1. Telekommunikasiya tizimlari va signallar xaqida umumiy ma'lumotlar. Axborot, xabar va signallar haqida umumiy tushunchalar

aloqa kanali hajmi deb ataladi va kanalning xabar o‘tkaza olish imkoniyatini belgilaydi.

Signalni aloqa kanali orqali uzatish uchun quyidagi shartlar bajarilishi lozim:

(1.5) dan ko‘rinib turibdiki signalning yoki kanalning bir parametrini ikkinchisiga almashtirib aloqa kanali orqali signalni uzatish mumkin.

Hozirda turli radioaloqa kanallari mavjud. Bular uzun va qisqa to‘lqinlardan foydalanadigan radioaloqa kanali; radiorele aloqasi kanali; sun’iy yo‘ldosh orqali aloqa kanali; troposfera aloqa kanali; kosmik aloqa kanali; mobil aloqa kanali va boshqalar.
2-Mustaqil ish

Uzluksiz signallarni raqamli uzatish

Reja:

1.Signalni analogdan raqamliga muvaffaqiyatli aylantirish uchun yetti qadam.

1-qadam: Sensor yoki daromad blokidan oldingi qismning elektr chiqishini tavsiflang

Signallar to'g'ridan-to'g'ri sensordan kelishi mumkin yoki daromad blokidan oldin EMI va RFI filtrlaridan o'tgan bo'lishi mumkin. Daromad blokini loyihalash uchun signalning o'zgaruvchan tok va doimiy tok xususiyatlarini va mavjud quvvat manbalarini bilish kerak. Signalning xarakteristikasi va shovqin darajasini bilish ADC ni tanlashda bizga qanday kirish kuchlanish diapazoni va shovqin darajalari kerak bo'lishi haqida maslahat beradi. Faraz qilaylik, bizda 250 mV pp (88,2 mV rms) va 25 mV pp shovqinli to'liq masshtabli amplitudali 10 kHz signalni chiqaradigan sensorimiz bor deb faraz qilaylik. Keling, qo'shimcha ravishda bizning tizimimizda 5 V kuchlanish mavjud deb faraz qilaylik. Ushbu ma'lumot yordamida biz 2-bosqichda ADC kiritishidagi signal-shovqin nisbatini hisoblashimiz mumkin. Ma'lumotlarning siqilishi va chalkashliklarni soddalashtirish uchun biz ushbu yechimni xona haroratida ishlash uchun ishlab chiqdik deb hisoblaymiz.

2-qadam: ADC talabini hisoblang

Qanday turdagi ADC, qanday namuna tezligi, qancha bit va qanday shovqin spetsifikatsiyasi kerak? 1-bosqichdagi kirish signali amplitudasi va shovqin ma'lumotlarini bilib, biz daromad blokining kirishidagi signal-shovqin nisbatini (SNR) hisoblashimiz mumkin. Biz signal-shovqin nisbati yaxshiroq bo'lgan ADC ni tanlashimiz kerak. SNRni bilish ADC ni tanlashda bitlarning samarali sonini (ENOB) hisoblashimizga yordam beradi. Bu munosabat quyidagi tenglamalarda ko'rsatilgan. SNR ham, ENOB ham har doim har qanday yaxshi ADC ma'lumotlar varag'ida ko'rsatilgan. Ushbu misolda talab qilinadigan 86,8 dB SNR va 14,2 bitli ENOB bizni 16 bitli analog-raqamli konvertorni tanlashga majbur qiladi. Bundan tashqari, Nyquist mezoni shuni bildiradiki, tanlab olish tezligi fs maksimal kirish chastotasidan kamida ikki baravar bo'lishi kerak, shuning uchun 20 kSPS ADC etarli bo'ladi.

Keyinchalik, 416 nV / √Hz dan oshmaydigan shovqin zichligi bilan umumiy yechimni loyihalashimiz kerak. Bu signalni sozlash pallasida shovqinni kirish shovqinining 1/10 qismiga joylashtiradi.

 

 

 

Shakl 1. Odatda signalni sozlash zanjiri.

3-qadam: Signalni konvertatsiya qilish uchun optimal ADC + kuchlanish moslamasini toping

Qidiruv mezonlari to'plamiga ega bo'lgan holda, talablarga mos keladigan ADCni topishning ko'plab usullari mavjud. 16-bitli ADC-ni topishning eng oson usullaridan biri ishlab chiqaruvchining saytidagi qidiruv vositasidan foydalanishdir. Ruxsat va namuna tezligini kiritish orqali bir qator tanlovlar taklif etiladi.

Ko'pgina 16 bitli ADClar ENOB ning 14,5 bitini belgilaydi. Agar siz shovqinning yaxshi ishlashini xohlasangiz, ENOB-ni 16 bitgacha surish uchun haddan tashqari namunadan foydalaning (n-bit yaxshilanishi 4 ⁿ ortiqcha namunadan olinadi ). Haddan tashqari namuna olishda pastroq aniqlikdagi ADC dan foydalanish mumkin: 256 ga (4 ⁴ haddan tashqari namuna olish) 12 bitli ADC 16 bitli shovqin ishlashini beradi. Bizning misolimizda bu 5,126 MGts namuna tezligiga ega (20 kSPS × 256) 12 bitli ADC degan ma'noni anglatadi. Yoki 14-bitli ADC 4 ^{2 ga} oshib ketgan ; yoki 1.28 MSPS yaxshiroq bo'lishi mumkin. Biroq, ularning narxi AD7685 16-bit, 250 kSPS ADC kabi qimmatga tushadi.

