델타 변조

종종 주파수로 알려진 nyquist 속도는 모든 정보를 유지하기 위해 유한 대역폭 신호를 샘플링 해야하는 가장 작은 속도입니다. 신호의 샘플링 속도는 비교적 더 나은 샘플링 속도를 얻기 위해 차동 펄스 코드 변조 절차에서 nyquist 속도보다 높게 유지됩니다.

샘플링 간격이 차동 펄스 코드 변조 (DPCM) 프로세스에서 감소하면 샘플-샘플 진폭 차이는 1 비트 양자화 차이와 유사하게 최소화됩니다. 결과적으로 단계 크기는 아주 작습니다.

델타 변조

델타 변조 (dm 또는 ∆ 모듈화)는 품질이 우선 순위가 아닌 경우 음성 전송에 사용되는 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 신호 변환 기술입니다. 연속적인 샘플 사이의 차이는 가장 간단한 형태의 차동 펄스 코드 변조 (DPCM) 인 DM에서 N- 비트 데이터 스트림으로 인코딩됩니다. 전송 된 데이터는 델타 변조에서 1 비트 데이터 스트림으로 감소된다. 주요 특성은 다음과 같습니다.

세그먼트의 연속은 아날로그 신호를 근사화하는 데 사용됩니다.
앞의 비트는 추정 신호의 각 세그먼트와 비교되고 후속 비트는이 비교에 의해 결정됩니다.
정보 변경 만 전달됩니다. 즉, 이전 샘플의 신호 진폭의 증가 또는 감소 만, 변경되지 않은 조건은 변조 된 신호를 이전 샘플과 동일한 0 또는 1 상태로 유지합니다.
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델타 변조는 높은 신호 대 잡음비를 생성하기 위해 오버 샘플링 기술이 필요합니다. 즉, 아날로그 신호가 nyquist 비율보다 몇 배 더 큰 속도로 샘플링됩니다.

원리

델타 변조는 그림

의 블록 다이어그램에서 볼 수 있듯이 입력 아날로그 파형의 값보다는 현재와 이전 단계의 차이를 정량화합니다.

그림 :델타 변조기의 블록 다이어그램

Quantizer는 입력 신호와 이전 단계의 적분 사이의 차이를 변조기를 생성합니다. Quantizer는 입력 신호가 양수인지 음수인지에 따라 1 또는 0 인 비교기를 사용하여 가장 간단한 버전으로 실현 될 수 있습니다. 복조기는 수신 한 1 또는 0마다 출력이 증가하거나 감소하는 피드백 루프 통합기 일뿐입니다. 적분기는 그 자체로 저역 통과 필터입니다.

전송 특성

"경사 오버로드", 스텝 크기가 원래 파형과 일치하기에는 너무 작을 때 발생하고 스텝 크기가 너무 높을 때 발생하는 "세분성"은 델타 변조에서 두 가지 노이즈 소스입니다. 그러나 1971 년 연구에 따르면 SNR 측정에 기초하여 경사 과부하가 과립성보다 덜 불일치합니다.

델타 변조기의 블록 다이어그램

델타 변조기는 위의 다이어그램에 표시된 것처럼 1 비트 양자, 지연 회로 및 2 개의 여름 회로로 구성됩니다. 델타 변조기의 출력은 계단 사례 근사 파형입니다. 델타 ()는 파형의 단계 크기입니다. 파형의 출력 품질은 평균입니다. DM은 높은 신호 대 잡음비를 달성하기 위해 오버 샘플링 기술을 수정해야합니다. 아날로그 신호는 오버 샘플링 기술에서 nyquist 속도보다 몇 배나 빠르게 샘플링됩니다.

델타로 변조 된 신호의 전송하려면 비트/초의 대역폭이 필요합니다. 이 신호는 샘플링 주파수와 동일한 샘플링 주파수를 갖습니다. 아래 공식을 사용하여 변조 신호를 전송하는 데 필요한 대역폭을 결정할 수 있습니다.

ffs 샘플/두 번째 x 1 비트/샘플 =변조 된 신호를 전송하기 위해 필요한 대역폭

초당 FFS 비트

여기서,

신호의 샘플링 주파수는 fs에 의해 주어집니다.

