第4章模擬信號的數(shù)字傳輸

1、第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 1第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 4.1 4.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCMPCM）4.2 4.2 增量調(diào)制增量調(diào)制(M) (M) （模擬信源的數(shù)字編碼）（模擬信源的數(shù)字編碼）第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 2信源信源調(diào)制調(diào)制發(fā)濾波器發(fā)濾波器信道信道收濾波器收濾波器 解解調(diào)制調(diào)制信宿信宿n(t)n(t)(Cw w模擬信源通信系統(tǒng)方框圖模擬信源通信系統(tǒng)方框圖4.1 4.1 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM) (PCM) 脈沖編碼調(diào)制是實現(xiàn)模擬信號脈沖編碼調(diào)制是實現(xiàn)模擬信號A/D、

2、D/A轉換的系統(tǒng)方法之轉換的系統(tǒng)方法之一，一，它也是目前應用較廣的一種方法它也是目前應用較廣的一種方法。此方法以下例來說明。此方法以下例來說明。圖圖4-1 4-1 模擬信號數(shù)字傳輸方框圖模擬信號數(shù)字傳輸方框圖 抽樣抽樣PAMPAM量化量化編碼編碼數(shù)字通數(shù)字通信系統(tǒng)信系統(tǒng)譯碼譯碼低通低通A/ /D( (模數(shù)轉換模數(shù)轉換) )D/ /A( (數(shù)模轉換數(shù)模轉換) )xs( (t) )s( (t) ) x( (kTs)x( (t) )xq( (t) )xq( (kTs) ) sk sk xq( (kTs) )x( (t) )PAMPAM第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 3圖圖4

3、-2 PCM4-2 PCM單路抽樣、量化、編碼波形圖（單路抽樣、量化、編碼波形圖（8 8級）級） 5第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 4圖圖4-3 4-3 抽樣的物理過程抽樣的物理過程 1）抽樣的作用與用途：）抽樣的作用與用途： 4.1.1 4.1.1 抽樣定理和實際抽樣抽樣定理和實際抽樣 抽樣抽樣將連續(xù)變化的模擬信號在將連續(xù)變化的模擬信號在時間軸上分割，時間軸上分割，可以實現(xiàn)模擬信號在可以實現(xiàn)模擬信號在時間上的離散化、周期化。時間上的離散化、周期化。 抽樣定理告訴我們，抽樣定理告訴我們，一個模擬信一個模擬信號（不管連續(xù)或離散）經(jīng)過一定周期號（不管連續(xù)或離散）經(jīng)過一定周

4、期的脈沖抽樣處理后都可以被轉換為一的脈沖抽樣處理后都可以被轉換為一個周期、離散的模擬信號（即時間上個周期、離散的模擬信號（即時間上周期不連續(xù)的信號）來表示。即：抽周期不連續(xù)的信號）來表示。即：抽樣可實現(xiàn)模擬信號表述形式的改變。樣可實現(xiàn)模擬信號表述形式的改變。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 52 2）抽樣定理：）抽樣定理： 抽樣定理是模擬信號數(shù)字化的理論基礎，抽樣定理它給出抽樣定理是模擬信號數(shù)字化的理論基礎，抽樣定理它給出了一個模擬信號經(jīng)抽樣處理后不丟失信息的條件。其內(nèi)容是：了一個模擬信號經(jīng)抽樣處理后不丟失信息的條件。其內(nèi)容是： 一個頻帶限制在一個頻帶限制在0 0到到f

5、 fx x以內(nèi)的低通信號以內(nèi)的低通信號x x( (t t) )，如果以，如果以f fs s22f fx x的抽樣速率進行均勻抽樣，則的抽樣速率進行均勻抽樣，則x x( (t t) )可以由抽樣后的信號可以由抽樣后的信號x( (t t) )完全地確定完全地確定 這里這里x （t）的）的抽樣函數(shù)為抽樣函數(shù)為 （t t） 。 通常，由抽樣定理所限定的最小抽樣速率通常，由抽樣定理所限定的最小抽樣速率f fs s=2=2f fx x稱奈奎斯稱奈奎斯特速率。特速率。1/(21/(2f fx x) )這個最大抽樣間隔稱奈奎斯特間隔。這個最大抽樣間隔稱奈奎斯特間隔。 s s ( (t t) )的頻譜也由一系列

6、沖擊函數(shù)組成，如下頁式：的頻譜也由一系列沖擊函數(shù)組成，如下頁式： 現(xiàn)在來證明抽樣定理。首先假定抽樣用的脈沖為單位沖擊現(xiàn)在來證明抽樣定理。首先假定抽樣用的脈沖為單位沖擊脈沖序列，它可以表示為：脈沖序列，它可以表示為： )()(skkTtts（4-14-1）第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 644444第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 7 將式（將式（4-24-2）代入上式，可以求出）代入上式，可以求出(4-3)(4-3)式的傅氏變換為：式的傅氏變換為： 可見，抽樣后的信號頻譜由無限多個分布在可見，抽樣后的信號頻譜由無限多個分布在w ws各次諧波各次

7、諧波左右的邊帶組成，這個邊帶譜就是被抽樣信號頻譜的位移譜，左右的邊帶組成，這個邊帶譜就是被抽樣信號頻譜的位移譜，而其中位于而其中位于k=0的頻譜就是抽樣值的信號頻譜的頻譜就是抽樣值的信號頻譜X(w w)本身。本身。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 80 00 0fs2 2fx( (a) )( (b) )0 0fs2 2fx( (c) )0 0fs2 2fx( (d) )X()X()X()X()S (w w)w w圖圖4-4 X4-4 X( () )頻譜頻譜 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 9 在實際工程中，考慮到采樣所用脈沖有一定寬度，以在實際

