Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 178
Текст из файла (страница 178)
9.88 Она пропорциональна квадрату функции (яш х)тх. Обратите внимание на одно необычное свойство — на так~цвай частоте н ее гармониках энергия шума равна нуНаиряжение шума. При генерации аналогового шума используется, разумеется, толька часть низкочастотной области спектра. Оказывается, что удельную мощность шума на герц несложно выразить через половинную амплитуду а и тактовуит часготу7мко Мапшостть выраженная через среднеквадратичное напряжение наума, будет иметь вид Эпу относится ь нижяеи части спектра. т. е к тай части. которая гтбычна используется (для тога чтобы апрелелить тшатвость мощности в любой частя сгектра. мОжяО испо.тьзОвать От ибаюцляО) Лре'щачожим например что регистр сдвига максимальной ллнны работает яа частоте 1,0 МГц и оргаяизовая таким Образам. чга выходное напряжение изменяется ат 10.0 ла --10,0 В Выходной сигнал пропускав~си через Льфильтр нижних часто~ с затуханием 3 дБ на частоте 1 к1 ц (рис 9891 Можнгт гагин вычисли.
ь среляеквалратичнае яапряже нне шума яа выходе. Из предыдущего Рис 9.89 Простои исто»иик псе»послу»»йиото п ума выражения мы знаем, что среднеквадратичное напряжение на выходе преобразователя уровней равно !4.!4 мВ7Гцттт. Из разя. 7.21 мы знаем также, что полоса шума НЧ-фильтра составляет (я,'2) (1,0 кГц) илн 1,57 кГц. Поэтому выходное напряжение шума будет равно (У„ „, =- = 0,01414 (1570)" = 560 мВ, а ега спектр будет соответствовать низкочастотному )7С-фильтру.
9.36. Низкочастотная фильтрация Аналоговая фильтрация. Полезный спектр шума, создаваемого генератором псевдослучайной посдедовательностн. прастира. ется от низкочастотной границы. Обратной пеРиадУ повтоРениЯ ()м„,;К), да высокочастотной границы, равной примерна 20 "Уе ат тактовой частоты (яа этой частоте втоц!исеть шума на герц падает яа 0,6 лБ). Простая низкочас т атяая фильтрация с использованием 77Схзвеяьев, как показано в прелыдутцем примере„равнозначна установке точки 3 лБ намного ниже тактовой частоты (например, ниже 18, т„ь„,). Для ттца чтобы использовать часть спектра балы' бттязкую к тактовой частоте.
желательна применить фи.тьтры г более крутым срезам например фттаьгрьт Ба.шериар„нли Чебышева В э ам случае п таскасть резуттьгирующегтт спектра буде~ оттрелеяяться параметрами фнльира. которые должны быть измерены, поскольку отклонения в параметрах могут вызывать колебания каэффяпиен т а передачтт в пологе прапускания Г другой стороны. если т ребуется точное значение наттряжения пг;ма на Гп ' ., та неабхолима измерить реальнын коэффициент передачи фильтра по напряжению. Цифровая фильтрация.
Недостаток логовой фильтрации заключается в что если тактовая частота изменяет несколько раз, то требуется подет частоты среза фильтра. В тех случаях, это необходимо, изящное решение, цифровая фильтрация. которая осущ ляется с помощью взвешенной ана. вой суммы последовательных выхо разрядов (нерекурсивная цифровая ф раппа). С ее помощью эффективная ч та среза подстраивается под измен тактовой частот.ы. Кроме тога, циф фильтрация позволяе~ спуститься до дельно низких частот среза (лали где аналог овая фильтрация станов практически бесгтомошной Для того чтобы осуществить вз нос суммирование одновременно нес ких последовательных выходных раа дав. можно проста воспользоваться личными параллельными выходами рядов регистра сдвига я использават зисторы различнаго номинала, по ченные к суммирующей тачке опера ного усилителя Для НЧ-фильтра ве коэффипиенты лолжны быть пропп нальны (агпх):х.
обратите внимание. скольку весОвьте коэффвпнетттьт быть обоях жаков. потребуется ияв ВОваяие яекОгОрьтх уравттен 1ак к этой схеме яе используются коняев ры. выходной сигнал буде~ состоят набора дискретных уровней выхол напряжения Используя весовую фуякпвя хш шага числа разрялав последователь можно улучптнть приближение к т ау итум) Более тога. в этом случае ана вый выходной сигнал стаяовтп ся фак скя непрерывным сигналом. Па эт'им 690 Гвввв 9 оООРбвввмббо ЦифРОВЫХ Н ВНВЛОЮВМХ СНГНВЛОВ 6 5,24 ивм 03 Вгср1, 2,0 В гзфц.б 5,55 Вгмаис.1 100 ием 10,0 и0м !'Ж 10,0 и0м сгиба и б', ьт1а1а ~Д СГ4И з = анаяагавнй нам 1 0 сзф105 ави нагрузив 50 0м 10,0 ием 1% 10,0 ием 1Х 100 ит Вьаае смещения 12 ием нУЯЯ 5 ивм -11 — 15 я в в о Явяв ов во я х явяв я я о 0 01 01 Вб Ю 01 Пб Вх Вб 0-ваагзаяний 0 0 регин; севига р 011 Я030бо 010б070б 5-вазрявнмн еегисгг сваны 5 Вб01011ибо 0 Вб0 Ва В-ааввяйный вцнсзс сявига Рв" 99Ь Лвнчыбрн в мв-рбо р .
