第4章 模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)

1、第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)n4.1 概述概述n4.2 采樣采樣n4.3 量化量化n4.4 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制n4.5 增量調(diào)制增量調(diào)制n4.6 差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)4.1 概述概述模擬信源 A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)字傳 輸系統(tǒng)D/A轉(zhuǎn)換 接收端n模擬信號(hào)數(shù)字化的方法模擬信號(hào)數(shù)字化的方法（1）波形編碼：特點(diǎn)是利用抽樣定理，恢復(fù)原始信號(hào)的）波形編碼：特點(diǎn)是利用抽樣定理，恢復(fù)原始信號(hào)的波形。如波形。如PCM、DPCM、 等。等。（2）參數(shù)編碼：提取語(yǔ)音的一些特征信息進(jìn)行編碼，在）參數(shù)編碼：提取語(yǔ)音的一些特征信息進(jìn)行編碼，在收端利用這些特征參數(shù)合成語(yǔ)聲。收

2、端利用這些特征參數(shù)合成語(yǔ)聲。n模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸4.1 概述概述模擬信源 數(shù)字傳 輸系統(tǒng)n模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸抽抽樣樣量量化化編編碼碼nA/D變換包含三個(gè)步驟變換包含三個(gè)步驟(1)抽樣（采樣）：抽樣（采樣）：按一定的時(shí)間間隔抽取模擬信號(hào)值。按一定的時(shí)間間隔抽取模擬信號(hào)值。(2) 量化：量化：將無(wú)限個(gè)抽樣值變成有限個(gè)可能取值。將無(wú)限個(gè)抽樣值變成有限個(gè)可能取值。(3)編碼：編碼：將量化后的樣值用二進(jìn)制碼元來(lái)表示。將量化后的樣值用二進(jìn)制碼元來(lái)表示。4.2 采樣采樣n采樣：采樣：對(duì)模擬信號(hào)在時(shí)間域上進(jìn)行離散化的過(guò)程，即將對(duì)模擬信號(hào)在時(shí)間域上進(jìn)行離散化的過(guò)程，即將時(shí)間上

3、連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間上連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間上離散時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的信號(hào)。幅度上連續(xù)的信號(hào)。n采樣的物理過(guò)程采樣的物理過(guò)程4.2 采樣采樣n采樣的分類(lèi)采樣的分類(lèi)（1）理想采樣：）理想采樣：采樣窄脈沖寬度采樣窄脈沖寬度趨于趨于0。（2）自然采樣：）自然采樣：在窄脈沖寬度持在窄脈沖寬度持續(xù)期間，采樣值隨被采樣信號(hào)的續(xù)期間，采樣值隨被采樣信號(hào)的幅度變化。幅度變化。（3）平頂采樣：）平頂采樣：采樣值不隨被采采樣值不隨被采樣信號(hào)的幅度變化。樣信號(hào)的幅度變化。問(wèn)題：模擬信號(hào)被采樣后，是否問(wèn)題：模擬信號(hào)被采樣后，是否保留了原信號(hào)的所有信息？即在保留了原信號(hào)的所有信息？即在

4、什么條件下，可以從采樣信號(hào)還什么條件下，可以從采樣信號(hào)還原成原始信號(hào)？原成原始信號(hào)？4.2 采樣采樣n低通信號(hào)：低通信號(hào)：是指信號(hào)的頻率在是指信號(hào)的頻率在0fH范圍以內(nèi)的信號(hào)。范圍以內(nèi)的信號(hào)。n低通信號(hào)采樣定理低通信號(hào)采樣定理 對(duì)于一個(gè)頻率對(duì)于一個(gè)頻率在0 0，f fHH 內(nèi)的模擬信號(hào)內(nèi)的模擬信號(hào)x x( (t t) )，若以，若以采樣頻采樣頻率率fS2fH對(duì)其采樣，則對(duì)其采樣，則x x( (t t) )將被這些采樣值所完全確定。將被這些采樣值所完全確定。n2fH稱(chēng)為稱(chēng)為奈奎斯特速率奈奎斯特速率，1/2fH稱(chēng)為稱(chēng)為奈奎斯特間隔奈奎斯特間隔。n角頻率、頻率角頻率、頻率fS 、采樣周期、采樣周期T

