Rəqəmsal Siqnal Qenerasiya nədir?

Rəqəmsal Siqnal Qenerasiya nədir? 
DSP, analog siqnalları süzmək, ölçmək və ya sıxmaq və istehsal etmək məqsədi ilə fərqli siqnal növlərini idarə edir. Analoq siqnallar məlumat götürərək müxtəlif amplituda elektrik impulslarına çevirməklə fərqlənir, rəqəmsal siqnal məlumatları ikitərəfli formata çevrilir, burada məlumatların hər biti iki fərqli amplituda təmsil olunur. Digər nəzərə çarpan bir fərq, analog siqnalların sinus dalğaları, rəqəmsal siqnalların isə kvadrat dalğalar kimi təmsil olunmalarıdır. DSP, demək olar ki, hər hansı bir sahədə, istər neft emalı, istər səs istehsalı, istər radar və sonar, tibbi görüntü işlənməsi, istərsə də telekomunikasiyada ola bilər - əslində siqnalların sıxıldığı və çoxaldığı hər hansı bir tətbiq. 

Bəs rəqəmsal siqnalın işlənməsi dəqiq nədir? Rəqəmsal siqnal prosesi artıq rəqəmsallaşdırılmış səs, səs, video, temperatur və ya təzyiq kimi siqnalları alır və sonra onları riyazi olaraq idarə edir. Bu məlumat daha sonra ayrı-ayrı vaxt, ayrı-ayrı tezlik və ya digər diskret formalar kimi təmsil oluna bilər ki, məlumat rəqəmsal olaraq işlənə bilsin. Analoq siqnalları (səs, işıq, təzyiq və ya temperatur) almaq və rəqəmsal format üçün 0-a və 1-ə çevirmək üçün real dünyada analoqdan rəqəmsal çeviriciyə ehtiyac var. 

DSP dörd əsas komponentdən ibarətdir: 
 Hesablama Mühərriki: Proqram Yaddaşından proqrama və ya tapşırığa daxil olaraq riyazi manipulyasiyalar, hesablamalar və proseslər.  Məlumat Yaddaşında saxlanılan məlumatlar.
 Data Memory: Bu işlənəcək məlumatları saxlayır və proqram yaddaşı ilə əl-ələ verir. 
 Proqram Yaddaş: Bu, DSP-nin məlumatları işləmək, sıxmaq və ya idarə etmək üçün istifadə edəcəyi proqramları və ya tapşırıqları saxlayır.
 G / Ç: Bu, DSP-nin istifadə olunduğu sahəyə, yəni xarici portlara, serial portlara, taymerlərə və xarici dünyaya qoşulmağa görə müxtəlif şeylər üçün istifadə edilə bilər. 

Aşağıda DSP-nin dörd komponentinin ümumi bir sistem konfiqurasiyasında necə göründüyünə dair bir rəqəm var. 

DSP Filtrləri 
Chebyshev filtri, bir frekans bandını digərindən ayırmaq üçün istifadə edilə bilən rəqəmsal bir filtrdir. Bu filtrlər birincil xüsusiyyəti, sürəti ilə tanınır və performans kateqoriyasında ən yaxşıları olmasa da, əksər tətbiqetmələr üçün kifayətdir. Chebyshev filtrinin dizaynı, z-transform adı verilən matematik texnika ətrafında hazırlanmışdır. Əsasən, z-transformasiya həqiqi və ya mürəkkəb ədədlər ardıcıllığından ibarət olan ayrı-ayrı vaxt siqnalını tezlik domeni təmsilçiliyinə çevirir. Chebyshev reaksiyası ümumiyyətlə tezlik reaksiyasında dalğalanmaya imkan verərək daha sürətli bir sürüşməyə nail olmaq üçün istifadə olunur. Bu filtrlərə tip 1 filtrlər deyilir, yəni tezlik cavabındakı dalğalanmaya yalnız ötürmə bandında icazə verilir. Bu, müəyyən bir sifariş və dalğalanma üçün istənilən filtrin ideal reaksiyasına ən yaxşı yaxınlaşmanı təmin edir. Bəzi tezliklərin aradan qaldırılması və başqalarının filtrdən keçməsinə imkan vermək üçün hazırlanmışdır. Chebyshev filtri cavab olaraq ümumiyyətlə xətti və qeyri-xətti bir filtr giriş siqnalında olmayan tezlik komponentlərini ehtiva edən çıxış siqnalına səbəb ola bilər. 


