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信号処理において、時間領域で周期関数を記述する場合、DCバイアス、DC成分、DCオフセット、またはDC係数は波形の平均値です。平均がゼロまたはDCバイアスのない波形は、 DCバランス波形またはDCフリー波形と呼ばれます。[1]
起源
この用語は電子工学に由来しており、DC は直流電圧を指します。対照的に、その他のさまざまな非 DC 周波数は、重畳された交流(AC) 電圧または電流に類似しているため、 AC 成分またはAC 係数と呼ばれます。
アプリケーション
電子増幅回路の設計では、すべての能動デバイスにバイアスがかかっており、動作点、つまり信号が印加されていないときのデバイスの定常電流および電圧が設定されます。たとえば、バイポーラ トランジスタのバイアスでは、抵抗器のネットワークを使用してトランジスタのベース端子に少量の DC を印加します。AC 信号は同じ端子に印加され、増幅されます。バイアス ネットワークは、印加された AC 信号を保持するように設計されています。同様に、電界効果トランジスタや真空管を使用するアンプにもバイアス回路があります。アンプの動作点は、歪みや効率の特性に大きく影響します。パワー アンプのクラスは、 DC バイアスによって設定される動作点によって区別されます。
DC オフセットは、通常、クリッピングやアンプの動作点のその他の望ましくない変化を引き起こす場合、望ましくありません。電気的な DC バイアスは、変圧器やコンデンサを通過しません。したがって、単純な絶縁変圧器または直列配線のコンデンサを使用して、これをブロックまたは除去し、反対側に AC 成分のみを残すことができます。信号処理の用語では、DC オフセットは、ハイパス フィルタによってリアルタイムで削減できます。保存されたデジタル信号の場合、各サンプルから平均振幅を減算すると、オフセットが除去されます。非常に低い周波数は DC バイアスのように見えますが、「ゆっくり変化する DC」または「ベースライン ワンダー」と呼ばれます。
通信システム
DC バランス信号は、通信システムで、容量結合または変圧器を備えた回路を通過するときにビット エラーを防止するために使用されます。ビット エラーは、一連の 1 によって DC レベルが生成され、結合コンデンサが充電され、信号入力が誤って 0 レベルに低下した場合に発生する可能性があります。このようなビット エラーを回避するために、ほとんどのライン コードはDC バランス信号を生成するように設計されています。最も一般的な DC バランス ライン コードは、定重みコードとペア ディスパリティ コードです。
オーディオ
オーディオ録音において、DC オフセットは望ましくない特性です。これは、音声がレコーダーに到達する前に音声をキャプチャする際に発生し、通常は欠陥のある機器や低品質の機器によって発生します。これにより、録音波形の中心がオフセットされ、2 つの主な問題が発生する可能性があります。波形のベースが上に移動したために、信号の最も大きな部分が早期にクリップされるか、または聞こえない低周波歪みが発生します。低周波歪みは最初の録音では聞こえないかもしれませんが、波形が MP3 などの圧縮または非可逆デジタル形式に再サンプリングされると、それらの破損が聞こえる場合があります。[2]
初期のテープレコーダーでは、歪みを減らすためにDCテープバイアスが使用されていました。
パワーアンプの真空管の制御グリッドには電力を調整するためにDCバイアスが印加される。 [3]
周波数選択
無線送信機などの電圧制御発振器(VCO)では、搬送波の中心周波数の選択はDC バイアスで行われます。周波数変調(FM) の場合、AC 成分はベースバンドオーディオ信号とサブキャリアです。 周波数シフト キーイングは、 DC バイアスを変更するだけで実行できます。
波形表現
この概念は、波形のあらゆる表現や、 JPEGで使用される離散コサイン変換などの 2 次元変換に拡張されています。
参照
参考文献
- ^ Kees Schouhamer Immink (1997 年 3 月)。「 DCフリーマルチモード コードのパフォーマンス評価」。IEEE Transactions on Communications。45 ( 3): 293–299。doi :10.1109/26.558690。DC
バランス
コード
または
DC フリー
コードと呼ばれることが多いコードには長い歴史があり、その用途は録音の用途に限定されません。
- ^ 「DC オフセット - Audacity Wiki」。2016 年 8 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014 年 1 月 30 日閲覧。
- ^ Randall Aiken. 「バイアスとは何か?」 Aikenamps.com。2012 年 2 月 13 日のオリジナルからアーカイブ。2012年 8 月 16 日閲覧。