5、S之間的關(guān)系之間的關(guān)系s ss ss s/ /2 2TsTs, ,f f2 2 4.2 采樣采樣n例例4-1：已知語(yǔ)音信號(hào)的頻帶為已知語(yǔ)音信號(hào)的頻帶為3003400Hz，對(duì)它進(jìn)，對(duì)它進(jìn)行等間隔采樣，求信號(hào)帶寬、奈奎斯特速率和奈奎斯特行等間隔采樣，求信號(hào)帶寬、奈奎斯特速率和奈奎斯特間隔。間隔。4.3 量化量化量化的定義量化的定義n量化：量化：把取值無(wú)限的采樣值劃分成有限的把取值無(wú)限的采樣值劃分成有限的M個(gè)離散的電個(gè)離散的電平值。即把時(shí)間上離散、平值。即把時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)幅度上連續(xù)的樣值信號(hào)變換為的樣值信號(hào)變換為時(shí)間上離散、時(shí)間上離散、幅度上也離散幅度上也離散的數(shù)字信號(hào)。的數(shù)字信號(hào)。n例如某

6、幅度連續(xù)的樣值信號(hào)幅度的取值范圍為例如某幅度連續(xù)的樣值信號(hào)幅度的取值范圍為0，8)，現(xiàn)規(guī)定此信號(hào)的幅度只能取現(xiàn)規(guī)定此信號(hào)的幅度只能取0，7區(qū)間上的有限值，比區(qū)間上的有限值，比如只能取如只能取0，1，2，3，4，5，6，7這這8個(gè)值，對(duì)于不個(gè)值，對(duì)于不等于這等于這8個(gè)值的采樣值，采用舍去或四舍五入的方法把個(gè)值的采樣值，采用舍去或四舍五入的方法把它們歸納到這它們歸納到這8個(gè)數(shù)值上去。個(gè)數(shù)值上去。4.3 量化量化量化過(guò)程量化過(guò)程n量化過(guò)程量化過(guò)程n確定量化范圍確定量化范圍 信號(hào)的采樣值的變化范圍，一般用幅度的最大值和最小值信號(hào)的采樣值的變化范圍，一般用幅度的最大值和最小值定義。定義。 xmin，xm

7、axn確定量化級(jí)數(shù)確定量化級(jí)數(shù) 量化量化值的個(gè)數(shù)。用來(lái)表示。值的個(gè)數(shù)。用來(lái)表示。n確定量化電平確定量化電平 模擬信號(hào)采樣值模擬信號(hào)采樣值量化之后的具體量化之后的具體取值為取值為N個(gè)離散值，分別個(gè)離散值，分別用用q1，q2，qN來(lái)表示。來(lái)表示。n確定量化確定量化間隔間隔(量化臺(tái)階，量化間距量化臺(tái)階，量化間距） 相鄰相鄰兩個(gè)量化值之差，用表示。兩個(gè)量化值之差，用表示。4.3 量化量化量化誤差量化誤差n有兩種量化取值的方法有兩種量化取值的方法: （1）舍去的方法）舍去的方法 （2）四舍五入的方法）四舍五入的方法n量化誤差（量化噪聲）量化誤差（量化噪聲）：由于量化造成的誤差。：由于量化造成的誤差。n這