AD7685 16-bitli PulSAR ^® ADC roʻyxatdan tanlangan. Ushbu konvertor bizning talablarimizga mos keladigan 90 dB SNR va 250 kSPS namuna tezligiga ega. Ushbu ADC bilan foydalanish uchun ADR421/ADR431 nozik XFET ^® kuchlanish moslamalari tavsiya etiladi. 2,5 V kirish diapazoni bizning 250 mV pp kirish spetsifikatsiyamizdan oshadi.

 

 

 

Shakl 2. Odatda ADC tanlash jadvali.

AD7685 mos yozuvlar kiritishi dinamik kirish empedansiga ega, shuning uchun uni pinlarga yaqin keramik ajratuvchi kondensator qo‘yib, uni keng, past empedans izlari bilan ulash orqali minimal parazit indüktanslar bilan ajratish kerak. 22 mkF keramik chipli kondansatör optimal ishlashni ta'minlaydi.

4-qadam: Maksimal daromadni toping va op amp uchun qidiruv mezonlarini aniqlang

ADC ning kirish kuchlanish diapazonini bilish bizga daromad blokini loyihalashda yordam beradi. Dinamik diapazonimizni maksimal darajada oshirish uchun biz berilgan kirish signali va ADC kirish diapazoni bilan mumkin bo'lgan eng yuqori daromadni olishimiz kerak. Bu shuni anglatadiki, biz daromad bloklarini qo'lda bo'lgan misol uchun 10 daromadga ega bo'lishimiz mumkin.

AD7685 haydash oson bo'lsa-da, haydovchi kuchaytirgichi ma'lum talablarga javob berishi kerak. Misol uchun, AD7685 ning SNR va o'tish shovqini ishlashini saqlab qolish uchun haydovchi kuchaytirgichi tomonidan ishlab chiqarilgan shovqin imkon qadar past bo'lishi kerak, lekin esda tutingki, daromad bloki ikkala signal va shovqinni birgalikda kuchaytiradi. Qattiqlashuv blokidan oldin va keyin shovqinni bir xil darajada ushlab turish uchun biz kuchaytirgichni va shovqinni ancha past bo'lgan komponentlarni tanlashimiz kerak. Drayv, shuningdek, AD7685 bilan mutanosib bo'lgan THD unumdorligiga ega bo'lishi kerak va 16-bit darajasida (0,0015%) ADC kondansatör massiviga to'liq miqyosli qadamni o'rnatishi kerak. Kuchaytirgichdan keladigan shovqin tashqi filtr orqali qo'shimcha ravishda filtrlanishi mumkin.

Opampning kirishida qancha shovqinga ruxsat beriladi? Shovqin zichligi 416 nV / rt-Hz dan oshmaydigan umumiy yechimni loyihalashimiz kerakligini unutmang. Biz shovqin darajasi ancha past bo'lgan kuchaytiruvchi blokni loyihalashimiz kerak, masalan, biz 10 barobar ko'targanimiz uchun. Bu kuchaytirgichdan shovqin sensorning shovqin darajasidan ancha past bo'lishini ta'minlaydi. Shovqin chegarasini hisoblash uchun taxminan taxmin qilishimiz mumkinki, op-ampning kirishidagi shovqin op-ampning umumiy shovqini va ADC shovqinidir.

5-qadam: Eng yaxshi kuchaytirgichni toping va daromad blokini loyihalashtiring

Kirish signalining tarmoqli kengligini bilganingizdan so'ng, op ampni tanlashning birinchi tartibi maqbul daromad o'tkazuvchanligi mahsulotiga (GBWP) ega bo'lgan va bu signalni minimal miqdordagi doimiy oqim va o'zgaruvchan tok xatoliklari bilan qayta ishlay oladigan op ampni tanlashdir. Eng yaxshi daromadli tarmoqli kengligi mahsulotini olish uchun signalning tarmoqli kengligi, shovqinning kuchayishi va daromad xatosi talab qilinadi. Bu atamalarning barchasi quyida tavsiflangan. Yo'l-yo'riq sifatida, agar siz o'sish xatosini 0,1% dan past saqlamoqchi bo'lsangiz, kirish signali BW dan 100 baravar ko'proq o'tkazish qobiliyatiga ega kuchaytirgichni tanlang. Bundan tashqari, bizga tez joylashadigan va yaxshi haydovchi qobiliyatiga ega kuchaytirgich kerak. Esda tutingki, bizning shovqin byudjetimiz op-ampning kirishidagi umumiy shovqinni 40,8 nV/√Hz dan kam bo'lishini talab qiladi, ADC esa 7,9 nV/√Hz ni belgilaydi. Operatsion kuchaytirgichni qidirish mezonlarini umumlashtirish uchun: UGBW > 1 MGts, bitta 5 V ta'minot, yaxshi kuchlanish shovqini,

ADC qidiruviga o'xshash yondashuvdan foydalanib, bizning misolimiz uchun AD8641 tanlangan. AD8641 kam quvvatli, aniq JFET kirish kuchaytirgichlari 5 V dan 26 V gacha bo'lgan quvvat manbai bilan ishlay oladigan juda past kirish oqimi va relsdan relsgacha chiqishiga ega. Uning tegishli xususiyatlari quyidagi jadvalda keltirilgan. Biz op ampni jadvalda ko'rsatilgan komponent qiymatlari bilan o'zgarmas konfiguratsiyada sozlashimiz mumkin.