ADC

ADC - tai Analog-Digital Converter, kitaip tariant - tokia elektroninė schema, dažniausiai mikroschema, kuri analoginį signalą suskaitmenizuoja ir paverčia į skaitmeninį. Gali būti labai įvairūs ADC variantai, plačiąja prasme žvelgiant - bet koks skaitmeninį signalą atiduodantis daviklis irgi yra ADC, o kartu ADC yra ir sudėtingos fotoaparatų matricos.

Visgi įprastu atveju ADC vadinami tik įrenginiai, kurie tiesiog paprastą analoginį signalą konvertuoja į paprastą skaitmeninį.

Paprastai analogo konversijos į skaitmeną principas labai elementarus. Čia vienas iš tokios konversijos pavyzdžių, kai signalas matuojamas ~3dB (apie 2 kartų) pakopomis:

• Yra seka laiptinių filtrų, kurie praleidžia signalą į skaitmeninį vieno bito generatorių pagal įtampos lygį - t.y., jei įtampa viršija - tai signalas praeina filtrą ir pavirsta į bitą:
  • Pirmo filtro praleidimo įtampa yra, pvz., 0,1V
  • Antro filtro praleidimo įtampa tada yra 0,2V
  • Trečio filtro įtampa tada bus 0,4V
  • Ketvirto filtro įtampa bus 0,8V
  • Penkto įtampa bus 1,6V
  • Šešto įtampa bus 3,2V
  • Septinto bus 6,4V
  • Aštunto filtro praleidimo įtampa bus 12,4V
• Kaskart matuodami, matome, kiek bitų pririnko signalas ir gauname atitinkamą dvejetainį skaičių: pvz., jei praeis tik pirmą filtrą, tai bus 00000001, jei praeis du pirmus filtrus, tai bus 00000011, jei praeis septynis - tai bus 01111111, ir t.t., ir t.t..

Taigi, čia su 2x pakopomis turėsim 8 bitų matuoklį - visi žemesni bitai matavimo momentu bus vienetai, iki to bito, kuris jau negaus signalo, nes filtras neduos pakankamo. Atitinkamai, taip matuodami tūkstančius kartų per sekundę ar darg dažniau, galėsim nustatyti signalo lygį, ir tas lygis bus išreiškiamas dvejetainėje skaičiavimo sistemoje.

Galimas ir kitas algoritmas: pvz., CD naudojamas 1 bito samplingas, kur signalo lygis yra arba 0 (reiškia, kad signalas silpnėja), arba 1 (reiškia, kad signalas stiprėja). Jei signalo lygis tas pats - tai kaitaliojasi 0 su 1. Tokiu būdu išvis primityvi schema gali susamplinti labai platų dinaminį diapazoną. Tiesa, samplinimo reitas (dažnis) čia yra realiai prarandamas. Kaip pvz., jei CD samplinimo dažnis yra 44kHz, tai kartais išties gausim pokyčio signalą, atitinkantį pusę bangos nuo samplinimo dažnio, t.y., 22kHz, tačiau didelės galios signalų pokyčiai realiai samplinami bus tiktai mažu dažniu, blogiausiu atveju 44000/16=2750Hz. Dėl šitos savybės ir kyla tasai kiek specifiškas kompaktų skambesys, kur žemi dažniai atrodo atkuriami lyg ir per stipriai, per daug dinamiškai, lyginant su aukštais.

Taip ar anaip, bet kuriuo atveju esmė viena ir ta pati - analoginis signalas verčiamas į skaitmeninį, kuris įrašomas, apdirbamas ir t.t.. O jau vėliau, jei reiks skaitmeninį signalą atkurti, tai reiks konvertuoti į analogą (t.y., į tikrą garsą), tai bus atvirkšti veiksmai, kuriuos atliks DAC konverteris.

Yra išskiriamos kelios esminės ADC charakteristikos:

• Skaitmenizavimo arba semplinimo dažnis, kuris, pvz., SDR atveju, gali siekti iki keliasdešimt megahercų (aukštesni dažniai pradžioje žeminami, o tik tada skaitmenizuojami). Audio sistemų atveju paprastai apsiribojama semplinimo dažniu iki poros šimtų kilohercų
• Dinaminis diapazonas, nuo kiek dB iki kiek dB yra suskaitmeninamas tasai signalas (daugeliu atvejų diapazonas gali būti gan prastas, todėl jis dažnai išvis neskelbiamas)
• Bitų skaičius, nurodantis, kiek detaliai ir smulkmeniškai galima gauti susemplintą dažnį - dažniausiai būna kokie nors 8 bitai ar 12 bitų kanalui, tik paskui jie paverčiami į stereo ir aiškinama, kad ten esą kokie nors 16 bitų ar 24 bitai

Čia, beje, geras bajeris - audiofilai gauna 16 bitų stereo ir paskui visaip išvedžioja apie 16 bitų garso skirtumus nuo 24 bitų garso, nors net nesupranta, kad daugeliu atvejų realiai tai tiktai 8 bitus gavo :D

Dar geresnis bajeris yra tas, kad daugelis primityvių ADC išties tai tegeneruoja vos 4 ar 6 tikrus bitus, o kanalo išėjime paskui tie 8 bitai tiesiog sufeikinami, pvz., pagal overloado trukmę :D