Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

В настоящем дипломном проекте освещены некоторые основные принципы цифрового телевидения, строение и использование, а так же применение цифровой техники в передвижных телевизионных станциях. Рассматривается цифровой стандарт SDI, его преобразование в аналоговый сигнал системы PAL.

Разрабатывается устройство, выполняющее функцию усилителя-распределителя цифрового сигнала и цифро-аналогового преобразователя.

Содержание

Введение

1. Обзор существующих ПТС

2. Обоснование основных технических характеристик

2.1 Требования к декодеру

2.2 Цифровой интерфейс

2.3 Сигнал SDI. Основные параметры цифрового потока формата 4:2:2

2.4 Сигнал PAL. Основные параметры

3. Разработка структурной схемы

4. Разработка принципиальной электрической схемы.

4.1 Демультиплексор

4.2 Цифро-аналоговый преобразователь

4.3 Фильтр нижних частот

4.4 Усилитель аналогового сигнала

4.5 Выходной каскад

4.6 Кодер системы PAL

4.7 Принципиальная электрическая схема

4.8 Спецификация

5. Разработка топологии печатной платы

6. Технико-экономическое обоснование проекта

6.1 Организационные факторы экономической эффективности применения ЦАП на ПТС в городе Москве

6.2 Расчет капитальных и эксплуатационных затрат связанных с внедрением и разработкой ЦАП

6.3 Показатели надежности блоков операционного усилителя и эмиттерного повторителя

7. Вопросы экологии и безопасности жизнедеятельности

8. Заключение

9. Список литературы

Введение

Вещательное телевидение, по определению, означает доставку движущихся изображений и звукового сопровождения большим массам зрителей. Оно выполняет три основные задачи: информировать, просвещать и развлекать. Эти социальные функции ТВ вещания реализуются через технологию создания и доставки ТВ программ. Технологические процессы состоят из отдельных операций, таких как кино- или видеосъемка, монтаж, озвучивание, и т.д. Основной частью телевизионного вещания является тракт формирования программ. Организационной формой тракта формирования программ служат телевизионные центры. В каждом телецентре имеются две крупные структуры -- творческая (художественная) и техническая, тесно связанные между собой. В первую входят редакции и другие творческие объединения, специализированные по видам вещания, дикторская группа, группа звукорежиссеров, отдел выпуска, отдел координации и некоторые другие, во вторую, всевозможные технические службы. Творческие и технические подразделения предназначены для подготовки и исполнения частей, входящих в программы вещания, формирования, записи и передачи в последующие части тракта телевизионных сигналов, отображающих вещательные программы.

Телевизионный центр - мощная инфраструктура, которая обеспечивает внутренние связи между аппаратными и передачу сигналов на наземные сети и спутниковые каналы связи. Коммуникационные возможности телецентра делают его уникальным центром приема и передачи и распределения различных электронных видов информации.

Но возможности такого центра были бы неполными, если бы не существовали всевозможные передвижные средства формирования, передачи, приема и обеспечения программ. На телецентре, в Технической дирекции Комплекса телетехники существует множество таких отделов. Отделы, связанные с передвижной техникой находятся либо в самом ТВ центре, либо в отдельном гараже. Обычно это отделы: передвижных ТВ станций (ОПТС), передвижных радиорелейных станций (ОПРС), видеожурналистского комплекса (ОТЖК), мобильной группы (ОМГ), отделы обеспечения.

В ОПТС входит одна или несколько передвижек, обслуживаемых обычно сменным персоналом, состоящим из начальника смены, ведущего инженера, инженеров (их количество зависит от типа, размера ПТС), механиков и водителей - механиков.

В данном дипломном проекте будет подробно описана передвижная ТВ станция и рассчитан один из основных блоков ее видеотракта.

Передвижная телевизионная станция (ПТС) - смонтированный в автобусе комплекс аппаратуры для проведения внестудийных телевизионных передач. Высокая мобильность ПТС и возможность с её помощью вести передачу (или запись передачи) вне телевизионной студии определили широкий диапазон использования ПТС для прямой трансляции с мест крупных политических событий, спортивных мероприятий и соревнований, театральных и концертных представлений, для репортажных передач с различных массовых мероприятий, с выставок и из музеев и т.п.

ПТС делят на типовые и репортажные. В состав типовой ПТС обычно входят: телевизионная аппаратура, смонтированная в автобусе; выносные ТПК; усилительная аппаратура звукового сопровождения передачи, в том числе выносные микрофоны; аппаратура технологической связи (технической и режиссёрской) с телецентром и между несколькими ПТС; радиорелейное оборудование для передачи сигналов телевизионного изображения и звукового сопровождения от ПТС в радиоприёмную аппаратную телецентра; аппаратура электропитания от сети переменного тока или от автономного генератора. ПТС обычно имеют до 20 ТПК и 10--40 микрофонных входов. ТПК соединены с аппаратурой в автобусе камерным кабелем. Максимальное удаление от автобуса передающих камер -- 2 км, микрофонов -- 500 м. Выносную часть радиорелейного оборудования -- радиопередатчик (работающий на волнах 4--15 см) и параболическую антенну (с шириной диаграммы направленности ~ 3--4°) устанавливают на крыше одного из зданий, ближайших к месту расположения автобуса ПТС, и соединяют (радиочастотным кабелем) с аппаратурой управления, находящейся в автобусе.

Обычное условие проведения внестудийных телевизионных передач -- прямая оптическая видимость приёмных антенн радиоприёмной аппаратуры телецентра с места установки антенны ПТС. Поэтому приёмные антенны стремятся устанавливать как можно выше, например, в телецентре в Москве они расположены на Останкинской башне, на высоте 253 м. В зависимости от характера трассы и условий распространения радиоволн максимальное удаление ПТС от телецентра может составлять 30--50 км. Передача телевизионных сигналов от ПТС на телецентр может осуществляться также и по специально проложенным в земле радиочастотным кабелям, оптико-волоконным линиям. Также используют и спутниковую связь. Для технологической связи ПТС с телецентром выделяют несколько телефонных линий. Электрическая мощность, потребляемая ПТС, составляет 5 -- 20 кВт, в зависимости от составляющего оборудования. Сигналы телевизионного изображения и звукового сопровождения могут записываться передвижной видеомагнитофонной станцией, расположенной в отдельном автобусе, но в настоящее время такие станции почти не используют, так как аппаратная записи стала размещаться в самой передвижной станции. Количество ПТС, используемых при одной передаче обычно одна или две (спаренный режим); при сложных передачах используют 3--4 и более ПТС.