8、種誤差是隨機(jī)的，在重現(xiàn)原信號(hào)的時(shí)候是無(wú)法恢復(fù)這種誤差是隨機(jī)的，在重現(xiàn)原信號(hào)的時(shí)候是無(wú)法恢復(fù)的，可以通過(guò)的，可以通過(guò)減小量化間隔減小量化間隔來(lái)降低量化噪聲。來(lái)降低量化噪聲。n增加量化級(jí)數(shù)增加量化級(jí)數(shù)N，可以減小量化間隔可以減小量化間隔 ，從而降低量，從而降低量化噪聲，但會(huì)使信號(hào)的數(shù)據(jù)量增大。化噪聲，但會(huì)使信號(hào)的數(shù)據(jù)量增大。4.3 量化量化均勻量化均勻量化n均勻量化均勻量化 把輸入信號(hào)的取值范圍等間隔劃分，所得到的量化間隔把輸入信號(hào)的取值范圍等間隔劃分，所得到的量化間隔相等。相等。n信號(hào)的取值范圍為信號(hào)的取值范圍為L(zhǎng)，量化級(jí)數(shù)，量化級(jí)數(shù)N，量化間隔為，量化間隔為 ，它們，它們之間的關(guān)系：之間的關(guān)系

9、：L=N n當(dāng)采用四舍五入的量化取值方法時(shí)，量化噪聲最大值為當(dāng)采用四舍五入的量化取值方法時(shí)，量化噪聲最大值為0.5 ；n當(dāng)采用舍去的量化取值方法時(shí)，量化噪聲最大值為當(dāng)采用舍去的量化取值方法時(shí)，量化噪聲最大值為 。4.3 量化量化均勻量化均勻量化n例例4-2 已知某信號(hào)的變化范圍為已知某信號(hào)的變化范圍為0，16)，若采用，若采用16級(jí)均勻量化并采用舍去的量化取值方法時(shí)，求其量化級(jí)均勻量化并采用舍去的量化取值方法時(shí)，求其量化間隔和最大量化噪聲間隔和最大量化噪聲 。n均勻量化的量化器對(duì)所有信號(hào)的量化噪聲都是一樣；均勻量化的量化器對(duì)所有信號(hào)的量化噪聲都是一樣；同樣強(qiáng)度的量化噪聲對(duì)微弱信號(hào)的影響要比大幅

10、度信同樣強(qiáng)度的量化噪聲對(duì)微弱信號(hào)的影響要比大幅度信號(hào)的影響大的多。號(hào)的影響大的多。大信號(hào)和小信號(hào)的大信號(hào)和小信號(hào)的信噪比不同信噪比不同有有2 2個(gè)不良后果：個(gè)不良后果： （1 1）小信號(hào)信噪比過(guò)小，可能）小信號(hào)信噪比過(guò)小，可能“聽(tīng)不清聽(tīng)不清”，影響可懂性，影響可懂性（2 2）語(yǔ)音質(zhì)量時(shí)好時(shí)壞，影響聽(tīng)覺(jué)舒適性）語(yǔ)音質(zhì)量時(shí)好時(shí)壞，影響聽(tīng)覺(jué)舒適性4.3 量化量化非均勻量化非均勻量化n非均勻量化非均勻量化 對(duì)對(duì)信號(hào)的不同幅值部分使用不同的量化間隔信號(hào)的不同幅值部分使用不同的量化間隔。n非非均勻量化的方法均勻量化的方法壓縮和擴(kuò)張壓縮和擴(kuò)張n非均勻量化非均勻量化的過(guò)程的過(guò)程 將采樣信號(hào)先通過(guò)壓縮器，然后再

11、進(jìn)行均勻量化。將采樣信號(hào)先通過(guò)壓縮器，然后再進(jìn)行均勻量化。 n壓縮特點(diǎn)壓縮特點(diǎn) 對(duì)對(duì)大信號(hào)大信號(hào)有比較有比較小的放大倍數(shù)小的放大倍數(shù)，對(duì)，對(duì)小信號(hào)小信號(hào)有比較有比較大的大的放大倍數(shù)放大倍數(shù)。 vo壓縮器壓縮器編碼編碼均勻均勻量化量化解碼解碼擴(kuò)張器擴(kuò)張器信道信道xyvi 均勻量化非均勻壓縮采樣后信號(hào)采樣后信號(hào)1242.53.24通過(guò)傳輸通過(guò)傳輸?shù)浇邮斩说浇邮斩朔蔷鶆蚪鈮嚎s（即擴(kuò)張器）大信號(hào)壓縮倍數(shù)小大信號(hào)壓縮倍數(shù)小小信號(hào)壓縮倍數(shù)大小信號(hào)壓縮倍數(shù)大124達(dá)到了達(dá)到了非均勻量化非均勻量化效果效果大信號(hào)放大倍數(shù)小大信號(hào)放大倍數(shù)小小信號(hào)放大倍數(shù)大小信號(hào)放大倍數(shù)大4.3 量化量化非均勻量化非均勻量化4.3

