Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 20 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Проблемы проектирования телевизионных приемников

В статье обсуждаются некоторые проблемы, возникающие при проектировании интегральных микросхем для систем приема телевизионных сигналов. Эти трудности являются специфическими и могут быть мало известны разработчикам других систем связи. Они усложняют проектирование телевизионных приёмников и демодуляторов по сравнению с другими приёмниками.

Обработка видеосигнала высокой четкости

В настоящее время в видеосистемах повсеместно происходит замена систем стандартной (SD) четкости изображений на высокую четкость (HD). Количество пикселов в кадре существенно увеличивается, соответственно повышается сложность проектирования систем обработки видеоизображения — кодирование и декодирование в HD-системах требует гораздо большей производительности, поэтому одного сигнального процессора уже недостаточно. В статье рассматриваются варианты построения таких видеосистем.

Транскодирование аудио- и видеоданных для бытовой электроники

Обмен информацией между устройствами домашней сети или портативными мобильными устройствами должен обеспечиваться таким образом, чтобы любой контент мог просматриваться на устройствах в любое время и разными пользователями. Эту задачу решают специальные адаптивные устройства, основные функции которых, реализованные в виде одной системы на кристалле с использованием процессоров семейства DaVinci производства Texas Instruments, рассматриваются в этой статье.

 

25 мая

Зачем аудиосистемам нужны стандарты

В статье описываются популярные и наиболее перспективные аудиостандарты. Трудно себе представить ситуацию, в которой целиком законченная техническая система поставлялась бы одним-единственным производителем. Системный интегратор объединяет в одном решении оборудование и программное обеспечение, отвечающее определённым нуждам. Стандарты обеспечивают связь между технологиями и позволяют оборудованию, подсистемам и методам, созданным различными компаниями, работать слаженно, образуя одну систему.



Стандарты ассоциации AES

Разработкой аудиостандартов занимается организация AES (Audio Engineering Society). Подробнее описание стандартов см., например, в Википедии, однако следует иметь в виду, что все изменения можно своевременно отследить только на сайте AES. Цифровой стандарт AES3 первоначально описывал относительно простой аудиоинтерфейс для двойных моно- или стереосигналов, проходящих по экранированной витой паре. С тех пор AES3 был расширен с целью поддержки более широкого ряда частот выборки, включая использование коаксиального и оптического кабелей, кабеля категории 6, а также для передачи сложных метаданных в дополнение к полезной нагрузке. Цифровой аудиоинтерфейс S/PDIF
(IEC 60958-3), разработанный в то же время и имевший многие общие с AES3 характеристики, продолжает использоваться в бытовой электронике.
Стандарты AES50–56, утвердившие частоту дискретизации 44,1 кГц, не предусматривали возможности использования музыки одновременно с движущимися изображениями. В дальнейшем эти стадарты были дополнены частотами дискретизации вплоть до 384 кГц для критичных профессиональных приложений.
Стандарт AES11 обеспечивал необходимость синхронизации частоты выборки в студийном оборудовании. Описывая критерии распространения сигнала синхронизации в среде и ожидаемые допуски для подключенного оборудования, AES11 подготовил почву для больших аудиосистем, которые должны функционировать надёжно и предсказуемо.
Развитие стандартов AES продолжается и в нынешнее время. Например, состоящий из нескольких частей стандарт AES31 определяет в относительно простом виде обмен аудиофайлами для оригиналов записи и архивов, в котором материалы будут вопроизводиться в ближайшие десятилетия. Стандарт AES52 определяет метод переноса уникальных идентификаторов в цифровой последовательности битов AES3, позволяя управлять и автоматически регистрировать потенциально большие количества аудиопотоков.

Новый стандарт объёмного звучания

До недавних пор реализация объёмного звучания в радиовещании сталкивалась со значительными трудностями. Вопросы совместимости, плохое качество и требуемые высокие битовые скорости передачи данных среди прочих факторов препятствовали созданию мощной многоканальной системы.
Наконец, появилась новая MPEG-технология с полной обратной совместимостью, разработанная организациями Dolby Laboratories, Fraunhofer IIS, LSI и Philips. Она обеспечивает высококачественный объёмный звук, высокую битовую скорость передачи данных и простую реализацию с использованием стерео- или моноинфраструктур.
MPEG Surround создаёт моно- или стереосигнал с меньшим числом каналов. При желании используется внешний сигнал с нисходящим микшированием. Для того чтобы правильно восстановить исходный источник сигнала на стороне приёмника, в стереосигнал с меньшим числом каналов добавляется дополнительная информация.
MPEG Surround работает со всеми основными аудиокодеками (AAC, HE-AAC или MPEG Layer-2), которые используются для сжатия сигнала с уменьшенным числом каналов. Например, 64-Кбит/с реализация может включать 3—5 Кбит/с дополнительной информации с учётом сжатия стереосигнала с меньшим числом каналов, хотя скорость передачи данных увеличивается от 3 до 32 Кбит/с и выше. При воспроизведении стереосигнала в стандартных наушниках создается эффект объёмного звучания.
Сравнительные испытания показали, что MPEG Surround способна обеспечить такое же качество звучания, что и дискретные системы, и значительно лучшее качество, чем достигаемое с помощью популярных матричных решений.
В настоящее время эта технология распространяется по всему миру. Многие международные стандарты телерадиовещания, например DVB-H, DAB+, DRM+ и корейский T-DMB, уже приняли MPEG Surround или находятся на заключительном этапе этого процесса.