Во время передачи (или записи) каждая ТПК обслуживается оператором, который выбирает сцену или объект для показа телезрителям. Наблюдая на экранах видеоконтрольных устройств несколько изображений, получаемых с ТПК, режиссёр у пульта в автобусе отбирает одно нужное, и оно поступает на телецентр. Звукорежиссёр (пульт которого, как правило, находится также в автобусе), подключая соответствующие микрофоны, вынесенные на рабочую площадку, обеспечивает звуковое сопровождение передаваемой программы.

1. Обзор существующих ПТС

Классификация. Принято выделять три класса ПТС: высший - от 12 до 30 камер, средний - от 6 до 10 камер, малый - от 2 до 4 камер. К передвижным ТВ станциям также можно отнести так называемые раскладушки и ТЖК. Раскладушки - это набор оборудования, из которого можно собрать студию определенной конфигурации, причем сама аппаратура перевозится в грузовом автомобиле, в специальных кофрах. Её доставляют на место проведения съемок, и группа инженеров за определенное время монтирует телевизионную студию и расставляет ТВ камеры. ТЖК - телевизионный журналистский комплекс - как правило, расположен в помещении телецентра, состоит из набора ТВ камер, на которые установлены видеозаписывающие устройства систем BETACAM, DVC и т.д. Естественно на эти носители можно записывать и звук с микрофона установленного на саму камеру или рядом. В отделе ТЖК творческая бригада (оператор, корреспондент) получает заранее заказанную камеру или несколько камер и выезжает на место проведения репортажа. Обычно с творческой группой едет и инженер ТЖК для технического обслуживания оборудования.

Разделять ПТС по жесткому принципу было бы неправильно, поскольку ПТС всегда проектируются по заказу. Заказчик, как правило, будущий пользователь ПТС, заранее прорабатывает технические требования к ПТС, уже представляя, какие задачи она будет выполнять. Тем не менее, определенные базовые конфигурации ПТС конечно существуют, поскольку цели и задачи всех телекомпаний, в основном, одинаковы, а дополнительное оснащение зависит от принципа разумной достаточности и финансовых возможностей.

Малая ПТС (длина до 5 метров, вес 5-6 тонн). Изготавливается на базе компактного микроавтобуса (например, VW LT45 MB 811D), незаменимая вещь для оперативной многокамерной съемки в городских условиях. После записи исходного материала на монтажной паре видеомагнитофонов можно сделать предварительный монтаж программы на месте съемки. Это позволяет сократить время подготовки программы на Телецентре. Один рабочий отсек для видео и звука плюс небольшой задний отсек для кабельных катушек. Телевизионный видеотракт - аналоговый композитный (PAL/SECAM), реже аналоговый компонентный. В настоящее время видеотракт в основном делают цифровым, используя для этого форматы SDI, MPG и т.д.

Основной состав оборудования:

* видеомикшер - до 12 входов (без блока трехмерных эффектов);

* 2 видеомагнитофона с панелями дистанционного управления (например, BETACAM).

* 3-4 видеокамеры на легких штативах;

* звуковой микшер - до 12 входов;

* кассетный магнитофон, записывающий звук или пишущий минидиск.

Обслуживают ПТС три человека, включая водителя. Оснащается системой кондиционирования воздуха и системой отопления.

Дополнительно ПТС может быть укомплектована малогабаритным дизельным генератором и телескопической антенной.

Средняя ПТС (длина 8-12 метров, вес до 20 тонн). Пожалуй, самый распространенный тип ПТС. При конструировании используется шасси грузового автомобиля со специально изготовленными трансмиссией и кузовом (кузов делают специальные фирмы). Универсальная ПТС для различных многокамерных съемок, монтажа готовой программы и прямых трансляций в городских условиях. Состоит из нескольких рабочих отсеков (от 3 до 4):

* видеорежиссерского;

* звукорежиссерского;

* технического;

* видеомонтажного.

При компоновке отсеков ПТС принимаются во внимание требования заказчика. Поэтому варианты расположения отсеков могут быть самыми различными, но существует правило - отсек звукорежиссера по понятным причинам акустически изолирован. Большой задний отсек необходим для множества кабельных катушек. Приводы катушек, как правило, моторизованы. Телевизионный видеотракт - цифровой, реже аналоговый компонентный.

Основной состав оборудования:

* видеомикшер - до 24 входов;

* блок трехмерных видеоэффектов;

* монтажный контроллер;

* коммутационная матрица 24Х24 с пультами дистанционного управления;

* 6-8 видеокамер на легких штативах, с триаксиальными камерными каналами и пультами дистанционного управления;

* 4 видеомагнитофона с панелями дистанционного управления;

* контроллер замедленного воспроизведения;

* универсальный знакогенератор с элементами компьютерной графики;

* накопитель неподвижных изображений;

* звуковой микшер - до 24 входов;

* кассетный магнитофон или пишущий минидиск ;

* проигрыватель компакт-дисков;

* цифровой DAT магнитофон;

* устройства обработки звука;

* система служебной связи (Intercom/Talkback).

Оснащается системой кондиционирования воздуха с раздельной установкой режимов для каждой рабочей зоны и системой отопления. ПТС укомплектована дизельным генератором, телескопической антенной и микроволновой радиолинией для доставки сигналов на Телецентр. Наиболее оптимальный тип ПТС по соотношению цена/возможности. Широкий диапазон применения - спортивные соревнования, концерты, театральные спектакли и многое другое.