12、 量化量化非均勻量化非均勻量化n為為保持信號(hào)量噪保持信號(hào)量噪比恒定比恒定，在理論上，在理論上要求壓縮要求壓縮特性為特性為對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)特性。特性。 n國(guó)際電信聯(lián)盟電信部（國(guó)際電信聯(lián)盟電信部（ITU-TITU-T）規(guī)定了）規(guī)定了2 2種種非均勻壓縮律非均勻壓縮律n壓縮律壓縮律nA A壓縮律壓縮律1011xxy,lnln1111101xAAAxAxAAxy,lnln,ln（我國(guó)使用）（我國(guó)使用）4.3 量化量化非均勻量化非均勻量化國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取值國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取值87.687.6國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取值國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取值255255x12141811613216411281186848281838587412181斜率214181

13、斜率1斜率24y04.3 4.3 非均勻量化非均勻量化-A-A律律1313折線折線由于，正負(fù)軸完全成中心對(duì)稱(chēng)，所以我們只討論這一段13折線整體圖把上圖靠近原點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行放大把上圖靠近原點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行放大641128181828316128181斜率16)1281641(81斜率12816418182靠近原點(diǎn)的靠近原點(diǎn)的4段斜率相段斜率相同，所以看作同，所以看作1段線段段線段所以共有所以共有2*8-4+1=13折線折線16斜率16斜率xyx121418116132164112811613216411281 個(gè)個(gè)計(jì)為計(jì)為, ,可見(jiàn)最小量化間隔為可見(jiàn)最小量化間隔為1204811612811632641

14、28256512102420486416102420488段的量化間隔第 327量化間隔段的第168 44段的量化間隔第 23量化間隔段的第段的量化間隔、第 21經(jīng)過(guò)上面的變化，信號(hào)壓縮完成，那又怎么量化呢？將每個(gè)段又平均平均分為16小份n非均勻量化的優(yōu)點(diǎn)非均勻量化的優(yōu)點(diǎn)n當(dāng)輸入信號(hào)的強(qiáng)度分布不均勻時(shí)，非均勻量化器的輸出有較高的平當(dāng)輸入信號(hào)的強(qiáng)度分布不均勻時(shí)，非均勻量化器的輸出有較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比均信號(hào)量化噪聲功率比n非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號(hào)采樣值的幅度成正比例非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號(hào)采樣值的幅度成正比例關(guān)系，這就使得量化噪聲對(duì)大信號(hào)和小信號(hào)的影響大致相同

15、，從而關(guān)系，這就使得量化噪聲對(duì)大信號(hào)和小信號(hào)的影響大致相同，從而改善了小信號(hào)的量化信噪比。改善了小信號(hào)的量化信噪比。4.3 量化量化非均勻量化非均勻量化n編碼編碼 用二進(jìn)制或多進(jìn)制用二進(jìn)制或多進(jìn)制碼組碼組來(lái)表示來(lái)表示量化電平量化電平的過(guò)程，或者說(shuō)的過(guò)程，或者說(shuō)是對(duì)每一個(gè)量化電平值賦予一個(gè)特定的碼組是對(duì)每一個(gè)量化電平值賦予一個(gè)特定的碼組n脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCMPCM）通過(guò)通過(guò)編碼編碼過(guò)程把離散信號(hào)變換為過(guò)程把離散信號(hào)變換為k k位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(2(2k kN N) )。接收端收到二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)之后經(jīng)過(guò)。接收端收到二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)之后經(jīng)過(guò)譯碼譯碼過(guò)過(guò)程再還原為離散信號(hào)。

16、程再還原為離散信號(hào)。n譯碼譯碼 由由特定的碼組恢復(fù)量化電平的過(guò)程，是編碼的反過(guò)程。特定的碼組恢復(fù)量化電平的過(guò)程，是編碼的反過(guò)程。4.4 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼n K位二進(jìn)制數(shù)可以有位二進(jìn)制數(shù)可以有2K種不同的狀態(tài)，表示種不同的狀態(tài)，表示2K個(gè)不同個(gè)不同的量化電平值。的量化電平值。n 碼字碼字：由多位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的組合叫做二進(jìn)制碼組或：由多位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的組合叫做二進(jìn)制碼組或者碼字，其中每一位二進(jìn)制數(shù)叫做一個(gè)者碼字，其中每一位二進(jìn)制數(shù)叫做一個(gè)碼元碼元，每個(gè)碼，每個(gè)碼組包含的碼元的位數(shù)叫做碼組長(zhǎng)度或組包含的碼元的位數(shù)叫做碼組長(zhǎng)度或字長(zhǎng)字長(zhǎng)。n 碼距碼距：二進(jìn)

17、制碼組之間對(duì)應(yīng)位不相同的個(gè)數(shù)。：二進(jìn)制碼組之間對(duì)應(yīng)位不相同的個(gè)數(shù)。0110和和1011兩個(gè)碼組的碼距是兩個(gè)碼組的碼距是3。n 量化級(jí)數(shù)量化級(jí)數(shù)N越大，碼長(zhǎng)越長(zhǎng)。越大，碼長(zhǎng)越長(zhǎng)。n量化間隔、量化級(jí)數(shù)、信噪比與二進(jìn)制位數(shù)量化間隔、量化級(jí)數(shù)、信噪比與二進(jìn)制位數(shù)量化間量化間隔越小隔越小量化級(jí)量化級(jí)數(shù)越多數(shù)越多 信噪比越大信噪比越大 碼組中的二進(jìn)碼組中的二進(jìn)制碼元個(gè)數(shù)越多制碼元個(gè)數(shù)越多 傳輸量和存儲(chǔ)量傳輸量和存儲(chǔ)量越大，編碼器越復(fù)雜越大，編碼器越復(fù)雜優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼n A律的量化級(jí)為律的量化級(jí)為256，需要的二進(jìn)制碼組長(zhǎng)度至少是

18、，需要的二進(jìn)制碼組長(zhǎng)度至少是8位。位。n 目前常用的目前常用的3種編碼方式種編碼方式（1）自然二進(jìn)制碼）自然二進(jìn)制碼NBC（2）格雷二進(jìn)制碼）格雷二進(jìn)制碼RBC（3）折疊二進(jìn)制碼）折疊二進(jìn)制碼FBCn 例如某雙極性信號(hào)量化范圍例如某雙極性信號(hào)量化范圍L為為-7.5，7.5，量化級(jí)，量化級(jí)數(shù)數(shù)N為為16，量化間隔為，量化間隔為1。4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼n量化電平與碼組的關(guān)系：量化電平與碼組的關(guān)系：q=ak-12k-1+ak-22k-2+ a121+a020-(2k-1-0.5)特點(diǎn)特點(diǎn)1 1：正半?yún)^(qū)首位為正半?yún)^(qū)首位為1

19、 1；負(fù)半；負(fù)半?yún)^(qū)首位為區(qū)首位為0 0；利于首位編碼；利于首位編碼特點(diǎn)特點(diǎn)2 2：最小值為全最小值為全0 0；最大值；最大值為全為全1 1；中間按自然二進(jìn)制遞；中間按自然二進(jìn)制遞增規(guī)律遞增增規(guī)律遞增；利于電路編碼的利于電路編碼的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化特點(diǎn)特點(diǎn)3 3：小信號(hào)的首位誤碼引起：小信號(hào)的首位誤碼引起的誤差較大。的誤差較大。4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼格雷碼格雷碼n 格雷碼二進(jìn)制碼格雷碼二進(jìn)制碼(RBC)也叫反射二進(jìn)也叫反射二進(jìn)制碼。制碼。n 它是按照相鄰碼字之它是按照相鄰碼字之間只有一個(gè)對(duì)應(yīng)位不間只有一個(gè)對(duì)應(yīng)位不同的規(guī)律構(gòu)成的。同的規(guī)律構(gòu)成的。4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼折疊碼折

20、疊碼n 正半?yún)^(qū)首位全為正半?yún)^(qū)首位全為1；負(fù)半?yún)^(qū)首位全為負(fù)半?yún)^(qū)首位全為0。n 正半?yún)^(qū)的碼組后幾位正半?yún)^(qū)的碼組后幾位按自然二進(jìn)制碼遞增。按自然二進(jìn)制碼遞增。n 負(fù)半?yún)^(qū)的碼組后幾位負(fù)半?yún)^(qū)的碼組后幾位與正半?yún)^(qū)成鏡像（即與正半?yún)^(qū)成鏡像（即折疊）關(guān)系。折疊）關(guān)系。4.4.2 二進(jìn)制二進(jìn)制PCM編碼編碼3種碼的特點(diǎn)種碼的特點(diǎn)4.4.3 線性編碼器和非線性編碼器線性編碼器和非線性編碼器n 線性編碼線性編碼 通常是先對(duì)采樣值進(jìn)行均勻量化，再對(duì)量化值進(jìn)行簡(jiǎn)通常是先對(duì)采樣值進(jìn)行均勻量化，再對(duì)量化值進(jìn)行簡(jiǎn)單的二進(jìn)制編碼得到對(duì)應(yīng)碼組。單的二進(jìn)制編碼得到對(duì)應(yīng)碼組。n 非線性編碼非線性編碼 通常是先對(duì)采樣值進(jìn)行壓縮和均勻量

21、化，然后再采用通常是先對(duì)采樣值進(jìn)行壓縮和均勻量化，然后再采用線性編碼方法完成編碼過(guò)程，包括先壓縮后編碼、先線性編碼方法完成編碼過(guò)程，包括先壓縮后編碼、先編碼后壓縮和直接非線性編碼方法。律編碼后壓縮和直接非線性編碼方法。律13折線就是折線就是直接非線性編碼方法。直接非線性編碼方法。4.4.3 線性編碼器和非線性編碼器線性編碼器和非線性編碼器n 編碼器的優(yōu)劣指標(biāo)編碼器的優(yōu)劣指標(biāo)編碼精度編碼精度編碼速度編碼速度編碼電路復(fù)雜程度。編碼電路復(fù)雜程度。n 常用的線性編碼方法常用的線性編碼方法級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼逐次反饋型編碼。逐次反饋型編碼。4.4.3 （1）線性編碼器）線性編碼器n 級(jí)聯(lián)

22、逐次比較型編碼器工作原理級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理 參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電平電平比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸出的編碼。比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸出的編碼。4.4.3 （1）線性編碼器）線性編碼器n 級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理 參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電平電平比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸出的編碼。比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸出的編碼。n 例如被測(cè)物體重量是例如被測(cè)物體重量是81g，該天平有該天平有64g，32g，16g，8g，4g，

23、2g，1g共共7個(gè)砝碼；個(gè)砝碼；7 7個(gè)砝碼值分別與二進(jìn)制碼的個(gè)砝碼值分別與二進(jìn)制碼的權(quán)值（權(quán)值（2 2i i）相對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)8181g=1g=1* *64 + 064 + 0* *32 + 132 + 1* *16 + 016 + 0* *8 + 08 + 0* *4 + 04 + 0* *2 + 12 + 1* *1 1則代碼為：則代碼為：101000110100014.4.3 （1）線性編碼器）線性編碼器n 級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理 參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與參照天平稱(chēng)重的原理構(gòu)成的。即將采樣值不斷與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電平電平比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸

24、出的編碼。比較，根據(jù)比較結(jié)果確定要輸出的編碼。n 例例4-3 輸入信號(hào)范圍為輸入信號(hào)范圍為0,16)，量化級(jí)數(shù)，量化級(jí)數(shù)N為為16，采用舍，采用舍去法量化，量化電平為去法量化，量化電平為0,15。 若輸入樣值為若輸入樣值為x=9.567，求其對(duì)應(yīng)的碼組。，求其對(duì)應(yīng)的碼組。P74：圖：圖4-13 級(jí)聯(lián)逐次比較編碼器原理框圖級(jí)聯(lián)逐次比較編碼器原理框圖4.4.3 （1）線性編碼器）線性編碼器n 級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理級(jí)聯(lián)逐次比較型編碼器工作原理第一步：輸入信號(hào)第一步：輸入信號(hào)x先進(jìn)入極性判別器，先進(jìn)入極性判別器， 若若x是正極性信號(hào)，則是正極性信號(hào)，則ak-1=1； 若若x是負(fù)極性信號(hào)，則是負(fù)

25、極性信號(hào)，則ak-1=0 。第二步：第二步：x進(jìn)入整流器，進(jìn)入整流器， 若若x是正極性信號(hào)，則是正極性信號(hào)，則xi=x； 若若x是負(fù)極性信號(hào)，則是負(fù)極性信號(hào)，則xi=|x| 。第三步：第三步：xi先進(jìn)入比較器，與標(biāo)準(zhǔn)電平比較。先進(jìn)入比較器，與標(biāo)準(zhǔn)電平比較。 若若xi標(biāo)準(zhǔn)電平，則標(biāo)準(zhǔn)電平，則ai=1 ，標(biāo)準(zhǔn)電平，標(biāo)準(zhǔn)電平允許允許輸出到相減器中輸出到相減器中； 若若xi44時(shí)，時(shí)，PCMPCM系統(tǒng)優(yōu)于系統(tǒng)優(yōu)于MM系統(tǒng)。系統(tǒng)。n 信道誤碼的影響信道誤碼的影響n 設(shè)備復(fù)雜度設(shè)備復(fù)雜度系統(tǒng)與系統(tǒng)與PCM系統(tǒng)的性能比較系統(tǒng)的性能比較n 采樣速率采樣速率n 占用信道帶寬占用信道帶寬n 輸出信噪比輸出信噪比n

26、 信道誤碼的影響信道誤碼的影響在在MM系統(tǒng)中，每一個(gè)誤碼代表造成一個(gè)量階的誤差，所以它對(duì)誤碼不太系統(tǒng)中，每一個(gè)誤碼代表造成一個(gè)量階的誤差，所以它對(duì)誤碼不太敏感。對(duì)誤碼率的要求較低。敏感。對(duì)誤碼率的要求較低。PCMPCM的每一個(gè)誤碼會(huì)造成較大的誤差，尤其高位碼元，誤碼對(duì)的每一個(gè)誤碼會(huì)造成較大的誤差，尤其高位碼元，誤碼對(duì)PCMPCM系統(tǒng)系統(tǒng)的影響要比的影響要比MM系統(tǒng)嚴(yán)重些，故對(duì)誤碼率的要求較高。系統(tǒng)嚴(yán)重些，故對(duì)誤碼率的要求較高。n 設(shè)備復(fù)雜度設(shè)備復(fù)雜度系統(tǒng)的特點(diǎn)是多路信號(hào)統(tǒng)一編碼，一般采用系統(tǒng)的特點(diǎn)是多路信號(hào)統(tǒng)一編碼，一般采用8 8 位編碼，編碼設(shè)備復(fù)雜，但位編碼，編碼設(shè)備復(fù)雜，但質(zhì)量較好。質(zhì)量較好。MM系統(tǒng)的特點(diǎn)是單路信號(hào)獨(dú)用一個(gè)編碼器，設(shè)備簡(jiǎn)單，單路應(yīng)用時(shí)，不系統(tǒng)的特點(diǎn)是單路信號(hào)獨(dú)用一個(gè)編碼器，設(shè)備簡(jiǎn)單，單路應(yīng)用時(shí)，不需要收發(fā)同步設(shè)備。但在多路應(yīng)用時(shí)，每路獨(dú)用一套編譯碼器，所以路數(shù)需要收發(fā)同步設(shè)備。但