第2章 音频信号的数字化.ppt

逐次比较式A/D转换器 逐次比较式A/D转换器 级联积分式A/D转换器 级联积分式A/D转换器 级联积分式A/D转换器 A/D转换器的主要技术指标 转换时间： A/D转换器完成一次A/D转换所需的时间。 在数字音频系统中，转换时间必须小于采样周期。 转换速率是单位时间内的变化次数. 分辨率： 满量程电压与2n之比值，n为比特数。 积分线性误差： 输出数字量与模拟输入转换电压之间存在一定的非线性。在整个转换范围内，实际的输入输出特性偏离理想直线的最大误差。 A/D转换器的主要技术指标 差分线性误差 均匀量化方式下，实际的A/D转换器，每一个量化台阶并不相同，有时输入模拟电压量变化不到一个△就会使输出产生1LSB的变化，有时则必须大于一个△才会使输出产生1LSB变化。 差分线性误差是指：在整个变换范围内，A/D转换器实际的量化台阶和理想的量化台阶之间的最大差值。 通常以LSB为单位表示（1LSB对应1△） 绝对精度误差 A/D转换器的实际转换电压和理想转换电压之间的差值。 实际A/D转换器的零点可能会随着温度的变化而漂移，这样就会给绝对误差带来不确定性因素 A/D转换器的主要技术指标 偏移误差 由放大器或比较器的输入偏移电压或电流引起的误差。 单极性的偏移误差是实际的转换电压与理想的转换电压的差值 双极性A/D转换器的偏移误差是实际的转换电压与负的满量程电压以1/2LSB处的理想转换电压之间的差值。 一般可在A/D转换器外部加一个电位器进行调节，将偏移误差调至最小 增益误差 又称满量程误差，是指满量程输出数据代码所对应的实际输入转换电压与理想转换电压之间的差值。 可通过外部电位器调节增益误差，通常在偏移误差调整后进行。 2.4 D/A转换器 D/A转换器的作用是把输入的数字量转换成模拟量输出。 权电阻式D/A转换器 权电阻解码网络按不同的“权”值产生模拟量（当输入的数码为1时，晶体管导通，产生电流），运算放大器将各位数码产生的电流相加，然后变换成输出电压。 R-2R梯形网络式D/A转换器 只用到R、2R这样两个阻值 用网络的等效阻值来实现2的倍数的加权 级联积分式D/A转换器 D/A转换器的主要技术指标 分辨率 最小输出电压与最大输出电压之比。分辨率越高，对应最小数字输入的模拟输出信号值越小，越灵敏。 线性度 非线性误差为理想的输入-输出特性曲线与实际转换曲线的偏差，一般取偏差的最大值来表示。 转换精度 转换精度以最大的静态转换误差的形式给出。转换误差应该包括非线性误差、比例系数误差、以及漂移误差等综合误差。 转换精度与分辨率是不同的。精度是指转换后所得的实际值对于理想值的逼近程度。分辨率是指能够对转换结果发生影响的最小输入量。 D/A转换器的主要技术指标 建立时间 D/A转换器的输入代码有满度值的变化时，输出模拟信号电压达到满度值±1/2LSB精度时所需要得时间。 温度系数 满量程输出的条件下，温度升高一度，输出变化的百分数。 电源抑制比 满量程电压变化的百分数与电源电压变化的百分数之比。 2.5 过采样△-∑调制A/D、D/A转换器 量化噪声是A/D转化中的一个重要指标。 量化比特数越多，量化级数就越多，相应的量化台阶就越小，则量化误差的绝对值就越小。 问题：是否可以通过不断提高量化比特数，减少量化台阶的方法来进一步提高A/D转换器的精度呢? 减少量化台阶带来的性能提高会受到其他各种因素的制约，且随着量化比特数的增加，A/D转换器的实现难度加大，且数字信号的数码率的提高，不利于存储和传输。 数码率 一个模拟信号的采样频率是48KHz，量化比特是16bit，求其数据率？ 结论：数据率的大小取决于采样频率和量化比特。 数码速率＝采样频率×量化比特(bps) ×声道数 =768kbit/s 2.5 过采样△-∑调制A/D、D/A 过采样 使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行采样。 若将采样频率提高到 Rfs R称为过采样比率，且R1 在这种采样的数字信号中，由于量化的比特数没有改变，故总得量化噪声功率不变，但这是量化噪声的频谱分布发生了变化，即原来均匀分布在0-fs/2的频带内的噪声，现在分散到0-Rfs/2的频带上。 过采样 过采样的频率每提高一倍，系统的信噪比提高3dB 相当于量化的比特数增加0.5bit 噪声整形 噪声整形技术是指对噪声的频谱分布形状进行控制的一种技术 噪声整形技术是过采样与△-∑调制技术的结合。 △-∑调制技术使量化噪声