Ich entwerfe einen digitalen parametrischen EQ, der vor einen Gitarrenverstärker mit hoher Verstärkung geht. Ich möchte die Option haben, Signale auf bis zu 12 dB zu verstärken. Ich plane, dies zu implementieren, indem ich entweder das Signal zum ADC um 1/4 (analog) dämpfe oder indem ich ein paar Bits entweder vor oder nach dem Filtern des Signals im diskreten Bereich abschalte. Ich werde dann den Ausgang analog um das 4-fache verstärken. Was ist in Bezug auf SNR und Dynamikbereich die bessere Alternative?
Der ADC kann die Eingangsspannung einer Gitarre ganz einfach ohne Clipping aufnehmen. Meine Sorge ist eher das Clipping des DAC, sobald ich die Verstärkung um 12 dB aufdrehe.
Wenn Sie einen ADC mit mehreren Eingängen haben und ihn zwischen Eingängen auswählen können, die um unterschiedliche Beträge verstärkt werden, ist dies im Allgemeinen der sauberste Ansatz. In einigen Fällen kann man die Verstärkung auch anpassen, indem man die Referenzspannung auf einen ADC herunterskaliert.
Die Wirksamkeit dieser Ansätze im Vergleich zum einfachen Hochskalieren der aus dem ADC gelesenen Werte wird basierend auf dem ADC-Design erheblich variieren. Einige Arten von ADC haben ein Grundrauschen, das von der Stärke des eingehenden Signals unabhängig ist, aber einige Arten von Wandlern, insbesondere Delta-Sigma-Konverter, haben ein Grundrauschen, das mit der Signalamplitude variiert. Ein idealer 16-Bit-Wandler hätte ein SNR von etwa 96 dB bei einem Signal mit voller Stärke, aber das würde bei einem Signal von -48 dB auf 48 dB abfallen. Ein billigerer 16-Bit-Konverter, der für Audio ausgelegt ist, hat im Gegensatz dazu möglicherweise nur einen 60-dB-SNR bei einem Signal mit voller Stärke, schafft aber immer noch einen 36-dB-SNR bei einem -48-dB-Signal (eine Reduzierung des Signals um 48 dB würde den SNR nur um 24 dB reduzieren). . Bei einem solchen Konverter
Der sauberste Weg, Signale zu skalieren, ist die analoge Skalierung vor dem ADC. Die digitale Skalierung ist nicht so gut, aber das Ausmaß der Verschlechterung hängt von der Art des verwendeten Konverters ab und kann zu beanstanden sein oder auch nicht.
In solchen Situationen ist es am besten, die Quantisierer (ADC, DAC) als Rauschquelle zu betrachten, und Ihre Aufgabe besteht darin, das gesamte Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu maximieren.
Zu Ihrer Information, ein ADC/DAC hat ein maximales SNR von 6,02 * b + 1,76 (wobei b die Anzahl der Bits oder ENOB ist).
Ihre beste Option wäre also, das Signal am schlechtesten Quantisierer zu maximieren. Wenn Sie also einen 8-Bit-ADC und einen 10-Bit-DAC haben, maximieren Sie das ADC-Eingangssignal und reduzieren Sie das Signal (und Rauschen), indem Sie das Signal digital reduzieren, aber die zusätzlichen LSBs beibehalten, die durch die Verstärkungsreduzierung eingeführt wurden.
Wenn Sie die Freiheit haben, Ihren ADC und DAC zu wählen, würde ich das ADC-Signal maximieren und einen DAC mit höherer Auflösung wählen, um die zusätzlichen Bits aufzunehmen, die durch die Verstärkungsreduzierung erzeugt werden.
In der Regel ist die Änderung des SNR bei Amplitudenänderungen des Signals ziemlich linear. Bei großen Signalen (z. B. 1/2-Skala) kann aufgrund von DNL und INL eine kleine zusätzliche Reduzierung (1 bis 2 dB) auftreten. Daher sollte dies für Sie nicht sehr relevant sein.
Georg Herold