Этот пример показывает, как смоделировать аналого-цифровое преобразование с помощью реализации алгоритма сигма-дельта.
Избыточная дискретизация Sigma-Delta A/D Converter является шумообразующим квантователем. Основной целью формирования шума является изменение формы спектра шума квантования так, чтобы большая часть шума отфильтровывалась из соответствующей полосы частот, например, аудио полосы для речевых приложений. Основной целью является торговля битами для выборок; то есть увеличить частоту дискретизации, но уменьшить количество бит на выборку. Результирующее увеличение шума квантования компенсируется шумообразующим квантователем. Этот квантователь выталкивает добавленный шум квантования из соответствующей полосы частот и таким образом сохраняет желаемый уровень качества сигнала. Это сокращение количества бит упрощает структуру A/D и D/A конвертеров.
Как видно из этого примера, аналоговый вход предварительно фильтруется антиалифицирующим префильтром, структура которого упрощена из-за избыточной дискретизации. Входной сигнал переизбирается в 64 раза. Блоки Integrator, 1-Bit Quantzer и Zero-Order Hold содержат двухуровневый аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Затем из аналогового входного сигнала вычитается выход удержания нулевого порядка. Цикл обратной связи, или приближение, заставляет шум квантования, генерируемый АЦП, фильтроваться с высокой степенью свободы, толкая его энергию к более высоким частотам (64*fs/2) и вдали от соответствующей полосы сигналов. Этап десятикратного уменьшения уменьшает частоту дискретизации до 8 кГц. Во время этого процесса он удаляет высокую частоту шум квантования, который был введен циклом обратной связи, и удаляет любые нежелательные частотные составляющие за пределами fs/2 (4 кГц), которые не были удалены простым аналоговым предфильтром.
Варианты примера иллюстрируют два возможных решения для проекта дециматора.
Модель версии с плавающей точкой использует каскад из трёх полифазных конечных импульсных характеристик дециматоров. Этот подход уменьшает требования к расчетам и памяти по сравнению с одним дециматором с помощью фильтров более низкого порядка. Каждый каскад дециматора уменьшает частоту дискретизации в четыре раза. Задержка, введенная фильтрами, используется, чтобы задать соответствующую 'Time Delay' в блоке 'Transport Delay'. Три конечные импульсные характеристики Децимирующих фильтров каждый вводят задержку 16 выборок, из-за групповой задержки фильтра (фактическое значение 15,5 округлено до ближайшее целого числа числа выборок). Из-за десятикратного уменьшения операции общая задержка, введенная тремя фильтрами, следующая: 16 (первый фильтр) + 4 * 16 (второй фильтр) + 16 * 16 (третий фильтр), чтобы получить окончательную общую задержку 336. Знаменателем параметра 'Time delay' является базовая скорость модели (512 кГц).
Версия с фиксированной точкой использует пятисекционный CIC дециматор, чтобы уменьшить частоту дискретизации на тот же множитель 64. Будучи не таким гибким, как дециматор конечная импульсная характеристика, CIC дециматор имеет преимущество, не требующее каких-либо операций умножения. Он реализован с использованием только сложений, вычитаний и задержек. Поэтому это хороший выбор для аппаратной реализации, где вычислительные ресурсы ограничены. CIC Decimator вводит задержку 158 выборки, которая является групповой задержкой фильтра (157,5), округленной до ближайшее целого числа. Это значение, используемое в параметре 'Time Delay' блока 'Multistage CIC Processing Delay'.
Орфанидис, С. Дж. Введение в обработку сигналов, Prentice Hall, 1996.
Версия с плавающей точкой: dspsdadc
Версия с фиксированной точкой: dspsdadc_fixpt