Большая ПТС (длина до 14 метров, вес более 20 тонн). При конструировании используется шасси грузового трейлера со специально изготовленными трансмиссией и кузовом, который может быть трансформируемым. Это означает, что одна или обе боковые стенки кузова могут быть выдвинуты на 1-1,5 метра, увеличивая рабочее пространство как минимум в два раза. Большая ПТС используется для различных многокамерных съемок, монтажа готовых программ и прямых трансляций грандиозных мероприятий, крупных спортивных соревнований, гала-концертов и пр. Если необходимо увеличить количество видеокамер на месте съемки, то такая ПТС может работать в комплексе с малыми и средними ПТС, выполняя функции Главного Центра. Имеет возможность формирования нескольких независимых ТВ программ. Состоит из нескольких рабочих отсеков (от 4 до 5):

* один или два видеорежиссерских;

* звукорежиссерского;

* технического;

* видеомонтажного.

В состав оборудования входят:

* один или два видеомикшера - до 32 входов;

* один или два блока трехмерных видеоэффектов;

* монтажный контроллер;

* коммутационная матрица 48Х48 с пультами дистанционного управления;

* 8-10 видеокамер различной конфигурации (студийного и репортажного типа) с расширенным набором объективов, триаксиальными камерными каналами и пультами дистанционного управления;

* 6-8 видеомагнитофонов;

* 2-3 контроллера замедленного воспроизведения;

* двухканальный знакогенератор с элементами компьютерной графики и анимации;

* накопитель неподвижных изображений большой емкости;

* звуковой микшер - до 48 входов;

* кассетные магнитофоны;

* проигрыватель компакт-дисков;

* цифровые DAT магнитофоны;

* устройства обработки звука;

* цифровой многоканальный магнитофон;

* расширенная система служебной связи.

Оснащается системой кондиционирования воздуха с четырьмя отдельными блоками и системой раздельной установки режимов для каждой рабочей зоны. Предусматривается мощная система отопления каждого отсека.

ПТС укомплектована приемником спутникового телевидения, телескопической антенной и микроволновой радиолинией для доставки сигналов на Телецентр. Основное применение - мероприятия с большим числом объектов съемки, такие как: спортивные соревнования с больших стадионов, гала-концерты, телемосты, праздничные торжества и прочие мероприятия.

2. Обоснование основных технических характеристик

2.1 Параметры устройства

В данном проекте, посвященном передвижным телевизионным станциям, рассматривается важнейший элемент видеотракта декодер. Разрабатываемый декодер несет функцию усилителя-распределителя цифрового сигнала и цифро-аналогового преобразователя. На вход устройства поступает цифровой сигнал SDI, на выходе устройства будут три сигнала SDI и два компонентных сигнала, которые потом поступят в кодирующее устройство для преобразования в сигнал PAL. Рассмотрим подробнее параметры этих сигналов.

2.2 Цифровой интерфейс

Практическое внедрение цифровой телевизионной техники требует определения эффективных способов распределения цифровых сигналов в пределах ПТС. Точкой соединения двух приборов, в которой данные передаются от одного прибора к другому, называется цифровым интерфейсом или стыком. Чтобы обеспечить быстрое и надежное соединение без подстройки параметров, оба прибора должны соответствовать единым требованиям к точке стыка. Поэтому понятие «видеостык» предусматривает спецификацию соединения между устройствами цифровой аппаратуры, включая при этом как тип ( коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно), число и функции таких соединений, так и основные характеристики передаваемых по ним сигналов. Соединение может быть однонаправленным, или симплексным, когда данные передаются только в одном направлении, и двунаправленным, или дуплексным , когда передача данных происходит в обоих направлениях. Возможна еще полудуплексная работа, когда данные передаются в обоих направлениях, но не одновременно, а с разделением по времени. Понятно, что сигналы реального времени (телевидение, звуковое вещание) могут передаваться только в симплексном режиме.

Параллельный стык (интерфейс) предполагает одновременную передачу двоичных символов (битов) кодового слова по отдельным цепям, число которых соответствует числу разрядов этого слова. Последовательный интерфейс предусматривает поочередную передачу по одной цепи символов каждого слова. Параллельно-последовательный (гибридный) стык представляет собой комбинацию обоих стыков.

Параллельный видеостык предусматривает использование восьми проводящих пар для передачи в каждой паре объединенных в один поток 27 Мбит/с кодированных сигналов Y, Cr, Cb и сигналов синхронизации. В полевых интервалах гашения может передаваться дополнительная цифровая информация. девятая пара предназначена для подачи сигналов тактовой частоты 27 МГц (13,5+6,75+6,75), используемого при регенерации импульсов каждого из восьми раздельных потоков 27 Мбит/с. В случае применения обычных симметричных витых пар сигналы могут передаваться на расстояния до 50 м. При передаче на средние расстояния возможна рассинхронизация данных, приводящая к появлению на экране «искр» и других помех. Кроме того, параллельный интерфейс требует дорогого и нестандартного многожильного кабеля, а разъемы и гнезда D25 очень громоздки. На сегодняшний день стандарты на параллельные цифровые видеоинтерфейсы практически полностью вытеснены стандартами на последовательные интерфейсы, рассчитанные на передачу данных на относительно большие расстояния по такому же коаксиальному кабелю, который используется и для аналоговых видеосигналов. Последнее обстоятельство максимально упрощает принятие и внедрение последовательных интерфейсов на существующих телевизионных центрах, переходящих с аналоговых на цифровые видеостандарты. Согласно этому, для передачи сигналов внутри аппаратной и между аппаратными используется последовательная передача, а для соединений внутри аппаратуры параллельная передача данных.

2.3 Сигнал SDI. Основные параметры цифрового потока формата 4:2:2

Из последовательных интерфейсов SDI (Serial Digital Interface - последовательный цифровой интерфейс), описанный в Рекомендации ВТ.656 и стандарте SMPTE-259M [1.23], является самым распространенным промышленным стандартом, используемым для оцифровки компонентных ТВ-сигналов на ПТС.

При последовательной передаче тактовая частота отдельно не передается, а выделяется на приеме из полезных данных. Для повышения надежности выделения тактовой частоты в SDI используется инвертированный код БВН (без возвращения к нулю) и сверточное скремблирование. В качестве исходного используется цифровой компонентный сигнал «4:2:2».

