Delta-Sigma prevodníky
Δ-Σ, resp. Σ-Δ prevodníky sú moderné prevodníky, pracujúce na princípe Σ-Δ modulátora, vyznačujúce sa jednoduchým hardvérom, ale zložitým softvérom pracujúcim ako signálový procesor. Hoci princíp Σ-Δ prevodu je známy už viac desiatok rokov, jeho širšie využitie bolo možné až keď sa dostatočne rozvinula technológia výroby integrovaných obvodov s veľmi vysokou hustotou integrácie umožňujúca jeho praktickú realizáciu.
Základná koncepcia Sigma-delta prevodníka:
- prevzorkovanie meraného signálu (oversampling)
- tvarovanie spektra (noise shaping)
- číslicová filtrácia (digital filtration)
- decimácia (decimation)
Transformácie Δ-modulátora na Σ-Δ-modulátor
Sigma-delta modulátor je rozšírením delta modulátora. Delta modulácia využíva dva integrátory. Pretože integrácia je lineárna operácia, je možné druhý integrátor presunúť pred modulátor bez vplyvu na celkovú činnosť dvojice modulátor-demodulátor. Naviac je možné integrátory presunúť za uzol a vytvoriť sigma-delta modulátor, ktorého štruktúra ako aj princíp transformácie delta modulátora na sigma-delta modulátor je znázornený na Obr.1.
Popis činnosti Σ-Δ prevodníka
Prevzorkovanie znamená AČ prevod podstatne vyššou rýchlosťou ako vyžaduje vzorkovacia teoréma. Pri tvarovaní spektra dochádza k potlačeniu digitalizačného šumu. Číslicová filtrácia znamená v najjednoduchšom prípade výpočet aritmetického priemeru z viacerých výsledkov prevodu, čím sa zároveň zvyšuje jeho rozlišovacia schopnosť. Pri decimácii sa znižuje frekvencia výstupných údajov prevodníka na hodnotu zodpovedajúcu vzorkovacej teoréme.
Vstupné napätie, ku ktorému je pripočítaný výstup 1-bitového ČA prevodníka, je privedené na integrátor. Výstup integrátora sa porovnáva s nulovým napätím komparátorom, ktorý môžeme nazvať aj 1-bitovým AČ prevodníkom. Výstup komparátora, ktorý je taktovaný frekvenciou K.fs, kde K je koeficient prevzorkovania a fs je výstupná frekvencia údajov AČ prevodníka, je vstupom prepínača v spätnej väzbe, ktorý tvorí 1-bitový ČA prevodník. Táto časť prevodníka sa nazýva Σ-Δ modulátor. Jeho výstupom je jednobitový prúd s frekvenciou K.fs.
