185434. lajstromszámú szabadalom • Interpoláló analóg-digitál átalakító
135 434 szintet használná ki, ahogy azt a csúcstároló megszabná. Továbbá ez. a rendszer csak 12 dB-lel nagyobb dinamika tartománnyal rendelkezne, mivel most a legkisebb szint [Vinlmin lenne a [Vjn]ITiax/256 helyett. Az előző rendszerhez képest többletnek számító szintek a zérusaimé- g net közelében zsúfolódnának, mivel a maximális szint most is — mint mindig — a [Vjn)max-mal lenne egyenlő (vagy 4/3 [Vjn]max-mal, ha egy-komparátoros A/D átalakítót használnánk). A zérus közelében létesíthető szintek számát a rendszer zaja korlátozza, és amíg az összes D/A szintet az egyenlő relatív pontosság követelményei szerint jelöljük ki, addig ennek a rendszernek a dinamika tartománya éppen 12 dB-lel fogja felülmúlni az előbbiét. A 12. ábra a jel—zaj viszonyokat szemlélteti 17, illetve 21 szintes rendszerek esetén, amelyek mind- 15 ketten adaptív algoritmust alkalmaznak. Mint már említettük a fentebb leírt adaptív algoritmus egy adott mintavételi frekvencia esetén javítja mind a frekvencia karakterisztikát, mind a dinamika tartományt. Az algoritmus lefolyására csak a bemenőjel 20 amplitúdójának van hatása, a frekvencia változásától független. Továbbfejleszthetjük úgy is a rendszert, hogy az adaptív követés a bemenő frekvencián alapuljon. Az ilyen rendszer érzékeli, ha a frekvencia túllép azon a határ- 25 értéken, ameddig az A/D átalakító pontosan tudja követni a bemenőjelet, és ekkor az adaptív algoritmus megszüntet néhány szintet a zérus közelében. Ez a módszer nagyfrekvenciás bemenőjelek esetén növelni fogja a zajt, de lehetővé teszi a nagyobb frekvenciás bemenőjelek 30 követését. A rendszer ilyen irányú továbbfejlesztése érdekében a 10. ábrabeli áramkört a 13. ábrán bemutatott résszel kell kiegészíteni. Ez az áramkör a bemenőjelnek a 110 komparátor által előállított előjelbitjét összehasonlítja a 96 D/A átalakítóból érkező kvantált 35 előjelbittel 32 mintavételi perióduson keresztül, amely utóbbiakat egy 4-bites 112 számláló számlálja meg. Ha a minták több mint 50 %-ánál különböző a kétféle előjel, ez arra utal, hogy a rendszer nem követi pontosan a bemenetét, és az adaptációt néhány szint megszünteté- 40 ■ sével módosítani kell. Ez a rendszer lehetővé teszi, hogy az A/D átalakító először 10 aktív szintet használjon a bemenőjel követésére, majd lecsökkentse a szintek számát 8-ra, 6-ra vagy 4-re aszerint., hogy a 6-bites 114 számláló, a kétbites 116 számláló és a 118 dekódoló milyen 45 állapotot regisztrál. Az adaptív követés feltételeit a következő táblázattal szemléltetjük: Qo 0, Az adaptáció állapota 0 0 10 szintes 0 i 8 szintes 1 0 6 szintes 1 1 4 szintes A frekvencia függvényében vizsgálva a fenti állapotok az Fs/18, Fs/14, Fs/10 és az Fs/16 frekvenciáknál kapcso- 60 lódnak át. Az Fs/16 frekvencia felett a rendszer nem követ tovább. A rendszert úgy is lehetne módosítani, hogy az kezdetben mind a 17 (vagy 21) szintet használja, és akkor kezdje fogyasztani a szinteket, amint a követés abbamaradását észleli. Ez a dinamikusan vezérelt adaptív k ivetés gyors felfutásra képes (32 mintavételi periódus alatt), a lefutási idejét azonban a stabilitás érdekében hosszúra kell beállítani (a 6-bites 114 számláló segítségével). A 14. ábra a 16 kHz-es jelre adott választ mutatja ezen módosítás esetén és enélkül. A dinamika tartomány, a felbontóképesség és a jel- Zcj viszony szempontjából előnyös, ha az interpoláló A D átalakító után kapcsolt digitális átlagoló szűrő egyúttal ritkító funkciót is végez, és minden átfedési frekvencián többszörös átviteli zérushellyel rendelkezik. Ilyen szűrőt mutatunk be a 15. ábrán. Ez a szűrő egy 120 aritmetikai processzorból, egy, az együtthatókat tároló 122 fixmemóriából, egy 124 számlámból, valamint egy 126 összeadó- és akkumulátorból áll. A szűrő egyenlete: Y0 1 256 i= 22 2 ajXj i = 0 (5) Ez a szűrő lehetővé teszi, hogy egy végső digitális szűrő jelformálást végezzen. Ezenkívül annyi ritkító fokozatot tartalmaz, amennyi a mintavételi frekvenciának 16 kHzre aló redukálásához szükséges. Ez a szűrő lényegesen jobb védelmet nyújt a sávonkívijli komponensek ellen, mint egy átlagoló szűrő, és szükségtelenné tesz minden egyéb szűrőt az A/D átalakít) előtti egyszerű, egypólusú szűrő kivételével. A szűrő egy N-edrészre történő frekvencia csökkentést több mint N rzakaszos folyamatban valósít meg, és finomabb felből tást, valamint nagyobb dinamika tartományt tesz lehetővé ugyanazon A/D átalakító számára. A frekvencia red ikáló szűrőben alkalmazott több mint N-szakaszos foly amathoz egy bizonyos memória kapacitásra van szükség, ezt azonban minimálisra korlátozhatjuk, amint a 15. ábrán bemutatott kiviteli alak esetében is látható. Ez a kiviteli alak egyetlen 16 kHz-es kimenetű szűrőfok azatot alkot ellentétben a korábban leírt áramkörrel, amelyben több egyszerű szűrő több közbenső lépcsőben osztja !e a mintavételi frekvenciát. Az A/D átalakító kimer ete is hozzájárul a három különböző összegezés eredményeihez, amelyek a memóriába kerülnek. Továbbá az A/D átalakító kimenete 3 különböző állandóval megszorozva is hozzáadódik mindegyik összeghez. Az összegezések különböző időpontokban mindig akkor fejesődnek be, amikor már egy újabb összegezés elkezdődött. Az interpolatív A/D átalakítót követő FIR-szűrő tervezé ;ekor kihasználhatjuk azt a lehetőséget, hogy az A/D átalakító kimenőjelét átalakíthatjuk olyan kóddá, amely csak magányos 1-eseket tartalmaz. Eyenkor a szűrőnek csak összeadási és léptetési (eltolási) műveleteket kell végre hajtani, és az összeadások száma megegyezik az együtthatók számával. Jóval szerényebb memória kapacitás is elegendő, mert mindegyik mintavétel csak kevés szavat befolyásol. Például egy frekvencia-nyolcadoló 20 leágazásos szűrőben mindegyik bemeneti minta csak két vagy három másik kimeneti minta értékébe számít bele, nem pedig húsz mintáéba. Ezért az ajAxj futó-összeget megt trthatjuk és nincs szükség arra, hogy a bemeneti mintát is tároljuk. Az első összeg részére a bemeneti mintát aj-vel, a második részére (aj + 8)-cal, a harmadik részé.'e pedig (aj + 16>tal szorozzuk. Amikor az összegnek mind a 20 tagja összegyűlt, akkor kiléptetjük a tároló egiszterből, ami ezáltal törlődik. Az említett szor-11