Цифровые сигналы с данными передаются в двоичном виде в форме 8-битовых или 10-битовых слов. Эти сигналы объединяют как сигналы изображения (видео), так и опорные синхронизирующие сигналы. Этот стандарт включает в себя также вспомогательные данные и идентификационные сигналы. Цифровые сигналы получаются в результате кодирования компонент аналогового видеосигнала. Эти компоненты - яркостной (Y) и цветоразностные сигналы (Cr и Cb) - образуются из сигналов основных цветов (R, G, B) и связаны следующими соотношениями:

Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B

Cr = 0,713 (R-Y)

Cb = 0,564 (B-Y)

Параметры кодирования определены в рекомендации МСЭ-Р ВТ.601 [1.18], основные детали представлены в таблице.

Таблица 2.3.1

Параметры	Система на 625 строк, 50 полей
Кодируемые сигналы: Y, Cb, Cr	Данные сигналы получаются из сигналов RGB, подвергнутых предварительной коррекции
Число отсчетов на полную длину строки: Сигнал яркости (Y) Каждый из цветоразностных сигналов (Cr,Cb)	864 432
Структура дискретизации	Ортогональная сетка из яркостных и цветоразностных отсчетов; цветоразностные отсчеты Cr и Cb в каждой строке совпадают с нечетными отсчетами (1-ым, 3-им, 5-ым и т.д.) сигнала яркостиY
Частота дискретизации: Сигнал яркости Каждый из цветоразностных сигналов	13,5 МГц 6,75 МГц
Допуски на частоту дискрктизации должны соответствовать допускам на частоту строк соответствующего стандарта цветного телевидения
Форма кодирования	Импульсно-кодовая модуляция с однородным квантованием, 8 бит на отсчет, для сигнала яркости и каждого из цветоразностных сигналов
Число отсчетов на активную цифровую строку: Сигнал яркости Каждый из цветоразностных сигналов	720 360
Соотношение временной синхронизации по горизонтали между цифровым и аналоговым сигналом: от конца активной строки до 0Н	12 яркостных тактовых интервалов (PAL)
Соотношение между уровнями видеосигнала и уровнями квантования: Сигнал яркости Каждый из цветоразностных сигналов	От 0 до 225 220 уровней квантования; уровню черного соответствует 16-ый уровень; пиковому уровню белого - 235-ый уровень. Допускаются отдельные выбросы за уровень 235 225 уровней квантования в центральной части шкалы квантования; ноль сигнала соответствует 128 уровню
Использование кодовых слов	Кодовые слова, соответствующие уровням квантования 0 и 255, используются исключительно для синхронизации. Уровни с 1 до 254 доступны для видео

Согласно Рекомендации МСЭ-Р ВТ.601 [1.18] выбраны полоса частот сигнала яркости 5,75 МГц и частота дискретизации для этого сигнала 13,5 МГц. Эта частота равна 858-й гармонике строчной частоты 15625 Гц стандарта 625/50 и 864-й гармонике 15734 Гц стандарта 525/60.Для цветоразностных сигналов выбрана частота дискретизации 6,75 МГц. По аналогии с аналого-цифровым преобразованием композитных сигналов PAL и NTSC, где частота дискретизации выбрана равной учетверенной частоте цифровой поднесущей, частоту 13,5 МГц также называют «четверкой», а частоту 6,75 МГц - «двойкой». Таким образом, полный цифровой компонентный видеосигнал описывается формулой «4:2:2». Другими словами частота дискретизации 13,5 МГц (яркостной сигнал) и 6,75 МГц (цветоразностные сигналы) являются целыми кратными значениями от частоты 2,25 МГц, которая, в свою очередь, является наименьшим общим сомножителем частоты строк в системах 525/60 и 625/50. При этом для обеих систем возможно получение статической ортогональной картины расположения дискретных точек на экране. Таким образом, сигналы яркости и цветоразностные сигналы подвергаются 8-битовой дискретизации, причем яркостной сигнал выбирается в два раза чаще, чем каждый из сигналов цветности (интервал между отсчетами 74 наносекунды против 148).

Отсчеты сигнала размещаются в поле изображения, как показано на рис. 2.3.1.



Рис.2.3.1. Структура отсчетов компонентного сигнала Y, Cb, Cr (X - отсчеты яркости; О - отсчеты цветности)

Здесь отсчеты Cr и Cb совпадают по горизонтали с нечетными отсчетами сигнала яркости. Общее число отсчетов в цифровой строке составляет 1440, в том числе 720 отсчетов яркости и 360 - каждого из цветоразностных сигналов. Когда в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.601 [1.18] добавилось описание формата 16:9, частоту дискретизации для этого сигнала пришлось увеличить в 4/3 раз, до 18 МГц.

Значения отсчетов мультиплексируются в следующем порядке: Cb, Y, Cr, Y, Cb, Y, Cr … и т.д., где три слова (Cb, Y, Cr) относятся к одной точке на экране, а следующее слово Y - к следующей точке на экране, для которой имеется только отсчет по яркости. Первое слово на каждой активной строке - Cb. Оно несет информацию о видеосигнале.

Выбор числа уровней квантования видеосигнала в значительной степени определяется характеристиками зрительной системы человека. Максимальное воспринимаемое отношение яркостей 100:1 соответствует примерно 230 градациям яркости. Ближайшая степень двойки 256 равна 2 в 8, и в первой Рекомендации МСЭ-Р ВТ.601 было принято 8-битное квантование. Однако получающееся при этом предельное отношение сигнал-шум 56,8 дБ не удовлетворяет многим высококачественным применениям, и в дополнение к 8-битному квантованию было введено 10-битное. В действующей 10-битовой версии по каналу всегда передаются 10 битов, и в случае 8-битного сигнала последние два бита обнуляются. Результирующая скорость цифрового потока сигнала «4:2:2» с 10-битовым кодированием и форматом кадра 4:3 составляет 13,5 10 10 + 2 6,7 10 10 = 270 МГц/с (для формата 16:9 соответственно 360 Мбит/с).