8、工程中，考慮到采樣所用脈沖有一定寬度，以及實際濾波器特性無法達到門函數(shù)的理想狀態(tài)，通常取抽及實際濾波器特性無法達到門函數(shù)的理想狀態(tài)，通常取抽樣頻率為樣頻率為(2.5(2.55)5)f fx x，以避免信號失真。例如，話音信號，以避免信號失真。例如，話音信號帶寬通常限制在帶寬通常限制在3400Hz3400Hz左右，而抽樣頻率通常選擇左右，而抽樣頻率通常選擇8kHz8kHz。 取取f fs s=2=2f fx x的的X X( () )圖形如圖圖形如圖4-4(b)4-4(b)所示，要想恢復所示，要想恢復X X( () )，只需在接收端連接一個特性如圖中虛線所示特性的，只需在接收端連接一個特性如圖中虛

9、線所示特性的理想低通濾波器即可，所得信號為：理想低通濾波器即可，所得信號為： )(1)( w ww wXTXs 3 3）實際抽樣：）實際抽樣：在實際中理想沖擊函數(shù)是不存在的，抽樣時在實際中理想沖擊函數(shù)是不存在的，抽樣時通常用一窄的矩形脈沖來代替，這樣就存在如何在脈沖持續(xù)通常用一窄的矩形脈沖來代替，這樣就存在如何在脈沖持續(xù)期取抽樣值的問題。期取抽樣值的問題。因此就形成了自然抽樣和平頂抽樣。因此就形成了自然抽樣和平頂抽樣。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 10自然抽樣（曲頂采樣）自然抽樣（曲頂采樣）：它是指抽樣后的脈沖頂部隨：它是指抽樣后的脈沖頂部隨 模擬信號的變化而改變。

10、模擬信號的變化而改變。圖圖4-5 4-5 自然抽樣的方框圖和各點波形自然抽樣的方框圖和各點波形 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 11自然抽樣信號自然抽樣信號xs s( (t t) )是是x( (t t) )和抽樣脈沖序列和抽樣脈沖序列s s( (t t) )的乘積：的乘積： 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 12圖圖4-6 4-6 x xs s( (t t) )的頻譜的頻譜 0 0X( (f) )ffxfx0 0S( (f) )ffsfs0 0Xs( (f) )ffxfx2 2fs3 3fs4 4fs2 2fs3 3fs4 4fs2 2fs3

11、3fs2 2fs3 3fsfsfs第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 13(2)(2)平頂抽樣（瞬時抽樣）平頂抽樣（瞬時抽樣）：它與自然抽樣不同之處在于它的：它與自然抽樣不同之處在于它的 抽樣后脈沖均為矩形脈沖。矩形脈抽樣后脈沖均為矩形脈沖。矩形脈 沖的幅度值就是被抽樣信號的瞬時沖的幅度值就是被抽樣信號的瞬時 值。抽樣點一般選在脈沖中心。值。抽樣點一般選在脈沖中心。 圖圖4-7 4-7 平頂抽樣產(chǎn)生框圖及波形圖平頂抽樣產(chǎn)生框圖及波形圖 PAMPAM脈沖脈沖成形電路成形電路X( (t) )X( (t) )s( (t) )Xs( (t) )h( (t) )q( (t) )(

12、(a) )( (b) )xs( (t) )x( (t) )t0 0Ts第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 14據(jù)上面的產(chǎn)生框圖可得平頂抽樣的頻譜為：據(jù)上面的產(chǎn)生框圖可得平頂抽樣的頻譜為： )()()(wwwQXXs上式中：上式中：是脈沖成形電路的頻率特性，即沖擊響應的傅斯變換。是脈沖成形電路的頻率特性，即沖擊響應的傅斯變換。將沖擊抽樣結果將沖擊抽樣結果及上式脈沖形成及上式脈沖形成電路的傳輸函數(shù)電路的傳輸函數(shù)再代入總頻譜表再代入總頻譜表達式有：達式有：s用頻譜圖描述如下頁圖用頻譜圖描述如下頁圖4646所示所示第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 15圖圖

13、4-6 4-6 x xs s( (t t) )的頻譜的頻譜 0 0X( (f) )ffxfx0 0S( (f) )ffsfs0 0Xs( (f) )ffxfx2 2fs3 3fs4 4fs2 2fs3 3fs4 4fs2 2fs3 3fs2 2fs3 3fsfsfs第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 16圖圖4-9 4-9 實際抽樣信號解調(diào)（恢復）原理方框圖實際抽樣信號解調(diào)（恢復）原理方框圖 低通低通濾波器濾波器x ( (w w) )x( (w w) )1/1/Q( (w w) )xs( (w w) )圖圖4-8 4-8 抽樣和保持電路（平頂采樣電路）抽樣和保持電路（平頂

14、采樣電路） 窄脈沖窄脈沖發(fā)生器發(fā)生器x( (t) )Cxs( (t) )第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 17圖圖4-11 4-11 量化的物理過程量化的物理過程 4.1.2 4.1.2 量化量化 簡單地說，就是一種度量。簡單地說，就是一種度量。模擬信號經(jīng)過抽樣，雖然在時模擬信號經(jīng)過抽樣，雖然在時間上離散化了，但抽樣脈沖序間上離散化了，但抽樣脈沖序列的幅度仍然取決于輸入模擬列的幅度仍然取決于輸入模擬信號，即幅度取值是任意的、信號，即幅度取值是任意的、無限的（即連續(xù)的），因此它無限的（即連續(xù)的），因此它仍屬于模擬信號，不能進行數(shù)仍屬于模擬信號，不能進行數(shù)字傳輸。字傳輸。為

