Centrad GF266 Manuel D'instructions page 37

Das solchermaßen in den beiden Dimensionen Zeit und Amplitude «unterteilte» Signal kann mit einem Mosaikbild
verglichen werden. Wenn die Elementarstücke bei einem gewissen Abstand des Beobachters hinreichend klein sind,
so nimmt dieser nur das Bild, nicht die Unterteilungen, wahr.
Überträgt man dieses visuelle Beispiel in das Gebiet der Audio-Wahrnehmung, so kann ein geübtes menschliches
Ohr (Musikliebhaber, Musiker) ein rein analoges Signal von einem Signal, das mit weniger als 100 000 Niveaus codiert
ist, unterscheiden. Man sieht somit, dass Audio-CDs mit einer Codierung auf 64 000 Bits, die auf Grund ihrer
verblüffenden Dynamik-Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Schallplatten als revolutionär erschienen, von
vielen Musikliebhabern nicht nur aus Nostalgie-Gründen abgelehnt worden waren. Seitdem wurden neue leistungsstärkere
Formate entwickelt, wie SACD und andere.
Die digitalen Informationen können auf verschiedene Weise übermittelt werden:
- Parallel: auf mehreren Drähten (Abb. 2)
- Seriell: nacheinander auf einem einzigen Draht (Abb. 3)
Das digitalisierte Signal kann vergleichbaren Verarbeitungen wie Analogsignale unterworfen werden (Filter,
Verstärkungssteuerung, usw.). Hierzu werden spezielle, als DSP ( Digital Signal Processor ) bezeichnete Schaltungen
verwendet.
Abb. 2 Abb. 3
Die digitale Form erleichtert auch die Archivierung der Daten, das heißt ihre Speicherung auf Datenträgern (Festplatten,
CDs, DVDs, usw.). In analoger Form aufgezeichnete Daten verschlechtern sich immer mit der Zeit. Hingegen kann
eine digitale Information immer wahrgenommen und vollständig regeneriert werden, solange ihre Signale nicht unter
die Wahrnehmungsschwelle (sichere Erkennung der Niveaus 1 und 0) abgesunken ist.
Digital-Analog-Umsetzung
Diese Umwandlung erfolgt im allgemeinen in zwei Schritten. Es wird zunächst zu jedem Taktschritt des in einer gewissen
Taktfolge eintreffenden Signals eine dem zugehörigen Zahlenwert entsprechende Amplitudenspannung geschaffen
(die Taktlänge wird auch als Abtastperiode bezeichnet). Das erhaltene Signal ist noch treppenförmig. In einem zweiten
Schritt wird dieses Signal dann mit einem geeigneten Tiefpassfilter geglättet, um ihm eine dem ursprünglichen Signal
entsprechende kontinuierliche Änderung zu verleihen.
Beschreibung der Signal-Digitalsynthese
Die direkte Digitalsynthese (DDS) funktioniert nach ähnlichen Prinzipien wie eine Audio-CD. Auf letzterer sind die dem
Musiksignal entsprechenden Werte fest im Datenträger aufgezeichnet Sie müssen mit einer gewissen Geschwindigkeit
gelesen werden, um den Analog-Digital-Umsetzer in richtigem Takt wie bei einer direkten Übertragung zu versorgen,
um die ursprüngliche Meldung wieder herzustellen.
Was den hier beschriebenen Funktionsgenerator betrifft, so liefert dieser immer ein periodisches Signal, das heißt,
dieses Signal wird laufend in genau gleicher Form wiederholt.
Das Prinzip der direkten Digitalsynthese beruht auf der Speicherung aller einer Periode des Signals entsprechenden
Abtastungen in einem ROM-Speicher (Read Only Memory) und deren anschließende Wiedergabe in einer fortgesetzt
wiederholt ausgeführten Schleife.
Arbeitsweise des DDS-Verfahrens im Einzelnen: (siehe Prinzip-Schaltung Nr.1)
Dieses System hat die Aufgabe, ein vorgegebenes periodisches Signal über einen weiten Frequenzbereich zu liefern.
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um ein Sinussignal.
Es werden zunächst alle Amplitudenwerte einer Periode in einem speziellen, als LUT (Look Up Table) bezeichneten
ROM-Speicher aufgezeichnet. Es genügt dann zum Erzeugen der Sinuskurve, diesen Speicher kontinuierlich mit einer
Taktfrequenz (FMCLK) zu durchlaufen:
Die am Ausgang des ROM-Speichers erhaltenen Signale müssen dann noch mittels eines Digital-Analog-Umsetzers
(englisch DAC) geglättet werden.
Das Durchlaufen des ROM-Speichers erfolgt mittels eines
n
2 -Bit-Akkumulators, der bei jedem Takt der DDS (FMCLK) um eine Zahl
Taktgeber
Delta (∆) inkrementiert wird, welche der
Sinus-Ausgangsfrequenz (Fout) proportional ist, so dass gilt: Fout =
∆
Σ
Summe
Register
∆ x FMCLK/2
n ROM
Beispiel mit einem Delta von 269:
Phasenakkumulator
FMCLK = 50 MHz, ∆ = 269 und n = 228, folglich gilt:
Fout = 50,105 Hz
Phasenregister
Funktionsschema Nr. 1: Direkte Digitalsynthese
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