Wie funktioniert ein Delta-Sigma-DAC?

Ich habe mir angesehen, wie der Sigma-Delta-ADC funktioniert, und ich verstehe ihn. Allerdings scheint mir, dass es nicht viel Literatur über den Sigma-Delta DAC gibt.

Ich möchte ein Modell davon in Simulink erstellen. Kann mir jemand erklären wie es funktioniert?

Ein Delta-Sigma-System ist ein gemischtes digital-analoges Feedback-System, und Sie als Designer können auswählen, was analog und was digital ist und ob Sie EINEN Feedback-Punkt oder ZWEI Feedback-Punkte haben und wie viele FeedFORWARD-Punkte.

Antworten (1)

Der DAC ist einfach der Rückkopplungsteil des ADC. Das Grundkonzept ist hier dargestellt:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Inhalt der gestrichelten Kästchen ist an beiden Enden identisch. Auf der ADC-Seite stellt die Rückkopplung sicher, dass der Strom von Ein-Bit-Abtastwerten eine Kopie des analogen Eingangssignals erzeugt. Wenn dies erfolgreich ist, wird derselbe Datenstrom und dieselbe Schaltung auf der DAC-Seite genau dieselbe Kopie erstellen.

Die Subtilität kommt zum Tragen, wenn Sie nicht den Rohdatenstrom von 1-Bit-Samples übertragen möchten, sondern stattdessen einen konventionelleren PCM-Datenstrom übertragen möchten. Das mit "Übertragungssystem" gekennzeichnete Kästchen muss den 1-Bit-Strom auf der Eingangsseite in eine Reihe von PCM-Wörtern codieren und diese Wörter dann auf der Ausgangsseite wieder in einen 1-Bit-Strom umwandeln.

Die Umwandlung in PCM besteht darin, einen digitalen Tiefpassfilter auf den Eingangsstrom anzuwenden und dann den resultierenden Strom von Ausgangswörtern zu dezimieren. Solange die Abtastrate des dezimierten Stroms die Nyquist-Kriterien für die Filterbandbreite erfüllt, gehen keine Informationen verloren.

Die Umwandlung von PCM in 1-Bit-Abtastwerte verwendet eine digitale Form der Rückkopplungsschleife, die im ADC verwendet wird. Der Strom von PCM-Wörtern wird überabgetastet, und dann erzeugt ein Quantisierer 1-Bit-Abtastwerte basierend darauf, ob die Rückkopplung größer oder kleiner als das aktuelle Eingangswort ist.

Das Blockdiagramm des Übertragungssystems sieht in etwa wie das obige Diagramm aus, wobei die beiden Seiten vertauscht sind:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Der Decoder ist eine vollständig digitale Form des Delta-Sigma-Modulators, der im ADC verwendet wird. Beachten Sie, dass die Ausgabe des Decoders nicht unbedingt eine exakte Kopie des ursprünglichen 1-Bit-Stroms ist, aber dieselben Informationen enthält.

Dies ist ein starkes Konzept. Wann immer ich einen analogen Ausgang von einem FPGA benötige – beispielsweise um einen VCXO zu steuern – verwende ich häufig einen solchen Modulator, um einen externen passiven oder aktiven LPF anzusteuern.

Danke für die Antwort David. Die Antwort scheint mir überzeugend, aber ich konnte den Eingabeteil der ersten Abbildung nicht verstehen. Das analoge Eingangssignal geht in einem klassischen Sigma-Delta-Blockschaltbild nicht direkt zum Komparator. Das DAC-Feedback und der analoge Eingang durchlaufen jedoch Integratorketten und erreichen den Komparator. Aber ich versuche zu verstehen, was Sie sagen wollen, aber der Eingabeteil verwirrt mich. Können Sie einen Hinweis auf die Eingabestruktur geben?
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