Стандарт 2 Vrms

Первыми, кто стал работать с интерфейсными стандартами, были вещательные компании. Объединение нескольких устройств в одну законченную систему потребовало стандарта для оптимального управления нагрузкой каждой из частей системы и получения идеального коэффициента усиления или ослабления сигнала.
Традиционные интерфейсные стандарты обеспечивали 1,23 Vrms и 0,316 Vrms. В течение многих лет эти параметры были признаком отличия бытовой техники от профессиональной.
Примерно в то же время в Европе приобрели также популярность SCART-разъёмы. Благодаря им качество воспроизведения и его возможности значительно выросли. Требования стандарта SCART в конце концов выросли до 2 Vrms (5,6 Vpp) при входном импедансе 10 кОм.
Получить смещённый относительно земли 5,6-Vpp сигнал сложнее, чем поначалу представляется. Выходной сигнал 5-В ЦАП составляет около 4 Vpp, его смещение — 2,5 В. При более низком рабочем напряжении ЦАП размах сигнала становится меньше. Для передачи этого сигнала на внешнее устройство требуется обеспечить больший уровень усиления и буферизации. Эта цель достигается с помощью трёх следующих методов, в которых используются:
– операционный усилитель (ОУ) с двуполярным питанием со средней точкой;
– ОУ с однополярным питанием и со смещением по постоянному току VDD/2, а также с разделительным конденсатором по постоянному току на выходе;
– ОУ с однополярным питанием и встроенным генератором подкачки заряда для создания отрицательной шины питания, обеспечивающей необходимый размах и смещённый относительно земли сигнал.
Каждая из этих топологий имеет свои преимущества и недостатки.
Первый метод имеет ряд преимуществ: не требуется формировать дополнительную шину питания. Однако во многих аудиосистемах не используются источники напряжения выше 5 В, и шина отрицательного питания формируется внутри микросхемы. Некоторые предлагаемые на рынке системы генерируют напряжение для шин питания аудиоусилителей, цена которых обычно составляет цену двух дополнительных LDO-регуляторов. Кроме того, для настройки таких устройств требуются пассивные компоненты. Преимущество этого метода: хорошие характеристики устройства. Недостатки: стоимость; дополнительное место на плате; форм-фактор.
Во втором методе (см. рис. 1) конденсатор заряжается постоянной составляющей сигнала до небольшого уровня напряжения. При нормальной работе это обстоятельство никак не сказывается на состоянии аудиосистемы, однако как только усилитель начинает менять состояние, разрядка конденсатора сопровождается потрескиванием и щелчками аудиосистемы.
Разделительный конденсатор работает и в качестве фильтров верхних частот на выходе системы. Недостатки: может потребоваться специализированная шина напряжения VCC; щелчки в аудиосистеме; плохое воспроизведение звука на низких частотах.

Рис. 1. Линейный усилитель с однополярным питанием

Третий метод (см. рис. 2) — один из самых новых, используемых для генерации сигнала с большим размахом напряжения и поддержкой смещённого выходного сигнала.

Рис. 2. Семейство DRV60× компании TI со встроенными биполярным ОУ и генератором подкачки заряда

Технология DirectPath компании TI позволяет интегрировать в устройство генератор подкачки заряда, создающий внутреннее отрицательное напряжение питания. Таким образом, усилитель в этом устройстве работает в биполярном режиме (с двойным питанием) с размахом ±6 В и смещённым выходным сигналом.
Благодаря смещённому выходному сигналу от биполярного источника питания пропадают щелчки, и при подключении к следующему устройству в каскаде не используются разделительные конденсаторы. Звучание на низких частотах становится более естественным. Более того, благодаря тому, что напряжение питания устройства равно ±3 В, оно может питаться от напряжения, типичного для многих систем (например, для процессоров).
Преимущества метода: отсутствие щелчков; отличное воспроизведение звука на НЧ; простая схема. Недостатки: ограничение по динамическому диапазону в районе 107 дБ, которое, как правило, не является критичным для цифровых телевизионных приставок, переносных DVD-плееров и игровых консолей.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Владимир Фомичёв, редактор, ИД «Электроника»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 
 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2017 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты