Сигма-дельта архитектура

Архитектура сигма-дельта относится к классу АЦП с передискретизацией. Ключевая особенность таких преобразователей состоит в многократной выборке входного сигнала с последующей обработкой. Блок-схема сигма-дельта АЦП представлена на рисунке 2.9.

В схему входят следующие функциональные блоки:

–     АЦП на базе сигма-дельта модулятора высокого порядка;

–     цифровой фильтр нижних частот;

–     дециматор (прореживающий фильтр).

Рисунок 2.9 – Блок-схема сигма-дельта АЦП

Блок АЦП производит оцифровку входного сигнала, а также подавление возникающего шума на низких частотах, за счет вытеснения его в область высоких частот. Выходной сигнал с преобразователя поступает на цифровой фильтр нижних частот, где производится его усреднение. Последним каскадом сигма-дельта преобразователя является фильтр децимации. Его основная функция – понижение скорости передачи выходных данных, чтобы она соответствовала полосе частот входного сигнала. Процесс преобразования частотного спектра сигнала в сигма-дельта АЦП представлен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 – Изменение спектра входного сигнала в процессе преобразования

Эффективный алгоритм подавления шумов позволяет получать сигма-дельта АЦП высокой разрядности. Соответственно, АЦП данного типа обеспечивают минимальную погрешность дискретизации, по сравнению с другими преобразователями. Недостатком архитектуры сигма-дельта является невозможность обработки быстро изменяющихся сигналов.

Выводы

Аналого-цифровые преобразователи обладают рядом характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании систем сбора данных. Первое, на что следует обратить внимание при выборе АЦП – скорость изменения входного сигнала и его допустимая погрешность преобразования. Из рассмотренных архитектур наибольшей скоростью преобразования обладают АЦП параллельного преобразования и конвейерного типа; наибольшей разрядностью – сигма-дельта АЦП. Архитектура последовательного приближения занимает промежуточное положение и отличается относительной простотой реализации.