15、了實現(xiàn)這些抽樣信為了實現(xiàn)這些抽樣信號的數(shù)字傳輸，就必須對它在號的數(shù)字傳輸，就必須對它在幅值上進行有限值變換，即：幅值上進行有限值變換，即：使其在幅度取值上離散化，并使其在幅度取值上離散化，并對其值編碼表示，對其值編碼表示，這就是量化這就是量化的目的。的目的。ssTktkT) 1( + + 當當)()(sqqkTxtx 經(jīng)過抽樣的信號可以表示為：經(jīng)過抽樣的信號可以表示為：第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 18 量化的物理過程可通過圖量化的物理過程可通過圖4-114-11表示的例子加以說明，其中表示的例子加以說明，其中x x( (t t) )是模擬信號，抽樣速率為是模擬信號

16、，抽樣速率為f fs s=1/=1/T Ts s，抽樣值位置用，抽樣值位置用“”表示。表示。第第k k個抽樣值為個抽樣值為x x( (kTkTs s) )，m m1 1m mQ Q表示表示Q Q個電平個電平( (這里這里Q Q =7)=7)，它們是，它們是預先規(guī)定好的，相鄰電平間距離稱量化間隔，用預先規(guī)定好的，相鄰電平間距離稱量化間隔，用“”表示。表示。x xi i表示第表示第i i個量化電平的中點電平，那么量化應該是：個量化電平的中點電平，那么量化應該是： 1 1）均勻量化：）均勻量化： 等間隔量化器等間隔量化器xxq( (a) )isqmkTx)(isqikTxx)(x當1這里這里m mi

17、 i表示表示x xi-1i-1與與x xi i量化電平間的一個代表值。量化電平間的一個代表值。 在對抽樣信號進行量化時，根據(jù)量化標尺的分配方式不在對抽樣信號進行量化時，根據(jù)量化標尺的分配方式不同，可將量化分為均勻量化和非均勻量化兩大類。同，可將量化分為均勻量化和非均勻量化兩大類。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 19(1) (1) 量化特性：量化特性：圖圖4-12 4-12 兩種常用的均勻量化特性兩種常用的均勻量化特性 ( (a) )xxq5 52 23 32 21 12 21 12 25 52 23 32 22 23 32 23 3( (b) )xxq5 52 23

18、32 25 52 23 32 22 23 32 23 32 22 2中間上升中間上升中間水平中間水平第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 20(2) (2) 量化誤差及誤差功率：量化誤差及誤差功率： 量化誤差：量化誤差： 圖圖4-13 4-13 量化誤差曲線量化誤差曲線 1 12 2xxxq1 12 2過載區(qū)過載區(qū)( (a) )中間水平中間水平1 12 2xxxq1 12 2過載區(qū)過載區(qū)( (b) )中間上升中間上升過載區(qū)過載區(qū)第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 21 量化誤差功率：量化誤差功率： 設輸入模擬信號設輸入模擬信號x x概率密度函數(shù)是概率密

19、度函數(shù)是f fx x(x)(x)，x x的取值范圍為的取值范圍為( (a a, , b b) )，且設不會出現(xiàn)過載量化，則量化誤差功率，且設不會出現(xiàn)過載量化，則量化誤差功率N Nq q為：為： 其中其中Q Q為量化電平數(shù)，為量化電平數(shù)，m mi i為第為第i i個電平，取值為第個電平，取值為第i i個量化個量化間隔的中值，可表示為：間隔的中值，可表示為： m mi i =(=(x xi i-1-1+ +x xi i)/2 (i=1, 2, , )/2 (i=1, 2, , Q Q ) )， x xi i為第為第i i個量化間隔的終點，可表示為個量化間隔的終點，可表示為x xi i= =a a

20、+ +i i。 QixxxibaxqqqiidxxfmxdxxfxxxxEN12221)()()()()(（4-14）第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 221212)(212121D D D DD D QiiQixxiiqpdxmxpNii 一般來說，量化電一般來說，量化電平數(shù)平數(shù)Q Q很大，很大，很小，因很小，因而可認為在而可認為在量化間隔量化間隔內(nèi)內(nèi)f fx x( (x x) )不變，以不變，以p pi i表示，表示，且假設各層之間量化噪且假設各層之間量化噪聲相互獨立，則聲相互獨立，則N Nq q表示表示為：為： (3) (3) 量化信噪比：量化信噪比： 量化信噪比

21、是衡量量化性量化信噪比是衡量量化性能好壞的指標，為能好壞的指標，為S Sq q/N/Nq q。上面。上面式式(4-14)(4-14)給出量化噪聲功率，給出量化噪聲功率，按照上面給出的條件，可得出按照上面給出的條件，可得出量化信號功率量化信號功率S Sq q為：為： iixxxaiixbaqqqdxxfmdxxfxxES1)()()(1222第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 23 例例 4-1 4-1 在測量時往往用正弦信號來判斷量化信噪比。若在測量時往往用正弦信號來判斷量化信噪比。若設正弦信號為設正弦信號為x x( (t t)=)=A Am mcoscostt，則，則

