Digitale lydkilder

FLarsen skrev: Jeg er ikke helt med på hvad forskellen er på at fejllæse eller ikke fejllæse og tydeligt genkendeligt eller ikke.

Ok, "tydeligt genkendeligt" for et digitalt input vil sige at signalniveauet inden aflæsningen sker ender uomtvisteligt indenfor det område der angiver et digitalt 0 eller 1, samt der er strøm nok bag dette signalniveau til at drive indgangstrinnet i den digitale modtager i tide til dette niveau.

Forestil dig et digitalt indgangstrin som en vippe på en legeplads. På den ene side af vippen står der en murerspand halvt fyldt med vand. Er denne murerspand nede forstås vippens position som et digitalt 0, er murerspanden oppe forstås vippens position som et digitalt 1.

I den anden ende af vippen er der en tom murerspand, hvilket vil sige at vippen, uden ydre påvirkninger, vil stå i positionen "digitalt 0". Den halvfyldte murerspand i "den tunge ende" sørger altså for at den digitale indgang altid har et veldefineret niveau når der ikke pilles ved vippen - vippen står ikke og "svæver" lidt op og ned.

Hvis vi nu vil skifte vippens position til et digitalt 1, så kommer vi travende med en murerspand helt fyldt med vand. Dette vand hælder vi lynhurtigt over i den tomme murerspand, hvilket jo er rigeligt til at vippen skifter position. 2 sekunder efter kigger vi på vippen og kan helt tydeligt afgøre at den nu står i positionen "digitalt 1".

Vores aflæsningstid (2 sekunder) er vores bitrate. Vippen skal være skiftet til den korrekte position indenfor 2 sekunder, ellers risikerer vi at læse forkert.

Nu står vippen i sin udgangsposition igen, med en halvt fyldt murerspand nederst, og en tom murerspand øverst. Vi kommer hen til den med en helt fyldt murerspand, og giver os til at fylde vand i den tomme spand lige så langsomt. Efter 2 sekunder har vi slet ikke fået fyldt vand nok i den øverste spand til at vippen har ændret position, og vippens aflæses til "digitalt 0". Efter et minut har vi fået hældt alt vandet over i den øverste spand, og nu har vippen skiftet position, men det er for sent. Alt for sent.

FLarsen skrev: Men din historie om din DAC giver mig en ide om at du mener at hvis spændings niveauet ind ikke må være så dårligt påvirke spændings niveauet ud og det gælder naturligvis for både 0 og 1. Det er jeg ikke nervøs for vil ske, signal spændingen bliver jo kun brugt til at finde ud af om udgangen skal være 0 eller 1 (trækker en switch). I denne tråd er det signalet ud af en digital signal kilde der jo ikke på nogen måde direkte trækker strøm i udgangstrinet på nogen kredse i modtageren.

Hastigheden hvormed vi hælder vand i den øverste spand på vippen ovenfor kan ækvivaleres med den elektriske strøm der er til rådighed til at skifte et digitalt indgangstrins værdi fra 0 til 1 (eller den anden vej, det afhænger af elektronikken). Jo mindre strøm der er til rådighed, jo langsommere skifter indgangen (hvis den overhovedet kan skifte tilstrækkeligt).

Bl.a. giver lange kabler svære forhold for sådanne skift, men det gør dårligt designede indgangs- eller udgangstrin også. Du kan ikke antage at digitalt elektronik "bare aflæser" korrekt - det er altså stadig analog elektronik der står for aflæsningen. Vi skal dog blot finde ud af om spændingsniveauet svarer til "0" eller "1" (hvilket er simplere end at finde ud af om det skulle være 0,0223 eller 0,0224 volt), men alle de fejlkilder der kan spille ind på traditionelt analogt elektronik spiller også ind på digitalt elektronik, idet der bliver aflæst.

Du skriver jo selv "trækker en switch". Har du spekuleret over hvordan denne kunst foregår? Det er sgu bitten selv der gør det, og hvis det er en forkølet bit, så trækker den ikke rent ;-)

/Steen

Redigeret af Sschmidt - 17-Juli-2013 kl. 20:23

FLarsen skrev: Sschmidt skrev: Du skriver jo selv "trækker en switch". Har du spekuleret over hvordan denne kunst foregår? Det er sgu bitten selv der gør det, og hvis det er en forkølet bit, så trækker den ikke rent ;-) /Steen Kan vi blive enig om at når informationen om den enkelte bit skal bruges er dens originale niveau  uden betydning da det jo ligger på spdif/ toslink og først skal bruges i ADC ?

