0

Por que está escrito Conversor Dual D / A de 1 bit no meu CD player?

Para entender o motivo de um conversor Dual D / A de 1 bit, é útil saber um pouco sobre o processo de conversão digital para analógico. Em um CD (e qualquer outra tecnologia de gravação digital), o objetivo é criar uma gravação com altíssima fidelidade (similaridade muito alta entre o sinal original e o sinal reproduzido) e perfeito reprodução (a gravação soa igual toda vez que você a toca, não importa quantas vezes você a toque). Para atingir esses dois objetivos, a gravação digital converte a onda analógica em um fluxo de números e registra os números em vez da onda. A conversão é feita por um dispositivo chamado conversor analógico para digital (ADC). Então, para reproduzir a música, o fluxo de números é convertido de volta em uma onda analógica por um conversor digital para analógico (DAC). A onda analógica produzida pelo DAC é amplificada e fornecida aos alto-falantes para produzir o som.

Ao amostrar a onda com um conversor analógico-digital, você tem controle sobre 2 variáveis:

Propaganda

  • Taxa de amostragem – controla quantas amostras são tiradas por segundo
  • Precisão de amostragem – controla quantos gradações (níveis de quantização) são possíveis ao tomar a amostra

Na figura a seguir, vamos supor que a taxa de amostragem seja 1.000 por segundo e a precisão da amostragem seja 10:

Os retângulos verdes representam amostras. A cada 1/1000 de segundo, o ADC olha para a onda e escolhe o número mais próximo entre zero e 9. O número escolhido é mostrado na parte inferior da figura acima. Esses números são uma representação digital da onda original. Quando o DAC recria a onda a partir desses números, você obtém a linha azul mostrada na figura a seguir:

Você pode ver que a linha azul perdeu um pouco do detalhe originalmente encontrado na linha vermelha, o que significa que a fidelidade da onda reproduzida não é muito boa. Isto é o erro de amostragem. Você reduz o erro de amostragem aumentando a taxa de amostragem e a precisão. Na figura a seguir, a taxa e a precisão foram melhoradas por um fator de 2 (20 gradações a uma taxa de 2.000 amostras por segundo):

Na figura a seguir, a taxa e a precisão foram dobradas novamente (40 gradações a 4.000 amostras por segundo):

Você pode ver que conforme a taxa e a precisão melhoram, a fidelidade (semelhança entre a onda original e a saída do DAC) melhora. No caso do som de CD, a fidelidade é uma meta importante, então a taxa de amostragem é de 44.100 amostras por segundo (44,1 KHz) e o número de gradações é de 65.536. Nesse nível, a saída do DAC corresponde tanto à forma de onda original que o som é essencialmente “perfeito” para a maioria dos ouvidos humanos.

O DAC normalmente usa um resistor diferente para cada bit. Um DAC de 4 bits precisa de 4 resistores trabalhando em paralelo para fornecer um sinal analógico estável. Quando você chega ao nível de 16 bits ou até mesmo de 32 bits encontrado em CDs e DVDs, o número de gradações necessárias por resistor torna muito difícil corresponder os valores com precisão. Por exemplo, um DAC típico de 16 bits teria 16 resistores exigindo um total de 65.536 gradações.

Que Conversor Dual D / A de 1 bit faz é permitir que a conversão digital para analógico aconteça sem a necessidade de todos aqueles resistores extras. Essencialmente, este tipo de DAC não usa um banco de resistores operando em paralelo. Em vez disso, ele cria um sinal cuidadosamente modulado do digital. O conversor depende de modelagem de ruído, um fenômeno que tira proveito da incapacidade do ouvido humano de perceber o ruído quando ele ocorre em frequências mais altas. Basicamente, o ouvido humano é mais sensível ao ruído a 5 KHz e quase não consegue detectá-lo a 20 KHz.

Uma parte fundamental do conversor é um circuito chamado de modulador delta-sigma, que pega o sinal binário (1s e 0s) do CD e o altera para um pulso constante, chamado de trem de pulso. O trem de pulso contém uma média da mudança na quantidade de energia representada na amostra. UMA filtro passa-baixa remove todas as informações no domínio do tempo e recupera apenas a energia média do trem de pulso que o alimenta. A chave aqui é entender que a forma de onda do trem de pulso é sincronizada em uma freqüência muito alta em comparação com a taxa de amostragem de 44,1 KHz. O trem de pulso é enviado através do DAC e transformado em um sinal analógico.

O circuito delta-sigma tem duas seções principais:

  • Delta recebe o sinal digital de entrada e monitora o trem de pulso de saída. Isso cria um sinal de erro, que se baseia na diferença entre o sinal binário que entra e o trem de pulso que sai.
  • Sigma soma os resultados do sinal de erro criado por delta e fornece essa soma ao filtro passa-baixa.

O sinal de erro é usado pelo filtro passa-baixa para média o sinal analógico. Basicamente, isso significa que ajustes de minuto são feitos no sinal analógico para compensar as diferenças entre o sinal binário e o trem de pulso. Esta página fornece detalhes e diagramas incríveis de todo o circuito, bem como uma explicação detalhada do processo.

Aqui estão alguns links interessantes:

reverent-aryabhata

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *