什么是模数转换?


当模拟信号被数字化时,这被称为模数转换。

考虑人声在模拟信号结构中的语音。我们需要对模拟信号进行数字化,使其不易受噪声影响。需要减少在数字流中定义的模拟消息中的多个值。

在模数转换中,涉及恒定波形的數據被转换为数字脉冲。

模数转换的方法

模数转换的各种方法如下:

脉冲幅度调制 (PAM)

模数转换的第一阶段被称为PAM。PAM 代表**脉冲幅度调制**。此方法创建模拟信号,对其进行采样,并基于采样创建数字脉冲序列。PAM 中使用的采样方法对其他制造领域比数据通信更有用。PAM 是称为**脉冲编码调制 (PCM)** 的重要模数转换方法的基础结构。

在 PAM 中,初始信号以相同的间隔进行采样,如图所示。PAM 使用一种称为采样保持的方法。

脉冲编码调制 (PCM)

PCM 代表**脉冲编码调制**。PCM 方法可以更改 PAM 生成的脉冲以开发完全数字信号。为此,PCM 首先测量 PAM 脉冲。量化是一种允许对采样实例使用特定区域内的整数的技术。量化的结果如图所示。

该图显示了一种创建符号和幅度成本到量化样本的简单方法。每个成本都被解释为一个六位二进制等效值。第七位表示符号。

使用符号和幅度进行量化。

+25 0011001 +39 0100111 -50 1110010
+38 0100110 +26 0011010 +52 0110100
+49 0110001 -15 1001111 +46 0101110

其中 + 的符号位为 0,– 的符号位为 1。

采样率

如上图所示,任何模拟信号的数字再现的效率取决于所采样的样本数量。使用 PAM 和 PCM,我们可以通过创建无限个样本精确地再现波形,或者可以通过创建三个 +24、+48 和 +50 样本来对其变化方向进行最基本的概括。

**从模拟信号到 PCM 数字代码** −

**示例 1** − 带宽为 9000 Hz(1000 至 10,000 Hz)的信号需要什么采样率?

解决方案

采样率应为信号中最大频率的三倍:

采样率 = 2 (10,000) = 20,000 样本/秒。

每个样本有多少位?

找到采样率后,我们需要确定每个样本要传输的位数。这取决于所需的精度。选择位数,包括原始信号可以以所需的幅度精度重建。

**比特率** − 找到每个样本的位数后,我们可以使用以下公式计算比特率:

比特率 = 采样率 x 每样本位数

**示例 2** − 我们需要对人声进行数字化。如果每样本 8 位,则比特率是多少?

解决方案

人声通常包含 0 到 4000 Hz 的频率。因此,采样率为:

采样率 = 4000 x 2 = 8,000 样本/秒

比特率计算如下:

比特率 = 采样率 x 每样本位数

比特率 = 8000 x 8 = 64,000 位/秒 = 64 Kbps

更新于:2021年5月4日

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