22、，若量化幅度范，若量化幅度范圍為圍為- -V V+ +V V，且信號不過載，且信號不過載( (即即A Am mV)V)，則量化信噪比為：，則量化信噪比為： 2/2mqAS DDVAmVAmNSqq212/22/212/22/2 把把=2V/Q=2V/Q代入上式，且設代入上式，且設Q Q電平需用電平需用k k位二進制代碼位二進制代碼表示（表示（Q=2Q=2k k），則上式可變?yōu)椋海瑒t上式可變?yōu)椋篤A2m23NS22kqq第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 247 . 16kNSqq+ + +20 (dB)VAmlg這里，這里，k k為表示量化電平階數(shù)需要的二進制代碼位數(shù)。

23、為表示量化電平階數(shù)需要的二進制代碼位數(shù)。當當A Am m= =V V時，得到正弦測試信號量化信噪比為：時，得到正弦測試信號量化信噪比為： )(7.16maxdBkNSqq+ + 對上式取對數(shù)，用分貝表示有：對上式取對數(shù)，用分貝表示有：第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 25 例例 4-2 4-2 實際語音信號的概率密度函數(shù)可用拉普拉斯分布實際語音信號的概率密度函數(shù)可用拉普拉斯分布來表示，即：來表示，即： 44第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 26 由上式可見，在相同的碼位數(shù)情況下，語音信號的量由上式可見，在相同的碼位數(shù)情況下，語音信號的量化信噪比要

24、比正弦信號最大量化信噪比減小化信噪比要比正弦信號最大量化信噪比減小11dB11dB。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 27圖圖4-14 4-14 語音信號量化信噪比語音信號量化信噪比 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 28(4) (4) 均勻量化的缺點：均勻量化的缺點： 由上圖可看出，由上圖可看出，均勻量化時其量化信噪比隨信號電平的減均勻量化時其量化信噪比隨信號電平的減小而下降小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化時的量化級間隔。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化時的量化級間隔為固定值，而量化誤差不管輸入信號的大小均在為固定值，而量化誤差不管輸入

25、信號的大小均在(-/2, (-/2, /2)/2)內(nèi)變化。故大信號時量化信噪比大，小信號時量化信噪內(nèi)變化。故大信號時量化信噪比大，小信號時量化信噪比小。對于語音信號來說，小信號出現(xiàn)的概率要大于大信號出比小。對于語音信號來說，小信號出現(xiàn)的概率要大于大信號出現(xiàn)的概率，這就使平均信噪比下降?，F(xiàn)的概率，這就使平均信噪比下降。實際應用中，為了滿足一實際應用中，為了滿足一定的信噪比輸出要求，對輸入信號的變化范圍定的信噪比輸出要求，對輸入信號的變化范圍( (即動態(tài)范圍即動態(tài)范圍) )也也應有一定的要求。換句話說，由于均勻量化時小信號信噪比明應有一定的要求。換句話說，由于均勻量化時小信號信噪比明顯下降，也使其

26、應用時輸入信號范圍減小。顯下降，也使其應用時輸入信號范圍減小。 要改善小信號量化信噪比，一般可以采用量化間隔非均勻要改善小信號量化信噪比，一般可以采用量化間隔非均勻的方法，即非均勻量化可改善小信號時的量化信噪比。的方法，即非均勻量化可改善小信號時的量化信噪比。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 29圖圖4-15 4-15 非均勻量化原理非均勻量化原理 2 2）非均勻量化：）非均勻量化： 它是一種在整個動態(tài)范圍內(nèi)量化間隔它是一種在整個動態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化，不相等的量化，在信號幅度小時，量化間在信號幅度小時，量化間隔劃分的小；在信號幅度大時，量化間隔隔劃分的小；在

27、信號幅度大時，量化間隔劃分的大，以提高小信號的信噪比，適當劃分的大，以提高小信號的信噪比，適當減小大信號的信噪比，使平均信噪比提高減小大信號的信噪比，使平均信噪比提高的一種量化方法。的一種量化方法。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 30(1(1) ) 律與律與A A律壓縮特性：律壓縮特性： A A為歐洲，為歐洲，為美加日。為美加日。律和律和A A律歸一化壓縮特性表示式分別為：律歸一化壓縮特性表示式分別為： 律：律： ) 11()1 (1)1 (1+xnxnyA A律：律：在在A=87.6A=87.6值時，特性曲線是連續(xù)的。值時，特性曲線是連續(xù)的。對對A A律特性求導，可

28、得當律特性求導，可得當A=87.6A=87.6時，其導數(shù)表達式如下：時，其導數(shù)表達式如下：第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 31(2) (2) 數(shù)字壓擴技術：數(shù)字壓擴技術： 數(shù)字壓擴技術：這是一種通過大量的數(shù)字電路形成若干數(shù)字壓擴技術：這是一種通過大量的數(shù)字電路形成若干段折線，并用這些段折線，并用這些多段折線來近似多段折線來近似A A律或律或律壓擴特性，從而律壓擴特性，從而達到壓擴目的的方法。達到壓擴目的的方法。 用數(shù)字壓擴技術的折線段作壓擴特性，用數(shù)字壓擴技術的折線段作壓擴特性，它既不同于均勻量它既不同于均勻量化的直線，又不同于對數(shù)壓擴特性的光滑曲線。化的直線，又不同