복조기 델타

델타 복조기는 아래 다이어그램에 나와 있습니다. 다이어그램에 표시된 바와 같이, 델타 복조자는 지연 회로, 저 패스 필터 및 여름으로 구성됩니다. 예측 회로가 제거되었으므로 복조기로 전송 된 입력이 없습니다.

회로에는 노이즈 감소 및 대역 외 신호 개선을위한 저 패스 필터가 포함되어 있습니다. 송신기에서 세분화 된 노이즈가 제거되고 단계 크기 부정확성을 과립 노이즈라고합니다. 노이즈가 없으면 변조기 출력은 복조기 입력과 동일합니다.

적응 형 델타 변조기

적응 형 델타 변조는보다 진보 된 종류의 델타 변조입니다. 델타 변조에서 발생하는 노이즈 유형은 우리 모두가 알고 있듯이 세분화 된 노이즈 및 경사 과부하 왜곡입니다. 이러한 유형의 노이즈를 줄이기 위해 적응 형 델타 변조 기술이 개발되었습니다. 이 방법에서, 델타 변조 기술에 전시 된 경사 부정확성이 감소된다. 이 절차는 전적으로 경사 과부하와 세분화 된 실수를 제거합니다. LPF는 복조 프로세스 (로우 패스 필터) 동안 양자화 노이즈를 줄이는 데 사용됩니다.

적응 델타 변조의 장점

적응 델타 변조는 고성능 기술입니다.
라디오 설계 및 오류 감지 에서이 전략은 시정 회로의 필요성을 줄입니다.
변경 가능한 단계 크기가 넓은 범위의 값을 포함하기 때문에 동적 범위는 훌륭합니다.
경사 과부하 오류 또는 세분화 오류의 증거는 없습니다.
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경사 오류의 양이 줄어 듭니다.

델타 변조기의 장점

적응 형 델타 변조 기술은 고성능입니다.
이 방법은 무선 디자인 및 실수 감지에서 보정 회로의 요구 사항을 제거합니다.
변수 단계 크기가 이러한 광범위한 값을 포함하기 때문에 동적 범위가 큽니다.
세분가 또는 경사 과부하 실수의 증거는 없습니다.
경사 부정확성이 줄어 듭니다.

델타 변조기의 단점

슬로프 과부하 왜곡은 일종의 노이즈 인 델타가 작을 때 보입니다.
델타의 값이 중요 할 때 소음의 형태 인 세분화 노이즈가 보입니다.

델타 변조기의

응용

Delta modulation의 최신 응용 프로그램에는 빈티지 신시사이저 파형이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. FPGA 및 게임 관련 ASIC의 가용성이 증가함에 따라 경사 과부하 및 세분성 어려움을 피하기 위해 샘플 속도가 쉽게 조절 될 수 있습니다. 예를 들어, C64DTV는 32MHz의 샘플링 속도를 가졌으며, 이는 SID 출력을 허용 가능한 수준으로 복제하기에 충분한 동적 범위를 제공했습니다.

결론

아날로그 신호의 델타 변조 및 복조 기술. 델타 변조는 우리 모두가 알고 있듯이 다운 사이드 (경사 과부하 왜곡 및 세분화 노이즈)를 가지고 있지만 모든 샘플마다 1 비트를 전송합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 적응 형 델타 변조 신호를 사용할 수 있습니다. 실제로, 우리는 델타 변조의 출력을받지 만, 약간의 노이즈가 있지만, 올바른 값을 가진 적절한 매개 변수를 적용하여 피해 왔습니다.

적절한 값이있는 적절한 매개 변수를 사용합니다.

결과적으로, 우리는 그것이 작동 중이며 실제 상황에서 사용되고 있음을 알 수 있습니다.

제한 :회로의 다른 구성 요소가 훌륭하게 작동했으며, 각각에 대한 올바른 파형과 결과를 얻을 수있었습니다. 그러나 전체 회로의 완벽한 출력 파형을 얻으려면 별도의 섹션의 입력 출력 독립성을 동기화해야합니다.