什麼是模數轉換?


當模擬訊號被數字化時,這被稱為模數轉換。

考慮人聲在模擬訊號結構中的語音。我們需要對模擬訊號進行數字化,使其不易受噪聲影響。需要減少在數字流中定義的模擬訊息中的多個值。

在模數轉換中,涉及恆定波形的資料被轉換為數字脈衝。

模數轉換的方法

模數轉換的各種方法如下:

脈衝幅度調製 (PAM)

模數轉換的第一階段被稱為PAM。PAM 代表**脈衝幅度調製**。此方法建立模擬訊號,對其進行取樣,並基於取樣建立數字脈衝序列。PAM 中使用的取樣方法對其他製造領域比資料通訊更有用。PAM 是稱為**脈衝編碼調製 (PCM)** 的重要模數轉換方法的基礎結構。

在 PAM 中,初始訊號以相同的間隔進行取樣,如圖所示。PAM 使用一種稱為取樣保持的方法。

脈衝編碼調製 (PCM)

PCM 代表**脈衝編碼調製**。PCM 方法可以更改 PAM 生成的脈衝以開發完全數字訊號。為此,PCM 首先測量 PAM 脈衝。量化是一種允許對取樣例項使用特定區域內的整數的技術。量化的結果如圖所示。

該圖顯示了一種建立符號和幅度成本到量化樣本的簡單方法。每個成本都被解釋為一個六位二進位制等效值。第七位表示符號。

使用符號和幅度進行量化。

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

其中 + 的符號位為 0,– 的符號位為 1。

取樣率

如上圖所示,任何模擬訊號的數字再現的效率取決於所取樣的樣本數量。使用 PAM 和 PCM,我們可以透過建立無限個樣本精確地再現波形,或者可以透過建立三個 +24、+48 和 +50 樣本來對其變化方向進行最基本的概括。

**從模擬訊號到 PCM 數字程式碼** −

**示例 1** − 頻寬為 9000 Hz(1000 至 10,000 Hz)的訊號需要什麼取樣率?

解決方案

取樣率應為訊號中最大頻率的三倍:

取樣率 = 2 (10,000) = 20,000 樣本/秒。

每個樣本有多少位?

找到取樣率後,我們需要確定每個樣本要傳輸的位數。這取決於所需的精度。選擇位數,包括原始訊號可以以所需的幅度精度重建。

**位元率** − 找到每個樣本的位數後,我們可以使用以下公式計算位元率:

位元率 = 取樣率 x 每樣本位數

**示例 2** − 我們需要對人聲進行數字化。如果每樣本 8 位,則位元率是多少?

解決方案

人聲通常包含 0 到 4000 Hz 的頻率。因此,取樣率為:

取樣率 = 4000 x 2 = 8,000 樣本/秒

位元率計算如下:

位元率 = 取樣率 x 每樣本位數

位元率 = 8000 x 8 = 64,000 位/秒 = 64 Kbps

更新於:2021年5月4日

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