Estoy diseñando un ecualizador paramétrico digital que irá delante de un amplificador de guitarra de alta ganancia. Quiero tener la opción de aumentar las señales hasta 12dB. Planeo implementar esto atenuando la señal al ADC en 1/4 (analógico) o eliminando un par de bits antes o después de filtrar la señal en el dominio discreto. Luego amplificaré la salida por 4x a través de medios analógicos. En términos de SNR y rango dinámico, ¿cuál es la mejor alternativa?
El ADC puede tomar el voltaje de entrada de una guitarra con bastante facilidad sin recorte. Más bien, mi preocupación es el recorte del DAC una vez que aumento la ganancia en 12dB.
Si tiene un ADC de múltiples entradas y puede hacer que seleccione entre entradas que se amplifican en diferentes cantidades, ese es generalmente el enfoque más limpio. En algunos casos, también se puede ajustar la ganancia reduciendo el voltaje de referencia a un ADC.
La efectividad de esos enfoques, en comparación con simplemente aumentar los valores leídos del ADC, variará significativamente según el diseño del ADC. Algunos tipos de ADC tienen un ruido de fondo que es independiente de la fuerza de la señal entrante, pero algunos tipos de convertidores, especialmente los delta-sigma, tienen un ruido de fondo que varía con la amplitud de la señal. Un convertidor ideal de 16 bits tendría una SNR de alrededor de 96 dB en una señal de potencia máxima, pero bajaría a 48 dB en una señal de -48 dB. Un convertidor de 16 bits más económico diseñado para audio, por el contrario, podría tener solo una SNR de 60dB en una señal de potencia completa, pero aun así administrar una SNR de 36dB en una señal de -48dB (reducir la señal en 48dB solo reduciría la SNR en 24dB) . En tal convertidor,
La forma más limpia de escalar señales es usar escalado analógico antes del ADC. Escalar digitalmente no será tan bueno, pero la cantidad de degradación dependerá del tipo de convertidor utilizado y puede o no ser objetable.
En situaciones como esta, es mejor ver los cuantificadores (ADC, DAC) como una fuente de ruido, y su tarea es maximizar la relación señal/ruido total (SNR).
FYI, un ADC/DAC tiene una SNR máxima de 6.02*b+1.76 (donde b es el número de bits o ENOB).
Entonces, su mejor opción sería maximizar la señal en el peor cuantificador. Entonces, si tiene un ADC de 8 bits y un DAC de 10 bits, maximice la señal de entrada del ADC y reduzca la señal (y el ruido) reduciendo la señal digitalmente pero manteniendo los LSB adicionales introducidos por la reducción de ganancia.
Si tiene la libertad de elegir su ADC y DAC, maximizaría la señal del ADC y elegiría un DAC de mayor resolución para acomodar los bits adicionales generados por la reducción de ganancia.
Como regla general, el cambio en SNR a medida que la señal cambia en amplitud es bastante lineal. Puede ocurrir una pequeña reducción adicional (1 a 2dB) para señales grandes (por ejemplo, 1/2 escala) debido a DNL e INL. Así que esto no debería ser muy relevante para que lo consideres.
Jorge Herold