logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak działa sygnał PDM w mikrofonach MEMS? Wyjaśnienie nadpróbkowania i rozdzielczości

Hubi740 06 Lis 2014 00:21 4269 6
  • #1 14106186
    Hubi740
    Poziom 2  
    Witam.
    Planuję wykorzystać w swoim projekcie mikrofon MEMS , na wyjściu otrzymywany jest sygnał PDM. Szukam w internecie jasnych informacji na ten temat jednak ciężko jest mi się połapać. Czytając kilka artykułów i dokumentacji wnioskuję, że liczba impulsów(stanów wysokich) występujących pomiędzy kolejnymi próbkami reprezentuje spróbkowaną wartość chwilową sygnału odbieranego przez mikrofon. Czy współczynnikiem nadpróbkowania jest ilość bitów zawartych pomiędzy kolejnymi próbkami sygnału wejściowego? Jeśli wartość ta wynosi 64 to znaczy, że rozdzielczość wyniesie tylko 6 bitów informacji w PCM(2^6=64)?
    Dopiero zaczynam ogarniać ten temat i rozwiązanie takie wydaje się mało prawdopodobne. Dlatego jeśli się mylę proszę o poprawienie i jakieś wytłumaczenie tego w jakiś łopatologiczny sposób. Znalazłem 1 temat na forum o kodowaniu PDM jednak nie bardzo rozjaśnił mi ten temat.
  • #3 14107206
    Hubi740
    Poziom 2  
    Bez przesady już więcej źródeł obszukałem niż polska wikipedia.
    Dziś dowiedziałem się, że moja teza jest prawidłowa, czyli wszystko rozumiem.
  • Pomocny post
    #4 14110075
    __Grzegorz__
    Poziom 30  
    Twoja teza nie jest prawidłowa, niestety.
    Mikrofony MEMs z interfejsem PDM wystawiają dane zmodulowane modulacją SIGMA-DELTA.
    Ważny jest także rząd tego modulatora, do znalezienia w datasheet mikrofonu.

    Np dla ADMP421 rząd modulatora sigma-delta to 4, i współczynnik nadpróbkowania to 32.

    Z charakterystyki stosunku sygnał szum w funkcji wartości współczynnika nadpróbkowania, przy zmieniających się rzędach modulacji sigma delta (rys.)Jak działa sygnał PDM w mikrofonach MEMS? Wyjaśnienie nadpróbkowania i rozdzielczości
    wynika, że dla tego mikrofonu osiągalny odstęp sygnału od szumów to ok 110dB,
    co po przeliczeniu 6dB/bit daje rozdzielczość ponad 18bit.

    U ciebie jest oversampling 64, pytanie jaki jest rząd modulatora sigma-delta?
    jeżeli 2 - to SNR = 80dB (~13bit)
    jeżeli 3 - to SNR = 110dB (~18bit)
    jeżeli 4 - to SNR = 130dB (~21bit)

    Obrazek jest ze strony
    http://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigma/DeltaSigma.html

    Pozdrawiam.
  • #5 14115767
    Hubi740
    Poziom 2  
    Dziękuję za pomoc, ciekawy link, wszystko dosyć jasno opisane. Jednak czytając dokumentację mikrofonu mp45dt02 (wykorzystany w stm32f4 discovery) nie ma nic opisane o modulacji delta sigma. W jednym dokumencie jest trochę napisane o PDM, PCM wraz z lisingami, jednak te wiadomości nie są wystarczające dla mnie. Znajdują się tam też tylko przykładowe stałe nadpróbkowania 64 lub 80.
    Ze strony którą podałeś zrozumiałem, że impulsy są zliczane. Skoro jest to modulacja typu delta to znaczy, że liczba tych impulsów pomiędzy kolejnymi próbkami świadczy o różnicy wartości sygnału w tych próbkach(a nie tak jak zakładałem, że ilość ta reprezentuje wartość sygnału w chwili danego próbkowania)?
  • Pomocny post
    #6 14115927
    __Grzegorz__
    Poziom 30  
    PDM = modulacja sigma delta stopnia pierwszego
    Tak, masz różnicę pomiędzy sasiednimi probkami.
    Najpierw przez decymacje (~zliczanie)znajdujesz różnicę wartosci pomiedzy probkami,
    potem odejmujesz/dodajesz od/do poprzedniej probki (jedna z tych opcji zmieni znak sygnalu, ale to nie jest istotne).
    Pierwszą próbkę przyjmujesz dowolną (0), aby uniknąć nasycenia dane po sumowaniu/odejmowaniu dajesz na filtr gornoprzepustowy i voilla, masz audio ...
  • #7 14119693
    Hubi740
    Poziom 2  
    Zrozumiałem tą modulację sigma delta. Wykonałem symulację w matlabie i wszystko w porządku. Masz może jakieś linki do materiałów dotyczących demodulacji PDM?

    Jeszcze nie do końca rozumiem sensu rozdzdzielczości która wynika z wykresów. W moim wypadku jeśli wykorzystam oversampling 64, przy PDM(50dB) da mi to rozdzielczość ok. 8 bitów wynikającej ze związku SNR czyli wykresu(jeśli w tym wypadku też korzystam ze spadku 6dB/bit) . Czym jest ta 8-bitowa rozdzielczość wynikająca z wykresu?

    EDIT: W sumie bardziej zależy mi na konwersji PDM do PCM, jednak ciężko znaleźć dokładne informacje na ten temat. Wiem, że są biblioteki, które mogą zrobić to za mnie jednak ja potrzebuję wiedzy na temat takiej konwersji.
REKLAMA