Voor- en nadelen digitale signaalbewerking

Dat digitale signaalbewerking zo'n enorme vlucht heeft genomen, heeft te maken met het feit dat werken in het digitale domein enkele grote voordelen biedt. Zo kunnen digitale schakelingen goed in een ge´ntegreerde schakeling worden ondergebracht. Hierdoor worden de producten kleiner en goedkoper. Ook zijn produkten hierdoor eenvoudiger in grote volumes te produceren. Een voorwaarde van integratie van digitale schakelingen is echter wel dat er een grote markt voorhanden is, omdat het ontwerpen van ge´ntegreerde schakelingen erg complex en tijdrovend en daarmee duur is. Digitale schakelingen hebben een hoge betrouwbaarheid, zijn in grote mate onafhankelijk van componenttoleranties, verouderingseffecten spelen bijna geen rol en de schakelingen hebben weinig last van variaties in temperatuur en spanningsniveaus. Bovendien zijn de afregelprocedures bij digitale schakelingen ook afwezig of zeer eenvoudig. Dit in tegenstelling tot analoge componenten waarbij terdege rekening moet worden gehouden met drift, componenttoleranties en -veroudering en schakelingen goed moeten worden afgeregeld.
Digitale signalen zijn bovendien eenvoudiger te reproduceren en ruis is, mits niet al te groot, volledig te verwijderen. Een signaal kan hierdoor, mits de ruis niet te groot is, worden geregenereerd. Bij de digitale transmissie van signalen is de kwaliteit onafhankelijk van de signaal-ruisverhouding (SNR) totdat de SNR onder een bepaalde waarde zakt. Opslag van digitale signalen is veel eenvoudiger dan bij analoge signalen het geval is. Bovendien komen er nu bewerkingen beschikbaar die analoog niet of nauwelijks zijn te realiseren. Goede voorbeelden hiervan zijn foutdetectie en -correctie en encryptie.

Digitale signaalbewerking heeft natuurlijk niet alleen maar voordelen. Zo wordt bij de AD-conversie een analoge ingangswaarde altijd benaderd door een getal. Hierbij wordt dus altijd een afrondingsfout gemaakt. Dit nadeel is echter meestal niet erg groot. Door de waarden precies genoeg te beschrijven blijft de fout beperkt en bovendien zijn digitale signalen minder gevoelig voor overige ruisinvloeden dan analoge signalen. Een nadeel van digitale signalen is dat ze veel meer bandbreedte innemen. Dit nadeel kan echter weer worden tegengegaan met behulp van broncodering en compressietechnieken. De maximale bemonsteringsfrequentie van de benodigde AD- en DA-convertors is bovendien beperkt, alhoewel de grens daarvan steeds verder opschuift. Hierdoor zijn zend/ontvang-installaties vooralsnog dan ook vaak voorzien van analoge in- en uitgangsfilters en versterkers.

Ondanks alle bovengenoemde voordelen zijn er situaties waar analoge signaalbewerking de voorkeur verdient. Het gaat dan bijvoorbeeld om relatief eenvoudige bewerkingen of om toepassingen waar extreem hoge eisen aan de specificatie worden gesteld en tevens de afzetmarkt beperkt is. Een goed voorbeeld is een eenvoudig scheidingsfilter ten behoeve van DC-ontkoppeling. Verder kan de hoge kloksnelheid van de digitale signalen zorgen voor ongewenste overdracht tussen signaaldraden (crosstalk) en electromagnetische straling. Bij het ontwerp van digitale schakelingen zal hier dan ook meer aandacht aan moeten worden besteed. Digitale signaalbewerkingssystemen zijn ook altijd actief, dat wil zeggen dat deze altijd van voeding moeten worden voorzien, terwijl er ook analoge schakelingen zijn die passief kunnen worden uitgevoerd. Dergelijke systemen hebben dan ook de neiging om meer energie te verbruiken. Aan de andere kant zijn er ook weer allerlei slimme truckjes mogelijk, omdat er nu met digitale signalen wordt gewerkt, die het energieverbruik van bijvoorbeeld een mobiele telefoon of een semafoon enorm reduceren.

« Wat is digitale signaalbewerking? « Terug naar de specials »