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模拟信号如何转换数字信号
2006年8月1日 10:50  来源:天地论坛

    千姿百态、光辉夺目的现代专业灯光系统只需在两根数据传输线上就可同时传输成百上千个通道的调光器控制信号,应归功于DMX512数字多功能传输系统。

    最简单的模拟调光系统是通过调光控制台发出的0~10V控制电压实现灯光渐暗、渐明的控制。这种模拟调光台组成的调光系统随着控制通道数量的增加(每台调光器需占用1个通道)使系统变得越来越庞大,控制线路复杂、系统造价昂贵和故障率增高,而且系统无法扩展。

    把模拟调光控制信号数字化后,利用数字多路通讯原理,即在一对线路上可同时传送数以千计或更多的数据通讯信号,终于完美地解决了现代专业灯光系统的数字多功能传输问题。

    1986年USITT(美国剧场技术协会)根据调光台控制灯光的标准接口首先开发出DMX512(1986)通讯协议。DMX是“Digital multiplex”数字多功传输的英文缩写;512是在一对数据线上可同时传送512个通道的调光控制信号。1990年该通讯协议被PLASA(美国专业灯光和音响协会)和USITT联合工作组修改为DMX512(1990)版本,并在全世界推广应用。

    模拟信号如何转换为数字信号?

    日常生活中遇到的信号如灯光的连续平滑控制信号,各种音频信号和电视节目信号等都是模拟信号。模拟信号是一种振幅随时间连续变化的信号,如图1(a)所示。模拟信号的特点是能真实地反映自然界的本质问题,但不易控制,一对导线只能传输一种信号。

    把模拟变化的信号转换为不连续的数字信号(或称脉冲信号)是多路传输的技术基础,因此DMX512首先要解决的问题是把模拟转换到数字(简称A/D变换)或相反的把数字转换到模拟(D/A转换)。A/D转换有三个步骤:采样、量化和编码。

①采样(Sampling)

    根据信息论原理,一个频率为fs的正弦波连续信号的信息量完全包含在频率为其2倍的不连续的脉冲信号中,即fp(脉冲频率)=2fs。

    如果要把20Hz~20KHz范围的模拟音频信号变换为不连续的脉冲信号(二进制数字信号),那么脉冲采样频率至少应为40KHz(模拟信号中最高频率的2倍),其周期Tp=1/fp=1/40KHz=25μs
专业灯光调光台控制信号的频率远比音频信号的最高频率低,因此它的采样频率可更低。

②量化(Quantigation)

    模拟信号采样后需解决采样点信号幅度的读出问题。把连续变化的信号振幅按一定的级差精度读出采样点信号振幅的数据称为“量化”。

   为适应数字电路的需要,读出方法一般采用二进制方法。

 

 
 [关键词]:模拟、数字、ADDA  发表评论    【推荐】 【打印

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