29、于對數(shù)壓擴特性的光滑曲線。雖然總的來說雖然總的來說用折線段作壓擴特性用折線段作壓擴特性是非均勻量化是非均勻量化的，但的，但它既有非均勻量化的它既有非均勻量化的特征特征( (不同折線有不同斜率不同折線有不同斜率) )，又有均勻量化特征，又有均勻量化特征( (在同一折線在同一折線的小范圍內(nèi)的小范圍內(nèi)) )。 有兩種常用的數(shù)字壓擴技術：一種是有兩種常用的數(shù)字壓擴技術：一種是1313折線折線A A律壓擴技術，律壓擴技術，它的特性近似它的特性近似A A=87.6=87.6的的A A律壓擴特性。另一種是律壓擴特性。另一種是1515折線折線律壓律壓擴技術，其特性近似擴技術，其特性近似=255=255的的律壓

30、擴特性。律壓擴特性。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 32 13 13折線折線A A律主要用于英、法、德等歐洲各國的律主要用于英、法、德等歐洲各國的PCM30/32PCM30/32路路基群中，基群中，我國的我國的PCM30/32PCM30/32路基群也采用路基群也采用A A律律1313折線壓縮律。折線壓縮律。 1515折線折線律主要用于美國、加拿大和日本等國的律主要用于美國、加拿大和日本等國的PCM-24PCM-24路路基群中?；褐?。CCITTCCITT建議建議G.711G.711規(guī)定上述兩種折線近似壓縮律為國際規(guī)定上述兩種折線近似壓縮律為國際標準，且在國際間數(shù)字系統(tǒng)

31、相互聯(lián)接時，要以標準，且在國際間數(shù)字系統(tǒng)相互聯(lián)接時，要以A A律為標準。因律為標準。因此這里僅介紹此這里僅介紹1313折線折線A A律壓縮特性。律壓縮特性。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 33圖圖4-17 134-17 13折線數(shù)字壓擴圖折線數(shù)字壓擴圖 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 34 1313折線折線A A律的產(chǎn)生律的產(chǎn)生:13:13折線折線A A律是從非均勻量化的基點出發(fā)，律是從非均勻量化的基點出發(fā)，設法用設法用1313段折線來逼近段折線來逼近A A律對數(shù)壓擴特性的。具體為：設在直角律對數(shù)壓擴特性的。具體為：設在直角坐標系中，坐標系

32、中，x x軸和軸和y y軸分別表示輸入信號和輸出信號，并假定輸軸分別表示輸入信號和輸出信號，并假定輸入信號和輸出信號的最大取值范圍都是入信號和輸出信號的最大取值范圍都是+1+1至至-1-1，即都是歸一化，即都是歸一化的。的。剩下就是把剩下就是把x x軸的區(qū)間軸的區(qū)間(0(0，1)1)不均勻地分成不均勻地分成8 8段，分段規(guī)律段，分段規(guī)律為每次取要分段的為每次取要分段的1/21/2段作為一折線段，對剩下的部分再按此規(guī)段作為一折線段，對剩下的部分再按此規(guī)律進行即可，這樣的分段進行律進行即可，這樣的分段進行7 7次。即：首先以次。即：首先以1/21/2至至1 1為一段；為一段；再將余下的再將余下的0

33、 0至至1/21/2平分，取平分，取1/41/4至至1/21/2為一段；再將余下的為一段；再將余下的1/41/4至至0 0平分，取平分，取1/81/8至至1/41/4為一段；為一段；直至分成；直至分成8 8段為止。如圖段為止。如圖4-4-1616所示。由圖可見，這所示。由圖可見，這8 8段長度由小到大依次為段長度由小到大依次為1/1281/128，1/1281/128，1/641/64，1/321/32，1/161/16，1/81/8，1/41/4和和1/21/2。其中第一、第二兩段長度其中第一、第二兩段長度相等，都是相等，都是1/1281/128。后面依次增大一倍。后面依次增大一倍。 第第

34、4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 35圖圖4-16 x4-16 x軸分成不均勻軸分成不均勻8 8段示意圖段示意圖 在上述在上述8 8段之中，對每一段都要再均勻地分成段之中，對每一段都要再均勻地分成1616等份，每一等份，每一等份就是一個量化級。等份就是一個量化級。要注意在每一小段內(nèi)，這些等份之間要注意在每一小段內(nèi)，這些等份之間( (即即1616個量化級個量化級) )長度是相等的，但是，在不同的小段內(nèi)，這些量化長度是相等的，但是，在不同的小段內(nèi)，這些量化級又是不相等的。因此，輸入信號的取值范圍級又是不相等的。因此，輸入信號的取值范圍0 0至至1 1總共被劃分總共被劃分為為161

35、68=1288=128個不均勻的量化級。個不均勻的量化級。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 36 可見，用這種分段方法就可對輸入信號形成一種非均勻量可見，用這種分段方法就可對輸入信號形成一種非均勻量化分級，它對小信號分得細，最小量化級化分級，它對小信號分得細，最小量化級( (第一、二段的量化級第一、二段的量化級) )為為(1/128)(1/128)(1/16)=1/2048(1/16)=1/2048，對大信號的量化級分得粗，最大，對大信號的量化級分得粗，最大量化級為量化級為1/(21/(216)=1/3216)=1/32。 一般稱非均勻量化的最小量化級為一個量化單位，用