Цифровая активная строка начинается через 264 слова от фронта аналогового строчного синхроимпульса. Положение фронта определяется как момент, в который аналоговое напряжение достигает середины амплитуды импульса. Эти соотношения показаны на рисунке. Начало первого цифрового поля связано с положением начала цифровой активной строки; первое цифровое поле начинается за 24 слова до начала 1-ой аналоговой строки. Второе цифровое поле стартует за 24 слова до начала 133-й аналоговой строки.

К недостаткам SDI можно отнести чувствительность к фазовому дрожанию. Оно измеряется в долях тактового интервала, который для компонентного SDI сигнала составляет 1/270 МГц = 3,7 нс. Низкочастотные (ниже 10 Гц) отклонения фронтов импульсов от номинальных временных позиций иногда называют качанием (wander) или дрейфом (drift), они в меньшей степени влияют на процесс синхронизации, так как стробирующий (тактовый) сигнал претерпевает те же смещения, что и стробируемая сигнальная последовательность. В области частот выше 10 Гц различают фазовое дрожание двух типов - общее дрожание (timing jitter) как абсолютное смещение фронтов относительно номинала, и высокочастотное дрожание (или дрожание синхронизации) (alignment jitter) - смещение фронтов импульсов относительно выделенного из сигнальной последовательности сигнала тактовой частоты. Нижняя частотная граница высокочастотного дрожания определяется полосой пропускания фильтра в цепи АПЧ. Рекомендация МСЭ-Р ВТ.1363 [1.24] устанавливает для общего дрожания допустимое значение 0,2 тактового интервала (740 пс). Увеличение высокочастотного дрожания свыше допустимого приводит к нарушению синхронизации и при приближении к 1500 пс к ее полному срыву.

Но не смотря на это SDI интерфейс широко используется для соединения различных устройств в пределах ПТС. Такой сигнал легко коммутировать, корректировать, контролировать. Соединение осуществляется по 75-омному коаксиальному кабелю с помощью простых и очень надежных соединителей BNC, обеспечивающих хорошее согласование в полосе частот до 600 МГц. С 75-омным кабелем можно использовать как 75-омные с тонким центральным проводником, так и 50-омные соединители BNC, обладающие большей механической прочностью, необходимо только следить, чтобы затухание несогласованности не падало ниже 15 дБ.

Согласно рекомендации размах сигнала на выходе передатчика в интерфейсе SDI составляет 800+- 80 мВ, длительность фронта и спада импульсов между 80% и 20% полного размаха должна быть в пределах 0,4…1,5 нс и различаться не более чем на 0,5 нс. В качестве соединительных линий на расстояниях до нескольких сотен метров в стандарте SDI используются высококачественные коаксиальные кабели с затуханием не более 9дБ/100 м на частоте 100 МГц (например, марок Belden 8281, 1506А, 1694А, США или PSF2/3, Великобритания). Максимально допустимое затухание кабеля составляет 12 дБ без коррекции и до 40 дБ с коррекцией наклона частотной характеристики. Ключевым параметром можно считать затухание на частоте 135 МГц, оно не должно превышать 30 дБ. При погонном затухании 9дБ/100 м на частоте 100 МГц это соответствует длине кабеля до 280 м. Если затухание превышает указанную величину, коэффициент ошибок начинает быстро нарастать. Увеличение длины сверх критической всего на 5 % приводит к возрастанию скорости ошибок в 100 раз. Важно также, чтобы частотная характеристика затухания имела вид, близкий к 1 / f 1/2 , что облегчает коррекцию.

2.4 Сигнал PAL. Основные параметры

Система PAL pазpаботана фиpмой «Telefunken» в 1963 году. Целью ее создания было устpанить главный недостаток NTSC - чувствительность к диффеpенциально - фазовым искажениям. В дальнейшем выяснилось, что система ПАЛ имеет pяд пpеимуществ, котоpые пеpвоначально не казались очевидными. В системе PAL, как и в NTSC пpименяется квадpатуpная модуляция цветовой поднесущей сигналами цветности. Hо если в системе NTSC угол между суммаpным вектоpом и осью вектоpа B-Y, опpеделяющий цветовой тон пpи пеpедаче цветового поля постоянен, то в системе PAL его знак меняется каждую стpоку. Отсюда и название системы--Phase Alternation Line.

Уменьшение чувствительности к диффер - фазовым искажениям достигается за счет усpеднения сигналов цветности в двух соседних стpоках, что пpиводит к уменьшению веpтикальной цветовой четкости в два pаза по сpавнению с NTSC. Эта особенность является недостатком системы PAL. Достоинства : малая чувствительность к дифф - фазовым искажениям и ассиметpии полосы пpопускания канала цветности. (Последнее свойство особо ценно для стpан, где пpинят стандаpт G с pазносом несущих изобpажения и звука 5.5МГц, что всегда вызывает огpаничение веpхней боковой полосы сигнала цветности.)

Система PAL так - же имеет выигpыш в отношении сигнал / шум на 3dB относительно NTSC. Рекомендация ITU - RBT. 470 - 3.

Таблица 2.4.1 Стандарты системы PAL.

Система	PAL B,G,H	PAL I	PAL D	PAL N	PAL M
Линии/Развертка	625/50	625/50	625/50	625/50	525/60
Частота по горизонтали	15.625 kHz	15.625 kHz	15.625 kHz	15.625 kHz	15.750 kHz
Частота по вертикали	50 Hz	50 Hz	50 Hz	50 Hz	60 Hz
Частота несущей цветового компонента	4.433618 MHz	4.433618 MHz	4.433618 MHz	3.582056 MHz	3.575611 MHz
Полоса пропускания видео	5.0 MHz	5.5 MHz	6.0 MHz	4.2 MHz	4.2 MHz
Частота несущей звука	5.5 MHz	6.0 MHz	6.5 MHz	4.5 MHz	4.5 MHz

Структурная схема кодера сигнала PAL приведена на Рис 2.4.1.

Рис 2.4.1. Кодер PAL.

