Преобразование сигналов. Преобразование цифрового сигнала в аналоговый

В силу того что ранние системы телефонной связи были полностью аналоговыми (а большая часть систем связи в мире и по сей день остаются таковыми), возникает необходимость преобразования аналоговых сигналов в цифровые, чтобы они могли передаваться по цифровым каналам связи с использованием цифровой техники. Когда же цифровой сигнал поступает в пункт назначения, он должен быть преобразован обратно в аналоговую форму. Необходимо кратко ознакомиться с этими двумя методами взаимного преобразования сигналов.

Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму.На рис. 6.4а показаны основные этапы преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Входной сигнал представляет непрерывно изменяющийся электрический аналог речевого сигнала, поступившего на вход микрофонного капсюля телефона. В строго определенные промежутки времени входной аналоговый сигнал измеряется, и полученное значение напряжения преобразуется в эквивалентный цифровой код.

В рассматриваемом примере используется 8-битовый код. Код на выходе преобразователя представляет параллельный сигнал в конкретный момент времени, когда производится измерение входного сигнала, и его значение представляет значение измеренного напряжения (аналогового сигнала). Параллельные коды для передачи преобразуются в форму последовательно обрабатываемого сигнала. После поступления в место назначения они преобразуются обратно в последовательную форму, в которой они поступают на цифро-аналоговый преобразователь.

Для того чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, непрерывный диапазон уровней напряжения аналогового сигнала разбивается на ряд дискретных отрезков, для каждого из которых величина напряжения представляется в виде однозначно определяемого 8-битового кода.

Преобразование цифрового сигнала в аналоговый.Как продемонстрировано на рис. 6.4б, из поступающего входного 8-разрядного параллельного кода в цифро-аналоговом преобразователе для каждого однозначно определяемого кода в качестве выходного сигнала задается уровень напряжения. Полученный в результате преобразования уровень напряжения остается постоянным в течение времени, равном периоду времени измерения, поэтому выходной сигнал будет иметь ступенчатую форму.

Если выходной сигнал, имеющий ярко выраженную ступенчатую форму, пропустить через схемы усилителя и фильтра, то подобная операция восстанавливает форму сигнала, делая его очень близким по форме к исходному аналоговому, то есть имеющему сглаженную форму и непрерывно изменяющееся значение амплитуды. Чем большее количество операций измерения напряжения проводилось в течение заданного промежутка времени аналого-цифровым преобразователем, тем более точно удается впоследствии воспроизвести форму сигнала на выходе цифро-аналогового преобразователя.

Для того чтобы преобразовать цифровой сигнал в аналоговый, на вход цифроаналогового преобразователя подают цифровой сигнал, который после обратного преобразования представляет похожий, но не непрерывный, а ступенчато изменяющийся сигнал.

Затем этот ступенчатый сигнал подается на схему, образованную усилителем и фильтром и производящую сглаживание полученного выходного сигнала, после чего он начинает представлять достаточно точную копию исходного сигнала.