и. ' ыврхвм и, чвмм львов>л.б1 — Висиаетнь~и аь~гвя 60 ием 0 ием1о ра„ор,, „ватагой з О Мргт посгыьает 24-1зазрядный п1заграммирбеьгый ле. 14536. котарьгй формирует тактовуго стогу ат 1.О МВ ц до О,12 1 "ц с козффб том деленна кратным 2. 52-разр регистр сдвига охвачен обратной свя ссвуга'1 У- и земле5 Схема, показанная на рис 9 90 генерн руе1 псевгаслучайныи аналоговьгл гпум паласу катарога можно менягь с иыбальзованием рассмотренного способа В абрам.
ном лиапазоне. Сигнал кварцевого гене- чинам жела1ельна использовать как можно бОльп1е ВЫЯОВОВ рог истра сдВига. используя в лучае необходимости дополните.1ьные ступени регнсзра сдвига. ВЯЛЗОченные В Обрат'Буза связь с Вебг1илем ИСКЛК)ЧАЮБВЕЕ ЙЛ11 Как и ранее. аля задания сгабнльных цифровых уровней наггряжения следуе1 использова11, резне горную вподвескув к пнтангпа или КМОЙ-ключи (лля тпы лелей КМОБ-ла1ика явтяезся идеальным регцением. цо" скольку выхолы прн том точна соотвег— Цби з С1412 5,24 ием 15 Об 0-50 иса йь Вьцаянаи 692 Глава 9 Сопряжение цифровых и аналоговых сигналов 6 от 31- и 18-го разрядов и генерирует последовательность максимальной длины с миллиардом состояний (на максимальной тактовой частоье полный цикл регистра проходит за полчаса).
Здесь мы использовали взвешенное суммирование с функцией (ейпх),'х на 32 последоваьельных разрядах последовательности. Элементы Уь и У, усиливаюч инвертированные н неинвертированные выходы соответственно и запускают дифференциальный усилитель У,. Коэффидиенты усиления выбираются таким образом, чтобы сформировать на 50-омной нагрузке нацряжение 1,0 В ср. кв. без постоянной составляющей (2,0 В ср. кв.
на холостом ходу). Обратите внимание на ч.о, чта эта амплитуда шума не зависит от тактовой частоты, т.е. от общей полосы. Такой цифровой фильтр имеет частоту среза на 0,05 Д,„„и формируеч спектр белаь о шума от полосы постоянный ток — 50 кГп (максимальная тактовая частота) до полосы постоянный ток —.0.006 Гц (минимальная тактовая частота) на 24 диапазонах. Схема вырабатывает выходной сигнал от «1,0 до — 1,0 В Относительно этой схемы можно сделать несколько важных замечаний. Обратите внимание на то, чта в этой схеме в обратной связи используется инвертируюший вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. поэтому инициализацию регистра можно осуществить просгьгм обнулением.
Использование инверсии входных последоваьельнььх сигналов исключает состояние «все единицы» (а не «все нули» как при использовании обьгчнопч венчиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), но Все другие свойсгва остаьаься в силе Взвешенное суммирование конечного числа битов пе может сфармнровагь настоящий гауссов шум из-за ограничения по амплитуде пика. Можно показаьь. что выходная амплитула пика (на 50 Ом) составляет ° 4.34 В. что дает коэффипиен'ь формы 4З4 Эчн ггнфры имеюь важное значение.
поскольку для ч.аго. чч обы исключнгь эффель ограничения. коэффициент усиления У, необходимо с помощью Уг поддерживать достаточна низким Внимательно приглядичесь к методам, используемым для формирования выходных сигналов с нулевой постоянной составляющей из уровней КМОП со средним значением +6,0 В (низкий уровень— 0 В, высокий — »12 В). Описанный метод цифровой низкочастотной фильтрации последовательностей максимальной гшины используется во многих коммерческих генераторах шума. 9.37.
Краткие заключение Несколько заключительных замечаний относительно последовательностей, генерируемых регистрами сдвига, как источников аналогового шума. На основании трех перечисленных ранее свойств регистров максимальной длины вы, возможно, склонны закгпочить, что выходная последовательность «чересчур случайна» в том смысле, чч о ана имеет точное число серий заданной длины и т.п. Настоящая случайная машина лля подбрасывания монеты не генерировала бы на единицу больше «орлов», чем «решек»„а ее автокорреляционная функция не была бы абсолютно шчоской для конечной последовательности. Посмотрите на это с другой стороны Если бы вы использовали единицьг н нули, вырабатываемые репгстром сдвига.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