Det afhænger af, om det originale niveau har påvirket de efterfølgende niveauer i signalkæden frem til og med A/D-converteren. Og dermed afhænger det af implementationen, hvilket egentlig var starten på denne diskussion.


Redigeret af Allan Olesen - 22-Juli-2013 kl. 15:07

FLarsen skrev: Sschmidt skrev: Du skriver jo selv "trækker en switch". Har du spekuleret over hvordan denne kunst foregår? Det er sgu bitten selv der gør det, og hvis det er en forkølet bit, så trækker den ikke rent ;-) Kan vi blive enig om at når informationen om den enkelte bit skal bruges er dens originale niveau  uden betydning da det jo ligger på spdif/ toslink og først skal bruges i ADC ?

Nej, det er ikke uden betydning.

Problemet er at du ser ideelt på elektriciteten der definerer det digitale signal, men du bliver nødt til at se realistisk på det.

Alt det jeg beskrev med hvor meget strøm (eksempelvis), der er til rådighed til at drive et givent signalniveau, har betydning for om den givne swicth (= det næste led i den digitale kæde) bliver trukket eller ej. Lad mig give et konkret eksempel:

For nemheds skyld kan vi tage et (simplificeret) single-ended signal såsom 5V TTL. Her er 0-0,8 V defineret som et digitalt 0, og 2,2-5,0V er defineret som et digitalt 1. Intervallet 0,8-2,2V er udefineret, og vil afhænge af den konkrete hardwareimplementering hvordan det vil opfattes. TTL sinker strøm fra indgang til udgang, hvilket betyder at man normalt har en pull-up til Vcc (5V), og så trækker output-trinnet en indgang lav ved at lægge en lav modstand til GND (0V). Inputtet skal dermed drive sit eget indgangssignal med en strøm ind i outputtet.

Lad os så antage vi har et TTL-output (forbundet til et TTL-input, altså din "switch") hvorpå der lige nu står 5,0V (et perfekt digitalt 1-tal). Dette indebærer at TTL-inputtet sourcer eller sinker en ganske lille smule strøm igennem pull-up modstanden.

Nu skifter output-signalet til et digitalt 0, ved at lægge en 300 ohm modstand fra input til stel. Et TTL-input leverer normalt max 1,6 mA, hvilket i vores situation ville betyde en inputspænding på 0,48V - altså et digitalt 0. Men nu har vi måske en lidt dårlig switch (vores TTL-input), som faktisk sourcer 10 mA. Det betyder at inputspændingen lander på 3V, hvilket opfattes som et digitalt 1. Outputtet siger altså 0, men inputtet ser det som et 1-tal - forskellen består i de analoge elektriske parametre i kredsen.

Hvad er der galt ovenfor? Outputtet kunne have været meget mere lavimpedant (5 ohm i stedet for 300 ohm), og inputtet kunne have haft en langt større stivhed i sin strømkilde, så det ikke svinger helt op på 10 mA. Begge dele egenskaber ved dårligt designede elektriske kredsløb. Der er fordele og ulemper ved at have høje og lave input- og output-impedanser, og der kan være dynamiske årsager til at tingene fungerer for ét bit men ikke for det næste.

Digitale signalers værdier er noget der fortolkes på baggrund af analoge elektriske egenskaber. Som jeg har nævnt før, så er det kun i software du kan anse digital logik for deterministisk*, ude i den elektriske verden er det hele dynamisk. Normalt arbejder man med store tolerancer - man holder sig langt fra grænserne - for at hver og én bit sættes og opfattes korrekt. Men jo mere livrem og seler, jo dyrere hardware og generelt også jo langsommere hardware. Skal det både være sikkert og hurtigt, så bliver det blot endnu dyrere. Og så kan du nok se hvor det bærer henad?

* og selv i software er det jo elektriske komponenter der bærer signalet, og disse kan også have fejl, selvom de måske er sjældnere. Har du eksempelvis hørt om paritets-bit i RAM?

Mvh
Steen

Redigeret af Sschmidt - 22-Juli-2013 kl. 15:07