36、一般稱非均勻量化的最小量化級為一個量化單位，用表表示。示。對對1313折線數(shù)字壓擴技術，當輸入信號取值范圍為折線數(shù)字壓擴技術，當輸入信號取值范圍為0 0至至1 1時，時，可以計算出這可以計算出這128128個細分段就相當于被均勻劃分為個細分段就相當于被均勻劃分為20482048個個。自自然，量化效果也就不言而喻了。然，量化效果也就不言而喻了。 同樣，對同樣，對y y軸也分成軸也分成8 8段，不過是均勻地分成段，不過是均勻地分成8 8段，然后，段，然后，再對再對y y軸的每一小段也均勻地分成軸的每一小段也均勻地分成1616等份，每一等份就是一個等份，每一等份就是一個量化級。于是量化級。于是y y

37、軸的區(qū)間軸的區(qū)間(0(0，1)1)也就被分為也就被分為128128個均勻量化級，個均勻量化級，每個量化級均為每個量化級均為1/1281/128。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 37 將將x x軸的軸的8 8段和段和y y軸的軸的8 8段各相應段的交點連接起來，于是就段各相應段的交點連接起來，于是就得到由得到由8 8段直線組成的折線。由于段直線組成的折線。由于y y軸是均勻分為軸是均勻分為8 8段的，每段段的，每段長度為長度為1/81/8，而，而x x軸是非均勻分成軸是非均勻分成8 8段的，每段長度不同，因此，段的，每段長度不同，因此，可分別求出可分別求出8 8段直線線

38、段的斜率。段直線線段的斜率。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 384.1.3 4.1.3 編碼和譯碼編碼和譯碼 1 1）編碼原理）編碼原理: : (1) (1) 編碼的碼字和碼型：編碼的碼字和碼型： 所謂所謂“碼字碼字”就是用來表示量化值的數(shù)值碼，它會隨計數(shù)就是用來表示量化值的數(shù)值碼，它會隨計數(shù)形式而異。形式而異。我們知道，模擬信號的數(shù)字表示可以用多種數(shù)制形我們知道，模擬信號的數(shù)字表示可以用多種數(shù)制形式表示，但在信道中傳輸時，所使用的方法及傳輸效果也不相式表示，但在信道中傳輸時，所使用的方法及傳輸效果也不相同。其中，二進制碼可以經(jīng)受較高的噪聲電平的干擾，并易于同。其中

39、，二進制碼可以經(jīng)受較高的噪聲電平的干擾，并易于再生，因此，在再生，因此，在PCMPCM及其他編碼中一般采用二進制碼。及其他編碼中一般采用二進制碼。 在數(shù)值的二進制表示中，對于在數(shù)值的二進制表示中，對于Q Q個量化電平，可以用個量化電平，可以用k k（2 2k k=Q=Q）位二進制碼來表示，則其中）位二進制碼來表示，則其中k k位二進制碼的每一種組位二進制碼的每一種組合就稱為一個碼字。合就稱為一個碼字。在點對點之間通信或短距離通信中，采用在點對點之間通信或短距離通信中，采用k=7k=7位碼已基本能滿足質量要求。而對于干線遠程的全網(wǎng)通信，位碼已基本能滿足質量要求。而對于干線遠程的全網(wǎng)通信，由于一般

40、要經(jīng)過多次轉接，要有較高的質量要求，因此，目前由于一般要經(jīng)過多次轉接，要有較高的質量要求，因此，目前國際上多采用國際上多采用8 8位編碼位編碼PCMPCM設備（即設備（即A A、 率設備率設備）。）。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 39表表4-1 44-1 4位二進制碼碼型位二進制碼碼型 碼型則指要表示的量化值與表示碼字之間數(shù)值對應關系。碼型則指要表示的量化值與表示碼字之間數(shù)值對應關系。具體地講，就是按一定的順序規(guī)則來表示其量化電平大小次具體地講，就是按一定的順序規(guī)則來表示其量化電平大小次序的排列方法。在序的排列方法。在PCMPCM中常用的碼型有自然二進制碼、折疊二中

41、常用的碼型有自然二進制碼、折疊二進制碼和反射二進制碼進制碼和反射二進制碼( (又稱格雷碼又稱格雷碼) )。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 40(2) 13(2) 13折線折線A A律特性碼位的安排：即具體對應位的關系。律特性碼位的安排：即具體對應位的關系。 目前國際上普遍采用目前國際上普遍采用8 8位非線性編碼。例如位非線性編碼。例如PCM PCM 30/3230/32路終端機中最大輸入信號幅度對應路終端機中最大輸入信號幅度對應40964096個個量化單位量化單位( (最小的量化間隔稱為一個量化單位最小的量化間隔稱為一個量化單位) )，在，在40964096個量化單

42、個量化單位的輸入幅度范圍內(nèi)，被分成位的輸入幅度范圍內(nèi)，被分成256256個量化級，因此須用個量化級，因此須用8 8位碼表示每一個量化級。位碼表示每一個量化級。 用于用于1313折線折線A A律特性的律特性的8 8位非線性編碼的碼組結構如位非線性編碼的碼組結構如下：下： 極性碼極性碼 段落碼段落碼 段內(nèi)碼段內(nèi)碼 M1 M2M3M4 M5M6M7M8 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 41圖圖4-18 4-18 段落碼與各段的關系段落碼與各段的關系 4第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 42表表4-3 4-3 段內(nèi)碼段內(nèi)碼 第第 4 4 章章 模擬信號

