Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов. (Analog-Digital Conversion)

СОДЕРЖАНИЕ: ГЛАВА 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ (5). Введение (5). Цели обработки физических сигналов (6). Формирование физических сигналов (7). Методы и технологии обработки физических сигналов (8). Сравнение аналоговой и цифровой обработки сигнала (8). Практический пример (9). Список литературы (12). ГЛАВА 2. ДИСКРЕТНЫЕ СИСТЕМЫ (13). Введение (13). Дискретизация аналоговых сигналов по времени (14). Фильтры для устранения эффекта наложения спектров (антиалайзинговые фильтры) (16). Статическая АЦП и ЦАП передаточная функция и погрешности по постоянному току (19). Погрешности по переменному току в преобразователях данных (26). Искажения и шум в идеальном N-разрядном АЦП (27). Искажение и шум в реальных АЦП (31). Приведенный ко входу тепловой шум (32). Явления интегральных и дифференциальных нелинейных искажений (33). Нелинейные искажения, наихудшая гармоника, общие нелинейные искажения (THD), общие нелинейные искажения плюс шум (THD + N) (34). Показатель сигнал/шум/искажения (SINAD), показатель сигнал/шум (SNR и эффективное число разрядов (ENOB) (35). Аналоговая ширина полосы (37). Динамический диапазон, свободный от гармоник (SFDR) (38). Двухтональные интермодуляционные искажения (IMD) (39). Уровень собственных шумов (NPR) (40). Дрожание апертуры и апертурная задержка (43). Динамические характеристики ЦАП (46). Спад частотной характеристики (Rollof) ЦАП sin(x)/x (50). Список литературы (51). ГЛАВА 3. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (АЦП) ДЛЯ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ (53). АЦП последовательного приближения (54). Сигма-дельта АЦП (61). Резюме (71). Параллельные (Flash) АЦП (72). Конвейерные (Subranging, Pipelined) АЦП (75). Каскадные АЦП (Bit-Per-Stage, последовательные) (78). Список литературы (83). ГЛАВА 4. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ЦАП) ДЛЯ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ (85). Структуры ЦАП (85). Архитектуры ЦАП с малыми искажениями (87). Логика ЦАП (90). Интерполирующие ЦАП (92). Сигма-дельта ЦАП (94). Прямой цифровой синтез (DDS) (95). Список литературы (100). ГЛАВА 5. БЫСТРОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ (101). Дискретное преобразование Фурье (101). Быстрое преобразование Фурье (108). Аппаратная реализация и время выполнения алгоритмов БПФ (115). Требования к DSP для реализации алгоритмов БПФ в реальном масштабе времени (117). Расширение спектра анализируемого сигнала и взвешивание с использованием оконной функции (119). Список литературы (123). ГЛАВА 6. ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ (124). Введение (124). Фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ) (127). Реализация КИХ-фильтра на процессоре DSP с использованием циклических буферов (132). Проектирование КИХ-фильтров (135). Проектирование КИХ-фильтра по методу sin(x)/x со взвешиванием (137). Проектирование КИХ-фильтра по методу рядов Фурье со взвешиванием (138). Проектирование КИХ-фильтра по методу частотной дискретизации (139). Проектирование КИХ-фильтров с использованием программы Паркса - Макклиллана (Parks - McClellan) (139). Проектирование ВЧ, полосовых и режекторных фильтров на основе НЧ-фильтров (143). Фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ) (144). Методы проектирования БИХ-фильтров (147). Резюме: сравнение КИХ- и БИХ-фильтров (148). Фильтры с изменяемой частотой дискретизации (149). Адаптивные фильтры (154). Список литературы (157). ГЛАВА 7. АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ (158). Микроконтроллеры, микропроцессоры и цифровые (DSP) процессоры обработки сигналов (158). Требования, предъявляемые к цифровым процессорам обработки сигналов (160). Быстрое выполнение арифметических операций (161). Повышенная точность (161). Одновременная выборка двух операндов (161). Циклические буферы (162). Организация циклов с автоматической проверкой условий (163). Выводы (163). Ядро 16-разрядных DSP с фиксированной точкойсемейства ADSP-21хх (164). Пример реализации цифрового фильтра (165). Шины (168). Вычислительные блоки (АЛУ, MAC, регистр сдвига) (168). Адресные генераторы и устройство управления последовательностью выполнения команд (секвенсер) (170). Встроенные периферийные устройства процессоров семейства ADSP-21хх (171). Сравнение арифметики с плавающей и фиксированной точкой (178). Цифровые сигнальные процессоры с плавающей точкой SHARC® компании Analog Devices (181). Архитектура ядра процессора семейства ADSP-2116х, построенного по принципу «одна инструкция - двойной набор данных» (186). Построение многопроцессорных систем на основепроцессоров семейства SHARC (189). ADSP-TS001 - TigerSHARC™: статический суперскалярный цифровой сигнальный процессор (191). Средства для отладки и проектирования систем на цифровых сигнальных процессорах (199). VisualDSP и VisualDSP++ (203). Список литературы (205). ГЛАВА 8. ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА С DSP-ПРОЦЕССОРАМИ (206). Введение (206). Организация параллельного интерфейса с DSP-процессорами: чтение данных из АЦП, подключенного с отображением в адресное пространство памяти (206). Организация параллельного интерфейса с DSP-процессорами: запись данных в ЦАП, подключенный с отображением в адресное пространство памяти (212). Организация последовательного интерфейса с DSP-процессорами (215). Организация последовательного интерфейса между DSP-процессором и АЦП (218). Организация последовательного интерфейса между DSP-процессором и ЦАП (220). Организация интерфейса между портами ввода-вывода, микросхемами со смешанными сигналами, кодекамии DSP-процессорами (222). Организация высокоскоростного интерфейса (225). Системный интерфейс процессора DSP (226). Список литературы (227). ГЛАВА 9. ПРИМЕНЕНИЕ DSP (228). Высокопроизводительные модемы для передачи данных (POTS) по традиционным телефонным линиям (228). Модемы удаленного доступа (RAS) (234). Многоканальная интернет-телефония (VoIP) (237). Цифровые сотовые телефоны (243). Система GSM (245). Телефоны стандарта GSM, использующие процессор обработки SoftFone™ и комплект микросхем радиоканала Othello™ (247). Аналоговые базовые станции сотовой телефонии (254). Цифровые сотовые базовые станции (255). Управление электродвигателями (259). Кодеки и процессоры обработки сигналов в голосовых приложениях и аудиосистемах (263). Сигма-дельта-АЦП с программируемым цифровым фильтром (267). Резюме (269). ГЛАВА 10. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯАППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ (270). Низковольтные интерфейсы (270). Устойчивость к повышенному напряжению и совместимость по напряжению (275). Соединение 5-вольтовой и 3,3-вольтовой логики с помощью шинных переключателей на МОП-транзисторах (276). Устойчивость и совместимость по напряжению, обеспечиваемая средствами самой интегральной схемы (278). Интерфейсы между системами с напряжениями питания 3,3 и 2,5 В (280). Литература по интерфейсам низкого напряжения (283). Заземление в системах со смешанными сигналами (283). Поверхности заземления и питания (284). Двухсторонняя или многослойная печатная плата (286). Многоплатные системы со смешанными сигналами (287). Разделение аналогового и цифрового заземления (288). Заземление и развязка ИС со смешанными сигналами и небольшими цифровыми токами (289). Внимательно отнеситесь к цифровому выходу АЦП (291). О генераторе тактовых импульсов (293). Источники неудач при заземлении системы со смешанными сигналами: применение одноплатной схемы заземления к многоплатной системе (294). Выводы: заземление устройств со смешанными сигналами и маленькими цифровыми токами в многоплатных системах (295). Выводы: заземление устройств со смешанными сигналами и большими цифровыми токами в многоплатной системе (297). Заземление цифровых процессоров обработки сигналов (DSP) с внутренними системами ФАПЧ (298). Выводы по заземлению (299). Некоторые общие правила компоновки платы для систем со смешанными сигналами (299). Список литературы по заземлению (301). Методы изоляции цифровых сигналов (302). Снижение шумов и фильтрация напряжения источника питания (305). Эксперименты с импульсным источником питания (312). Локальная высокочастотная фильтрация напряжения питания (316). Локальная развязка процессоров DSP с высокой плотностью выводов (317). Список литературы: шумопонижение и фильтрация (320). Работа с высокоскоростной логикой (321). Литература по работе с высокоскоростной логикой (326). Аннотация издательства: Книга посвящена как теоретическим, так и прикладным аспектам создания аналого-цифровых систем обработки сигналов. Рассматриваются вопросы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, даются основы цифровой обработки сигналов, цифровой фильтрации, спектрального анализа. Отдельная глава посвящена вопросам конструирования, таким как компоновка устройства, разводка печатных плат, передача сигналов по высокоскоростным интерфейсам, сопряжение цифровых и аналоговых блоков устройства. Для инженеров и студентов радиотехнических и других смежных специальностей.