Нужно заметить, что для работы сигнал PAL подходит как нельзя лучше, поэтому на ПТС, да и на всем телевидении в целом, давно уде работают именно с ним. Создание программ, конечно же, ведется в цифровом формате, как и запись, но такие вещи, как подсмотр на мониторах второго плана, технические записи, раздача видеосигнала на внешние воспроизводящие устройства в основном на всех ПТС ведется в системе PAL. Передача изображения от ПТС на ПРС тоже осуществляется в этом формате, хотя некоторые телевизионные компании полностью переходят на цифровой тракт.

3. Разработка структурной схемы

Входом декодера является входное согласующее устройство - интерфейс. Основная функция интерфейса обеспечивать быстрое и надежное соединение двух приборов при передаче данных, не требующее подстройки параметров. Интерфейс предусматривает спецификацию соединения между устройствами цифровой аппаратуры, включая при этом как тип (коаксиальный кабель), число и функции таких соединений, так и основные характеристики передаваемых по ним сигналов.

Следующим блоком является усилитель-распределитель цифрового сигнала. На его вход поступает цифровой поток SDI, затем сигнал повторяется и поступает на два цифровых выхода устройства, а один из сигналов поступает на демультиплексор.

Демультиплексор раскладывает цифровой поток на три составляющих, яркостной и два цветоразностных сигнала, и преобразует эти цифровые потоки из последовательной формы в параллельную. На выходе демультиплексора цифровой компонентный сигнал. Каждая из трех составляющих этого сигнала проходит цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, усилитель, выходной каскад.

ЦАП преобразует сигнал в аналоговую форму. На выходе цифро-аналогового преобразователя сигнал имеет ступенчатый вид. Сгладить сигнал позволяет фильтр нижних частот. Его назначение убрать из спектров сигналов тактовую частоту и фронты дискретизации. Усилитель усиливает сигнал в два раза. Выходной каскад согласует сигнал с коаксиальными кабелями, подключенными к выходам устройства, далее компонентный

Сигнал поступает на отдельную плату кодера PAL.

Более подробно назначение элементов структурной схемы будет рассмотрено далее.

Структурная схема студийного декодера приведена на рис.3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема декодера.

4. Разработка принципиальной электрической схемы

4.1 Демультиплексор

На вход демультиплексора поступает цифровой поток SDI. Демультиплексор преобразует поток в отдельные яркостной и цветоразностные сигналы, представленные в параллельной форме.

В стыке 4:2:2 видеоданные обычно передаются в мультиплексированной форме со скоростью 27 Mбайт/с ( период тактовых импульсов равен 37 нс). Цифровые видеоданные состоят из трех независимых составляющих: отсчетов Y, поступающих с частотой 13.5 МГц, отсчетов Cb, поступающих с частотой 6.75 МГц, и отсчетов Cr с частотой 6.75 МГц. Мультиплексирование трех потоков данных с кратными скоростями передачи - довольно легкая задача. Ее выполняет четырехвходовый переключатель, поочередно подающий на выход данные Cb, Y, Cr, Y. Весь цикл занимает два периода тактовой частоты канала яркости. Группа (триада) Cb, Y, Cr начинается с передачи сигнала Cb и представляет собой значения сигнала яркости и цветоразностных сигналов для одного элемента изображения; для следующего за ним элемента передается только значение яркости (без цветоразностных сигналов).

Для надежного демультиплексирования получающегося потока данных на приемной стороне необходимо внедрить в поток данных какие-либо специальные "форматные метки", обозначающие начало (и/или окончание) цикла передачи. Их роль играют два синхросигнала (TRS - Timing Reference Signals): один в начале каждого блока видеоданных (SAV - Start of Active Video) и другой в конце каждого блока видеоданных (EAV - End of Active Video). В интервале времени между этими двумя сигналами передаются видеоданные цифровой активной строки, образующие блок из 1440 кодовых слов мультиплексированных видеоданных, разбитых на 360 групп по четыре отсчета: Cb, Y, Cr, Y, Cb, Y.... Границы групп Cb, Y, Cr, Y внутри этого блока никак не обозначены - они определяются демультиплексором путем счета тактов относительно SAV.

Рис. 4.2.1. Формат данных и синхросигналы

Поскольку на практике употребляются как 8-битные, так и 10-битные данные, стандартом предусмотрены особые правила преобразования 8-битных байтов видеоданных в 10-битные и обратно. В частности, двум зарезервированным кодовым словам 8-битной системы соответствуют восемь "запретных" кодовых комбинаций 10-битной системы. Таким образом, коды 000h-003h и 3FCh-3FFh должны считаться эквивалентами кодов 00h и FFh, соответственно.

В 10-битовом представлении принято обозначение старшего бита (MSB) бита - D9, а младшего бита данных (LSB) - D0. При передаче 8-битных видеоданных старший бит остается тем же самым (D9), но младшие 2 бита просто обнуляются.

Цифровые синхросигналы (TRS) состоят из четырех байтов, первые три из которых представляют собой простую последовательность зарезервированных кодов. Четвертый байт состоит из двух полубайтов, обозначаемых PQ или XY. В таблице показаны шестнадцатеричные значения этих байтов:

№ байта	8-битное представление	10-битное представление
1	FF	3FF
2	00	000
3	00	000
4	PQ	XYZ

Примечание: XYZ - это данные PQ, сдвинутые на два бита влево с обнулением младших разрядов D1 и D0

Старший полубайт Q является управляющим, а младший полубайт P служит для обнаружения и коррекции ошибок передачи полубайта Q. Четыре бита полубайта Q обозначаются D7- D4 и имеют следующие функции:

D7 - всегда равен 1

D6 - бит четности поля (F):

F = 0 - нечетное поле, F = 1- четное поле

D5 - флаг активной части кадра (V):

V = 0 внутри цифровой активной части изображения, V = 1 внутри вертикального гасящего интервала

D4 - флаг цифровой активной части строки (H):

H = 0 - начало активной части (SAV), H = 1 - конец активной части (EAV)

Для формирования и проверки полубайта P используются определенные стандартом просмотровые таблицы (LUT) сравнительно небольшого объема. При этом обнаруживаются и исправляются одиночные ошибки передачи , а парные ошибки - только обнаруживаются.

