第四章 牡模拟信号的数字化.ppt

主讲:史洪宇 一、基本要求 二、重点、难点 如计算机声卡： 1. 量化的目的 将抽样信号数字化。 2. 量化的方法 设s(kT )---抽样值，有无数个可能的连续取值 若用N位二进制码元表示抽样值， 则只能表示 M=2N 个不同的抽样值。 用这M个量化电平表示连续抽样值的方法称为 量化，这M个离散电平，则称为量化电平sq(kT )。 设：模拟抽样信号的取值范围：a～b，量化电平数为M， 则均匀量化时的量化间隔为： 量化区间的端点为： 若量化输出电平qi 取为量化间隔的中点，则有 【例4.1】设一个均匀量化器的量化电平数为M，其输入信 号抽样值在区间[-a, a]内具有均匀的概率密度。试求该量 化器的平均信号量噪比。 解： 4.3 抽样信号的量化－A压缩率 1.A压缩率 式中，x 为压缩器归一化输入电压； y 为压缩器归一化输出电压； A 为常数，决定压缩程度。 （1）产生原因 A律是平滑曲线，用电子线路很难准确地实 现，但很容易用数字电路来近似实现。 13折线特性就是近似于A律的特性。 图中x在0～1区间中分为不均匀的8段。1/2至1间的线段称为第8段；1/4至1/2间称为第7段；1/8至1/4间称为第6段；依此类推，直到0至1/128间的线段称为第1段。 纵坐标y则均匀地划分作8段。将这8段相应的座标点(x, y)相连，就得到了一条折线。 除第1和2段外，其他各段折线的斜率都不相同： 5. u压缩律和15折线压缩特性 A律中，选用A =87.6有两个目的: （1） 使曲线在原点附近的斜率＝16，使16段折线简化成13段； （2） 使转折点上A律曲线的横坐标x值 接近 1/2i (i = 0, 1, 2, …, 7)。 若仅要求满足第二个目的：仅要求满足 当 x = 1/2i 时，y = 1 – i/8，则可以得到u律： 15折线：近似u律 15折线法的转折点坐标和各段斜率 i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 y = i/8 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1 x=(2i - 1)/255 0 1/255 3/255 7/255 15/255 31/255 63/255 127/255 1 斜率 ? 255 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/512 1/1024 段号 1 2 3 4 5 6 7 8 由于其第1段和第2段的斜率不同，不能合并为一条直线，故考虑交流电压正负极性后，共得到15段折线。 6. 13折线法和15折线法比较 比较13折线特性和15折线特性的第一段斜率可知，15折线特性第一段的斜率（255/8）大约是13折线特性第一段斜率（16）的两倍。所以，15折线特性给出的小信号的信号量噪比约是13折线特性的两倍。 但是，对于大信号而言，15折线特性给出的信号量噪比要比13折线特性时稍差。这可以从对数压缩式看出，在A律中A值等于87.6；但是在u律中，相当A值等于94.18。A值越大，在大电压段曲线的斜率越小，即信号量噪比越差。 7. 非均匀量化和均匀量化的比较 现以13折线法为例作一比较。若用13折线法中的（第1和第2段）最小量化间隔作为均匀量化时的量化间隔，则13折线法中第1至第8段包含的均匀量化间隔数分别为16、16、32、64、128、256、512、1024，共有2048个均匀量化间隔，而非均匀量化时只有128个量化间隔。因此，在保证小信号的量化间隔相等的条件下，均匀量化需要11比特编码，而非均匀量化只要7比特就够了。 一、脉冲编码调制（PCM）的基本原理 一、脉冲编码调制（PCM）的基本原理 一、脉冲编码调制（PCM）的基本原理 方框图： 1. 折叠二进制码的特点： 有映像关系，最高位表示极性，双极性电压可以采用单极性编码的方法处理，从而使编码电路和编程过程简化； 误码对小