигнала и выносного блока цифро-аналогового преобразования. Рассмотрен вопрос синхронизации устройств с различающимися частотами дискретизации.

Широкополосная приемная система станции РЭБ

Рис. 2. Структурная схема многоканального приемника [1]. В матричном приемнике (рис. 3) входной сигнал

- работа каждого гетеродина на два смесителя (количество гетеродинов уменьшается в два раза по сравнению с типовой схемой включения, в результате чего...

Измеритель коэффициента стоячей волны | Статья в журнале...

Ниже представлена структурная схема устройства (см. рис. 1). Блоки схемы

Применяется микросхема процессора цифровой обработки сигналов с ОЗУ 12 Мбит и тактовой частотой 500 МГц К1967ВЦ3ТК.

Генератор сигналов произвольной формы на микроконтроллере...

Как известно, типовой МК выполнен на одном кристалле и содержит процессор, периферийные устройства, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и/или ПЗУ

Рис. 1. Структурная схема генератора сигналов.

Рис. 1. Блок-схема цифрового преобразователя напряжения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Разработка формирователя сигнала высокоскоростной...

Рис.3. Типовая схема включения. Если исключить из обвязки ИМС проходные конденсаторы и задействовать внутренний генератор, то можно добиться передачи сигнала с

Эти системы используют широкие полосы частот для передачи сигналов большого...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Выбор АЦП для цифрового радиоприемника | Статья в сборнике... Чем выше частота дискретизации, тем лучше затем удастся на основании цифровой формы звука восстановить аналоговый сигнал. Возьмем это значение в пределах 40–65MSPS.

Формирование и обработка OFDM сигналов | Статья в журнале...

Рис. 2. Структурная схема приёмника OFDM сигналов.

Схема канального кодирования, изображенная на рис. 3, является типовой для систем связи 4-го поколения LTE и WiMAX, а также для современного семейства стандартов цифрового телевидения DVB.

DC-DC преобразователь на базе MP1484EN | Статья в журнале...

В настоящее время на просторах радио рынков можно встретить различные импульсные преобразователи.

Типовая схема включения MP1484EN показана на рисунке 2.

- включение/выключение выходных каналов по требованию. Рис. 1. Блок-схема цифрового...

Аналоговый и цифровой сигналы | Статья в журнале...

Напротив, цифровой сигнала подразумевает дискретность значений параметров системы, проявляющуюся, например, в высвечивании

Аналого-цифровое преобразование включает в себя: – Дискретизацию исходных аналоговых данных по времени, то есть происходит выборка...

Анализ методов синхронизации устройств с источником...

В статье автор анализирует возможные схемы синхронизации источника цифрового сигнала и выносного блока цифро-аналогового преобразования. Рассмотрен вопрос синхронизации устройств с различающимися частотами дискретизации.

Широкополосная приемная система станции РЭБ

Рис. 2. Структурная схема многоканального приемника [1]. В матричном приемнике (рис. 3) входной сигнал

- работа каждого гетеродина на два смесителя (количество гетеродинов уменьшается в два раза по сравнению с типовой схемой включения, в результате чего...

Измеритель коэффициента стоячей волны | Статья в журнале...

Ниже представлена структурная схема устройства (см. рис. 1). Блоки схемы

Применяется микросхема процессора цифровой обработки сигналов с ОЗУ 12 Мбит и тактовой частотой 500 МГц К1967ВЦ3ТК.

Генератор сигналов произвольной формы на микроконтроллере...

Как известно, типовой МК выполнен на одном кристалле и содержит процессор, периферийные устройства, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и/или ПЗУ

Рис. 1. Структурная схема генератора сигналов.

Рис. 1. Блок-схема цифрового преобразователя напряжения.

Задать вопрос