Рассмотрим структура цифрового потока формата 4:2:2.



Рис. 4.2.2. Структура цифрового птока формата 4:2:2

Из 864 отсчетов яркости 720 отсчетов относятся к цифровой активной части строки, но только 702 из них входят в аналоговую активную часть. Полная строка начинается с отсчета Y0 и заканчивается отсчетом Y719. Отсчет Y732 должен совпадать с серединой фронта синхроимпульса аналогового сигнала (с моментом 0h). 10 отсчетов слева и 8 отсчетов справа от аналоговой активной части обеспечивают защитный интервал, предотвращающий проникновение нежелательных цифровых краевых эффектов в видимую зрителем часть строки. Восемнадцать крайних отсчетов не гасятся в цифровых трактах, но подлежат гашению при цифро-аналоговом преобразовании. В оптимальном варианте гашение происходит методом плавного двустороннего ограничения (dynamic clipping) с соблюдением предусмотренной стандартом длительности фронтов гашения, однако во многих реальных устройствах эта операция выполняется более грубыми методами.

Структура дискретизации - это двумерный или трехмерный узор, образуемый точками взятия отсчетов. Например в случае цифрового композитного сигнала PAL, дискретизируемого с частотой 4fsc, решетка дискретизации скошена (неортогональная дискретизация) из-за наличия 25-Гц офсета цветовой поднесущей PAL. Для компонентных видеосигналов 4:2:2 применяется прямая (ортогональная) решетка. Каждый второй отсчет сигнала яркости Y (четный, поскольку нумерация отсчетов начинается с нуля) совпадает в пространстве с отсчетами Cb и Cr.

По вертикали ТВ экрана цифровая активная часть кадра также несколько больше аналоговой активной части. Каждое цифровое поле содержит целое и одинаковое число активных строк - 288, в отличие от аналогового представления с 287.5 активными строками. Активными являются цифровые строки с 23-й по 310-ю и с 336-й по 623-ю. Нумерация цифровых строк изменяется синхронно с окончанием кода цифровой синхронизации, т.е. несколько ранее момента 0h, используемого для аналоговой нумерации строк.

Шкалы квантования сигналов выбирались в результате компромисса между относительном уровнем ошибок квантования (шума квантования) и величиной запаса по динамическому диапазону.

Рис. 4.2.3. Шкала квантования 4:2:2

Строго говоря, ошибки квантования не являются случайными, и к ним не применимы методы статического анализа. Тем не менее, для целей сравнения с другими источниками искажений можно считать, что среднеквадратическое значение уровня шума квантования составляет около 35% от величины шага квантования. Нетрудно вычислить, что 8-битовое кодирование 100% сигнала посредством 220 шагов квантования дает значение отношения сигнал/шум 56.8 дБ. Однако реальный мешающий эффект ошибок квантования намного больше из-за повышенной заметности ложных контуров, возникающих на плавных переходах яркости изображения.

Запас шкалы квантования в канале яркости относительно невелик - 19 уровней 8-битовой шкалы (8.6%) над уровнем белого и 14 уровней (6.4%) ниже уровня черного. Этого запаса достаточно для передачи точно отрегулированных студийных сигналов, однако во внестудийных условиях приходится надеяться только на защитное ограничение уровней аналогового сигнала перед подачей его на вход АЦП. Кроме того, малая величина запаса не позволяет передавать через стыки формата 4:2:2 некоторые испытательные сигналы, - например сигнал пилы с насадкой, традиционно применяемый для измерения нелинейных искажений. Запас в канале цветоразностных сигналов составляет по 14 уровней (6.3%) с каждой стороны, однако он практически ни на что не влияет, поскольку в реальных условиях сигналы с насыщенностью более 100% почти не встречаются.

10-битовое кодирование отсчетов существенно (в 4 раза, т.е. на 12 дБ) улучшает ситуацию с ошибками квантования, но никак не влияет на относительную величину запаса по динамическому диапазону.

Для обозначения уровней квантования применяются различные способы записи:

десятичный - с уровнями от 0 до 255 в 8-битовом варианте или от 0 до 1023 в 10-битовом варианте

шестнадцатеричный (hexadecimal - "hex") - с уровнями от 0 до FF в 8-битовом варианте или от 0 до 3FF в 10-битовом варианте.

В Европе также применяется довольно удобный способ записи в дробно-десятичном представлении 8/10 бит. Цифры до десятичной точки означают восемь старших разрядов, а цифры после десятичной точки означают два младших разряда с шагом 0.25. Например, число

219.75 означает 10-битовый код 879, который в двоичном представлении записывается как 1101101111, а в шестнадцатеричном - 36F.

Переход от 8-битового кодирования к 10-битовому не представляет большой проблемы - два младших разряда устанавливаются на нулевые значения и получается 10-битовый код. Обратный переход возможен несколькими способами - с округлением или отбрасыванием младших разрядов. Запатентованный фирмой Quantel метод динамического округления (dynamic rounding) позволяет частично преодолевать недостатки 8-битовой обработки 10-битовых видеосигналов. Этот метод напоминает метод промежуточных цветов (dithering) применяемый в компьютерной технике для имитации цветов, отсутствующих в текущей палитре видеоадаптера.

Цифровое декодирование композитных сигналов

При декодировании сигналов наибольшее влияние на качество результирующего изображения оказывает способ разделения составляющих яркости и цветности. Должно обеспечиваться такое качество разделения, при котором уровень остаточного сигнала цветности в канале яркости не превышает минус 46 дБ на ровных участках изображения.

Самым простым и надежным способом разделения яркости и цветности является применение вилки фильтров ФНЧ/ФВЧ. Этот способ и сейчас широко применяется в бытовой аппаратуре. Однако, этот способ приводит к существенному снижению качества декодированного изображения. Вследствие неполного разделения сигналов яркости и цветности он приводит к пониженной четкости яркостной составляющей и высокому уровню перекрестных помех яркость-цветность (cross-colour) и цветность-яркость (cross-luminance).

