оти, але зі зменшенням амплітуда PSD через множника sinc2.
Модуль аналого-цифрового перетворювача (ADC) з бібліотеки «Logic Library» рівномірно перетворює аналоговий низькочастотний сигнал в двійкове число з параметрами 8 бітів дозволу, з виходом в паралельному коді у виді довічного додаткового коду цілого числа зі знаком, максимальне позитивне вхідна напруга Vmaxp=1.27 V, максимальне негативне вхідний напруга Vmaxn=- 1.28 V, і порогом вибірки 0.5 V. Вихід ADC може також бути визначений як ціле число без знака. Введення частоти вибірки ADC забезпечується модулем «Pulse Train», як показано на (см.рисунок 3.1).
З діапазоном напруг і числом певних бітів, фактичний рівномірний розмір кроку напруги? ADC для модуля ADC на біт дозволу дається рівнянням 3.5.
бітів виходу модуля ADC з'єднуються паралельно з 8 бітами введення модуля цифро-аналогового перетворювача (DAC) з бібліотеки «Logic Library».
Параметри модуля DAC є тим ж самими, що і для модуля ADC з 8 бітами дозволу, Vmaxp=1.27V, Vmaxn=- 1.28 V і логічний поріг 0.5 V. Відмінність між вихідною напругою ідеального діскретізатора та вихідної напруги системи DAC ADC з 8 бітами дозволу становить максимум 4 мВ, і показано на малюнку 3.2.
Малюнок 3.2 - Різниця між вихідною напругою ідеального діскретізатора і вихідним напругою системи DAC ADC з 8 бітами
Отримайте спектр PSD з виходу модуля DAC ADC. Порівняння спектрів вихідного сигналу модуля DAC ADC і спектра PSD періодичного низькочастотного аналогового сигналу, вказує, що фільтр низьких частот (LPF) може відновити вихідний сигнал.
Модуль фільтра LPF на малюнку 3.1 вибирається як 9-полюсний фільтр Butterworth, з критичною частотою fcutoff=3 кГц. Дискретні частоти в періодичному низькочастотному аналоговому сигналі складають 500 Гц, 1.5 кГц, і 2.5 кГц. Чи не ідеальний LPF вибирається для того, щоб передати найвищу частоту fmax у вихідному періодичному сигналі.
Порівняйте вихідний низькочастотний сигнал і сигнал на виході фільтра LPF.
Відновлений сигнал не точний, і показує затримку і спотворення, бо LPF не ідеальний. Майже ідеальний лінійний фазовий LPF з пульсацією в смузі пропускання 0.05 дБ, який може бути реалізований як цифровий фільтр, виробляє більше точне відновлення сигналу.
Для перевірки даного припущення використовувати цифровий фільтр низької частоти з розділу FIR бібліотеки «лінійні системи і фільтри»
2. Спектральне згортання або Елайзінг (spectral folding or aliasing)
Аналогові низькочастотний сигнал може бути майже ідеально відновлений, якщо частота дискретизації є, принаймні, удвічі вище найвищої частотою в досліджуваному сигналі. Ця частота дискретизації Найквіста (Nyquist) fс gt; 2fmax, і тут 8 кГц gt; 2? 2.5 кГц=5 кГц. Якщо частота дискретизації знижується до 3.5 кГц, тобто нижче рівня частоти Nyquist=5 кГц, то спектр PSD покаже не тільки вихідні спектральні компоненти в 500 Гц, 1.5 кГц, і 2.5 кГц, але також і компоненти спотворення в 1 кГц, 2 кГц, і 3 кГц.
Змініть частоту проходження імпульсів з 8 кГц на 3.5 кГц. Отримайте спектри сигналів на виході схем дискретизації, переконайтеся в наявності спектральних спотворень.
Спотворені спектральні компоненти виходять через відмінності в частоті між частотою дискретизації і вихідними компонентами частоти (тобто, 3.5 кГц - 2.5 кГц, 3.5 кГц - 1.5 кГц, і 3.5 кГц - 500 Гц). Ці спектральні компоненти ілюструють спектральне згортання або спотворення (spectral folding or aliasing), яке відбувається, коли дискретизація сигналів здійснюється з частотою нижче теоретичного мінімуму частоти Найквіста (Nyquist).
Хоча частота дискретизації Найквіста (Nyquist) являє теоретичне значення, практично частота дискретизації збільшується, щоб компенсувати нелінійність частотної характеристики (rolloff) неідеального фільтра низької частоти (LPF). Якщо частота дискретизації для модуля DAC ADC на малюнку 6.1 підвищується до 20 кГц, багато більше значення fNyquist=5 кГц, то критична частота fcutoff неідеального фільтра Butterworth може також бути підвищена принаймні до 15 кГц.
Змініть частоту дискретизації на 20 кГц, а смугу пропускання фільтра (LPF Butterworth) fcutoff=15 кГц. Переконайтеся, що спотворення від неідеального фільтра LPF Butterworth тепер зменшується.
У модуля «Quantizer» немає входу частоти вибірки. Модуль «Quantizer» забезпечує дискретний амплітудний висновок, квантований для бітів N дозволу, з безперервним часом. Висновок модуля «Quantizer» є безперервним (по відношенню до часу моделювання SystemVue Tsystem) вихідний сигнал представляється або напругою з плаваючою комою або в N-bit двійковому коді в додатковому форматі цілого числа зі знаком.
Порівняйте графіки початкового сигналу, сигналу з виход...