43、的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 43表表4-4 A4-4 A律律1313折線幅度碼與其對應電平折線幅度碼與其對應電平 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 44(3) (3) 編碼原理：編碼原理： 圖圖4-19 4-19 逐次比較型編碼器原理圖逐次比較型編碼器原理圖 極性判決極性判決比比較較器器全波全波整流整流抽樣抽樣保持保持10241024512512恒流源恒流源2 21 17/117/11變換變換串串并并變變換換記記憶憶PCMM1M2M8IcIsPAMx( (t) )本地譯碼器本地譯碼器0第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 45表表4-4 A4-4

44、A律律1313折線幅度碼與其對應電平折線幅度碼與其對應電平 第一次第一次第二次第二次第二次第二次第三次第三次第三次第三次第三次第三次第三次第三次比較次續(xù)比較次續(xù)第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 46例例4-3 4-3 已知抽樣值為已知抽樣值為+635+635，要求按，要求按1313折線折線A A律編出律編出8 8位碼。位碼。 教 材教 材P80P80的的例例3-43-4第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 47第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 48(4) PCM(4) PCM信號的碼元速率和帶寬：信號的碼元速率和帶寬： 由于由

45、于PCMPCM要用要用k k位二進制代碼表示一個抽樣值，因此傳輸它位二進制代碼表示一個抽樣值，因此傳輸它需要的信道帶寬將比模擬信號需要的信道帶寬將比模擬信號x x( (t t) )的帶寬大得多。的帶寬大得多。 碼元速率：就是指碼元速率：就是指PCMPCM編碼器工作時輸出數(shù)據(jù)的符號傳輸編碼器工作時輸出數(shù)據(jù)的符號傳輸速率。設速率。設x x( (t t) )為低通信號，最高頻率為為低通信號，最高頻率為f fx x，若抽樣速率用，若抽樣速率用f fs s（2 2f fx x）表示，如果量化電平數(shù)為）表示，如果量化電平數(shù)為Q Q，采用，采用M M進制代碼，每個量進制代碼，每個量化電平需要的代碼個數(shù)則為化

46、電平需要的代碼個數(shù)則為k k=log=logM MQ Q , ,因此碼元速率為因此碼元速率為kfkfs s。一。一般采用二進制代碼，般采用二進制代碼，M M=2, =2, k k=log=log2 2Q Q，則，則f fb b= =f fs sloglog2 2Q Q。 傳輸傳輸PCMPCM信號所需的最小帶寬：一個模擬信號要轉變?yōu)樾盘査璧淖钚挘阂粋€模擬信號要轉變?yōu)镻CMPCM數(shù)字信號，根據(jù)抽樣定理，其抽樣速率的最小值為數(shù)字信號，根據(jù)抽樣定理，其抽樣速率的最小值為f fs s=2=2f fx x，因此最小碼元傳輸速率為因此最小碼元傳輸速率為f fb b=2=2f fx xk k，此時，所需

47、的傳輸帶寬有，此時，所需的傳輸帶寬有兩種：兩種： 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 4922sbPCMkffBsbPCMkffB(理想低通傳輸理想低通傳輸) (升余弦傳輸升余弦傳輸) 以一路電話信號為例，常用的轉換指標為：以一路電話信號為例，常用的轉換指標為：k k=8=8，f fs s=8kHz=8kHz，采用升余弦傳輸特性，則其，采用升余弦傳輸特性，則其B BPCMPCM=8=88000=64kHz8000=64kHz，顯然比直接傳輸模擬信號的帶寬顯然比直接傳輸模擬信號的帶寬(4kHz)(4kHz)要大得多（要大得多（1616倍）。倍）。 第第 4 4 章章 模擬信

48、號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 502 2）譯碼原理：）譯碼原理： 圖圖4-20 134-20 13折線折線( (律律) )譯碼器方框圖譯碼器方框圖 7/127/12碼段位碼段位與電平與電平變換變換記記憶憶電電路路寄寄存存讀讀器器1212譯譯位碼位碼線電線電性路性路極性控制極性控制PAMB1B12B12B1M2M8M1PCM碼流碼流D1D2D8時時鐘鐘脈脈沖沖出出第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 513 3）PCMPCM單片編、譯碼器：單片編、譯碼器： 表表4-6 4-6 幾種典型的幾種典型的PCMPCM編、譯碼芯片編、譯碼芯片 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模

49、擬信號的數(shù)字傳輸 52圖圖4-21 29C14 PCM4-21 29C14 PCM編譯碼器編譯碼器 自回零自回零抽樣抽樣保持與保持與DAC開開 關關電電 容容濾波器濾波器比較器比較器逐次逐次逼近逼近寄存器寄存器輸出輸出寄存器寄存器D/ /A控制控制參考參考電壓電壓控制邏輯控制邏輯D/ /A控制控制邏輯邏輯輸入輸入寄存器寄存器抽樣抽樣保持與保持與DAC開開 關關電電 容容濾波器濾波器緩緩存存參考參考電壓電壓增益增益控制控制+ +入入出出VXVXGSXGSPWR()()PWR( () )DXSIGX/ /ASELTSX/ /DCLKXFSX發(fā)幀同步發(fā)幀同步CLKX發(fā)時鐘發(fā)時鐘PDNDR PCMiC

50、LKR收時鐘收時鐘SIGRPCMo第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 53 目前，國內(nèi)外單路目前，國內(nèi)外單路PCMPCM編譯碼器的應用和開發(fā)主要集中編譯碼器的應用和開發(fā)主要集中于以下于以下4 4個方面：個方面： (1) (1) 傳輸系統(tǒng)的音頻終端設備，如各種容量的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的音頻終端設備，如各種容量的數(shù)字 終端機終端機( (基群、子群基群、子群) )和復用轉換設備；和復用轉換設備； (2) (2) 用戶環(huán)路系統(tǒng)和數(shù)字交換機的用戶系統(tǒng)、用戶用戶環(huán)路系統(tǒng)和數(shù)字交換機的用戶系統(tǒng)、用戶 集線器等；集線器等； (3) (3) 用戶終端設備如數(shù)字電話機，可視電話；用戶終端設備如數(shù)字