Перекрестная помеха "яркость-цветность" - это дефект декодированного ТВ изображения, который проявляется в виде паразитных цветных узоров на высокочастотных текстурах яркости. Цветные муары появляются, например, на неокрашенном клетчатом пиджаке вследствие биений этой яркостной текстуры с цветовой поднесущей. Перекрестная помеха "цветность-яркость" проявляется в виде мелких точек вблизи резких или движущихся цветовых переходов на краях объектов с высокой насыщенностью.

В профессиональной технике применяются более сложные методы разделения сигнала на отдельные составляющие. Строчный гребенчатый фильтр использует для разделения составляющих яркости и цветности композитные сигналы по меньшей мере двух (обычно трех) пространственно соседних строк в одном ТВ поле. При этом удается полностью выделять чисто вертикальные яркостные структуры, не создавая каких-либо перекрестных помех. Однако данный тип фильтра принципиально не способен отличать диагональные яркостные структуры от сигнала цветности, поэтому такие составляющие изображения оказываются пораженными перекрестной помехой яркость-цветность.

Многие декодеры имеют переключаемую (вручную, или автоматически, т.е. адаптивно) конфигурацию гребенчатого фильтра. Например, декодер может имеет два режима работы. В одном из них его апертура может быть конфигурирована для обработки трех смежных полей, что дает очень четкие изображения при задержке декодера, равной одному ТВ кадру. В режиме минимальной задержки для получения четкого декодированного изображения используются данные лишь двух смежных полей, но задержка составляет всего две ТВ строки с подстройкой в пределах до половины строки. В обоих режимах ошибки гребенчатого фильтра минимизируются благодаря использованию усовершенствованного алгоритма адаптации по оси времени.

При любом способе разделения всегда остаются такие структуры яркостной составляющей изображения, которые принципиально невозможно отличить от сигнала цветности. Примером являются движущиеся с определенной скоростью диагональные текстуры. Если их пространственная частота и скорость перемещения оказываются близкими к параметрам цветовой поднесущей, то даже самый совершенный декодер неизбежно направляет их в канал цветности. Различие между качественным декодером и низкокачественным декодером состоит, прежде всего, в том, насколько близкими к параметрам цветности должны быть параметры яркостной структуры, чтобы декодер перестал их различать. Для студийных сигналов наилучшие результаты достигаются при применении многоотсчетного адаптивного полевого гребенчатого фильтра.

4.2 Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 4.2.1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, интегральные микросхемы (ИМС) цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

o По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения.

o По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода.

o По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные.

o По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия.



Рис. 4.2.1. Классификация ЦАП

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода. ЦАП преобразует цифровой двоичный код Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1 в аналоговую величину, обычно напряжение Uвых.. Каждый разряд двоичного кода имеет определенный вес i-го разряда вдвое больше, чем вес (i-1)-го. Работу ЦАП можно описать следующей формулой:

Uвых=e*(Q1 1+Q2*2+Q3*4+Q4*8+…+ Q10*1024) (4.2.1)

где e - напряжение, соответствующее весу младшего разряда, Qi - значение i -го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например, числу 1001 соответствует

Uвых=у*(1*1+0*2+0*4+1*8)=9*e, а числу 1100

Uвых=e*(0*1+0*2+1*4+1*8)=12*e.



Рис. 4.2.2. Схема цифро-аналогового преобразователя

Упрощенная схема реализации ЦАП представлена на рис 4.2.2. В схеме i - й ключ замкнут при Qi=1, при Qi=0 - разомкнут. Регистры подобраны таким образом, что R>>Rн. Эквивалентное сопротивление обведенного пунктиром двухполюсника Rэк и сопротивление нагрузки Rн образуют делитель напряжения, тогда

Uвых = E Rн / Rэк + Rн » E*Rн / Rэк (4.2.2)

Проводимость двухполюсника 1 / Rэк равна сумме проводимостей ветвей (при Qi=1 i - ветвь включена, при Qi=0 - отключена):

1 / Rэк = Q1 / 8R + Q2 / 4R + Q3 / 2R + Q4 / R (4.2.3)

Подставив (4.2.3) в (4.2.2), получаем выражение, идентичное (4.2.1)

Uвых = (8Е Rн / R)*( Q1*1 + Q2*2 + Q3*4 + Q4*8 )

Очевидно, что е = 8Е Rн / R. Выбором е можно установить требуемый масштаб аналоговой величины.

Иными словами ЦАП преобразует числа, определенного в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. В десятиразрядном ЦАП имеется набор источников фиксированных напряжений, соответствующих каждому из 10 разрядов, и устройство для синхронного подключения (или отключения) этих напряжений к сумматору в зависимости от поступающих символов. Напряжение на выходе ЦАП максимальное, когда со всех элементов поступают единицы. Для десятиразрядного кода число дискретных уровней равно:

L = 2^10 = 1024 ,

Максимальный размах цифровых яркостного и цветоразностных сигналов составляет 800 мВ.

Тогда цены разрядов начиная с самого младшего равны

800/1024 мВ, 800/512 мВ, 800/256 мВ, … , 800/2 мВ.

При кодовом слове, поступающем на вход ЦАП в виде 0,111111111111, напряжение на выходе будет максимально и равно

800/2 + 800/4 + 800/8 +…+ 800/512 + 800/1024 = 700 мВ,

а при слове 0,00000000001 напряжение будет минимально и равно

800/1024 = 0,78 мВ.

Рассмотрим статические параметры ЦАП.

При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t) от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал Uвых(t) образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 22), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.

Разрешающая способность - приращение Uвых при преобразовании смежных значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h=Uпш/(2N-1), где Uпш - номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

Погрешность полной шкалы - относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля.

.

Является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР.

Погрешность смещения нуля - значение Uвых, когда входной код ЦАП равен нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:

.

Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 22). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22

.

Дифференциальная погрешность - максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22,

.

Монотонность характеристики преобразования - возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш, то характеристика преобразователя немонотонна.