Rəqəmsal Siqnal Qenerasiya Niyə istifadə olunur?
Rəqəmsal siqnal işlənməsinin və ya DSP-nin analoq dövrə ilə müqayisəsini başa düşmək üçün iki sistemi istənilən filtr funksiyası ilə müqayisə etmək olar. Analoq filtr gücləndiricilər, kondansatörlər, induktorlar və ya rezistorlar istifadə edərsə və əlverişli və asanlıqla yığılsa da, filtr sırasını kalibrləmək və ya dəyişdirmək olduqca çətin olardı. Ancaq eyni şeylər bir DSP sistemi ilə edilə bilər, dizaynı və dəyişdirilməsi daha asandır. DSP sistemindəki filtr funksiyası proqram əsaslı olduğundan birdən çox filtr seçilə bilər. Üstəlik, yüksək səviyyəli cavabları olan çevik və tənzimlənən filtrlər yaratmaq üçün yalnız DSP proqram təminatı, analoq isə əlavə aparat tələb edir. 

Məsələn, müəyyən bir tezlik reaksiyası olan praktik bir bant keçid filtrində bir stop bandının yuvarlanma nəzarəti, ötürmə bandının tənzimlənməsi və genişlik nəzarəti, stop bandında sonsuz zəifləmə və passband içərisində sıfır faza keçid ilə tamamilə düz bir reaksiya olmalıdır. Analoq metodlardan istifadə olunurdusa, ikinci dərəcəli filtrlər çoxsaylı pilləli yüksək Q hissələrə ehtiyac duyardı və nəticədə tənzimləmək və tənzimləmək son dərəcə çətin olacaq deməkdir. DSP proqramı ilə buna yaxınlaşarkən, sonlu bir impuls reaksiyasından (FIR) istifadə edərkən, bir impulsa filtrin vaxt reaksiyası indiki vəziyyətin və sonlu bir əvvəlki giriş dəyərinin cəmlənmiş cəmidir. Heç bir rəy olmadan, verilən bir nümunəyə verdiyi tək cavab nümunə "sətrin sonuna" çatdıqda bitir. Bu dizayn fərqlərini nəzərə alaraq, DSP proqramı analog dövrə filtri dizaynlarına nisbətən rahatlığı və sadəliyi ilə seçilir. 

Bu bant keçid filtrini yaratarkən, DSP istifadə etmək başa çatdırmaq üçün dəhşətli bir iş deyil. Bunu həyata keçirmək və filtrləri istehsal etmək daha asandır, çünki filtrləri cihaza daxil olan hər DSP çipi ilə eyni şəkildə proqramlaşdırmalısınız. Bununla birlikdə, analog komponentlərdən istifadə edərək, arızalı komponentlər riskiniz var, dövrəni tənzimləyin və hər bir analog dövrədə filtri proqramlaşdırın. DSP siqnal işlənməsi üçün əlverişli və daha az yorucu bir filtr dizaynı üsulu yaradır və ümumiyyətlə filtrlərin tənzimlənməsi və tənzimlənməsi üçün dəqiqliyi artırır.


ADC və DAC
Elektrik avadanlıqları demək olar ki, hər sahədə çox istifadə olunur. Analoqdan Rəqəmsal çeviricilər (ADC) və Rəqəmsaldan Analoqa çeviricilər (DAC), hər hansı bir sahədə DSP-nin dəyişməsi üçün vacib komponentlərdir. Bu iki çevirmə interfeysi, rəqəmsal elektron cihazların istənilən analoq siqnalını götürüb işləyə bilməsi üçün real dünya siqnallarını çevirmək üçün lazımdır. Məsələn, bir mikrofon götürün: ADC giriş tərəfindən toplanan analoq siqnalını səs avadanlığına dinamiklər və ya monitorlar tərəfindən çıxarıla bilən rəqəmsal bir siqnala çevirir. Səs avadanlığından kompüterə keçərkən, proqram əks-sədalar əlavə edə bilər və ya səsin tempini və səs səviyyəsini mükəmməl bir səs əldə etmək üçün tənzimləyə bilər. Digər tərəfdən, DAC onsuz da işlənmiş rəqəmsal siqnalı yenidən monitorlar kimi səs çıxışı avadanlığı tərəfindən istifadə olunan analoq siqnalına çevirəcəkdir. Aşağıda əvvəlki nümunənin necə işlədiyini və səs giriş siqnallarının çoxalma yolu ilə necə artırılacağını və daha sonra monitorlar vasitəsilə rəqəmsal siqnal olaraq çıxarıldığını göstərən bir rəqəm var.

Rəqəmsal ramp ADC kimi tanınan bir analogdan rəqəmsal çeviricinin bir növü bir müqayisə aparıcıdır. Analog gərginliyin müəyyən bir zamanda dəyəri müəyyən bir standart gərginliklə müqayisə olunur. Buna nail olmağın bir yolu, DAC-ı idarə edən ikili sayğac kimi tanınan müqayisəçi və tetikləyicinin bir terminalına analoq gərginliyi tətbiq etməkdir. DAC-nin çıxışı müqayisənin digər terminalına tətbiq edilərkən, gərginlik analoq gərginlik girişindən çox olduqda bir siqnal verəcəkdir. Müqayisələndiricinin keçidi ikili sayğacı dayandırır, sonra həmin nöqtədə analog gərginliyə uyğun rəqəmsal dəyəri saxlayır. Aşağıdakı şəkildə rəqəmsal bir rampa ADC diaqramı göstərilir. 

DSP tətbiqləri
Rəqəmsal siqnal prosessorunun tətbiq olunan tətbiqdən asılı olaraq fərqli şeyləri icra edə bilən çoxsaylı variantları var. Bu variantlardan bəziləri səs siqnalının işlənməsi, səs və video sıxılma, nitqin işlənməsi və tanınması, rəqəmsal görüntü işlənməsi və radar tətbiqetmələridir. Bu tətbiqlərin hər biri arasındakı fərq, rəqəmsal siqnal prosessorunun hər bir girişi necə süzə biləcəyidir. Hər DSP-dən fərqlənən beş fərqli cəhət var: saat tezliyi, RAM ölçüsü, məlumat avtobusu genişliyi, ROM ölçüsü və I / O gərginliyi. Bu komponentlərin hamısı həqiqətən bir prosessorun hesab formatını, sürətini, yaddaş təşkilini və məlumat genişliyini təsir edəcəkdir. 

Tanınmış bir memarlıq düzeni Harvard memarlığıdır. Bu dizayn, bir prosessorun eyni vaxtda iki müstəqil avtobus dəstindən istifadə edərək iki yaddaş bankına daxil olmasına imkan verir. Bu memarlıq əlavə təlimatlar alınarkən riyazi əməliyyatları icra edə bilər. Başqa birisi Von Neumann yaddaş memarlığıdır. Yalnız bir məlumat avtobusu olduğu halda, təlimatlar gətirilərkən əməliyyatlar yüklənə bilməz. Bu, son nəticədə DSP tətbiqetmələrinin icrasını ləngidən bir sıxlığa səbəb olur. Bu prosessorlar standart bir kompüterdə istifadə olunan bir prosessora bənzəsə də, bu rəqəmsal siqnal prosessorları ixtisaslaşdırılmışdır. Bu, çox vaxt bir tapşırığı yerinə yetirmək üçün DSP-lərdən sabit nöqtəli aritmetikdən istifadə etmələri lazım olduğunu göstərir. 

Başqa bir nümunə götürmə, yəni davamlı bir siqnalın ayrı bir siqnala endirilməsidir. Əsas tətbiqetmələrdən biri səs dalğasının çevrilməsidir. Səs nümunəsi götürmək, səsin çoxaldılması üçün rəqəmsal siqnallardan və nəbz kodu modulyasiyasından istifadə edir. İnsanların eşitməsi üçün 20 - 20,000 Hz arasında səs tutmaq lazımdır. 50 kHz - 60 kHz-dən yüksək olan nümunə dərəcələri insan qulağına daha çox məlumat verə bilməz. DSP proqramı və ADC və DAC ilə müxtəlif filtrlərdən istifadə edərək səs nümunələri bu texnika vasitəsi ilə çoxaldıla bilər. 

Rəqəmsal siqnal işləmə gündəlik əməliyyatlarda çox istifadə olunur və bir çox məqsəd üçün analog siqnalların rəqəmsal siqnallara yenidən yaradılmasında vacibdir.

Da xoshunuza gele biler:

DSP - Digital Signal Processing Tutorial

Digital Signal Qenerasiya (DSP) və modulyasiya izah

Mesaj yaz 

Message siyahısı