51、電話機，可視電話； (4) (4) 綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的用戶終端（也含移動終端）。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的用戶終端（也含移動終端）。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 54圖圖4-22 4-22 單路編譯碼器在數(shù)字變換用戶級中的應用單路編譯碼器在數(shù)字變換用戶級中的應用 DX 過過監(jiān)壓監(jiān)壓測保測保 護護饋振饋振電鈴電鈴2/42/4線轉換線轉換29122912濾波器濾波器29112911編譯碼器編譯碼器振鈴控制振鈴控制摘掛機、撥號、信息檢測摘掛機、撥號、信息檢測DRPCM收總線收總線PCM發(fā)發(fā)總總線線( (a) ) 過過監(jiān)壓監(jiān)壓測保測保 護護饋振饋振電鈴電鈴2/42/4線轉換線轉換(

52、(b) )振鈴控制振鈴控制摘掛機、撥號、信息檢測摘掛機、撥號、信息檢測DR收收總總線線PCM發(fā)發(fā)總總線線DX過過壓壓保保護護饋振饋振電鈴電鈴2929C5151編譯碼器編譯碼器過過壓壓保保護護饋振饋振電鈴電鈴微控制器微控制器( (c) )2929C5151編譯碼器編譯碼器2929C5252控制器控制器接收總線接收總線發(fā)送總線發(fā)送總線控制總線控制總線 4403 4403編譯碼器編譯碼器MC第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 55在電路中使用這類器件時，電路連接上應注意以下幾點：在電路中使用這類器件時，電路連接上應注意以下幾點： (1) (1) 電源的去耦和濾波應良好；電源的去

53、耦和濾波應良好； (2) (2) 接地良好，元器件之間的導線應盡可能短，接地良好，元器件之間的導線應盡可能短， 地線在印刷板上的寬度要盡可能寬；地線在印刷板上的寬度要盡可能寬； (3) (3) 盡量減少模擬和數(shù)字信號間的交叉耦合；盡量減少模擬和數(shù)字信號間的交叉耦合； (4) (4) 模擬地與數(shù)字地應分開連接；模擬地與數(shù)字地應分開連接； (5) (5) 切忌帶電操作，包括烙鐵自身帶電。切忌帶電操作，包括烙鐵自身帶電。 通常，表示這類數(shù)?；旌想娐菲骷ぷ餍阅艿闹匾獏?shù)有通常，表示這類數(shù)?；旌想娐菲骷ぷ餍阅艿闹匾獏?shù)有三種類型：極限工作參數(shù)，直流工作參數(shù)，交流工作參數(shù)。這三種類型：極限工作參數(shù)，直

54、流工作參數(shù)，交流工作參數(shù)。這三個參數(shù)從不同的角度描述器件的性能，下面分別予以介紹。三個參數(shù)從不同的角度描述器件的性能，下面分別予以介紹。1) 1) 極限工作參數(shù)：極限工作參數(shù)： 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 56表表4-7 MK51564-7 MK5156主要極限參數(shù)主要極限參數(shù) 2) 2) 直流工作參數(shù)：直流工作參數(shù)： (1) (1) 抽樣和未抽樣時的模擬輸入電阻；抽樣和未抽樣時的模擬輸入電阻；(2) (2) 模擬輸入電容和輸入偏移電壓；模擬輸入電容和輸入偏移電壓；(3) (3) 模擬輸出電阻、電容；模擬輸出電阻、電容；(4) (4) 當輸入邏輯低電平和高電平時的

55、輸入電流；當輸入邏輯低電平和高電平時的輸入電流；(5) (5) 數(shù)字輸出電容和漏電流；數(shù)字輸出電容和漏電流；第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 57(6) (6) 數(shù)字輸出的高電位和低電位；數(shù)字輸出的高電位和低電位；(7) (7) 正負電源和電流正負電源和電流( (包括正負參考電源和電流包括正負參考電源和電流) )；(8) (8) 功耗。功耗。 當編譯碼器和收、發(fā)濾波器集成在一個芯片上時，直流當編譯碼器和收、發(fā)濾波器集成在一個芯片上時，直流參數(shù)一般包括：參數(shù)一般包括： (1) (1) 高電平和低電平時的輸入電流；高電平和低電平時的輸入電流； (2) (2) 輸入的高、低電

56、壓；輸入的高、低電壓； (3) (3) 輸出的高、低電壓；輸出的高、低電壓； (4) (4) 正、負電源電流；正、負電源電流； (5) (5) 功耗。功耗。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 583) 3) 交流工作參數(shù)：交流工作參數(shù)： 該參數(shù)表明單路編譯碼器有信號輸入時各部分電路的工該參數(shù)表明單路編譯碼器有信號輸入時各部分電路的工作性能。主要包括以下作性能。主要包括以下8 8項指標：項指標：(1) (1) 增益隨溫度和電源的變化；增益隨溫度和電源的變化；(2) (2) 數(shù)字毫瓦響應；數(shù)字毫瓦響應；(3) (3) 模擬最大輸出電平；模擬最大輸出電平；(4) (4) 信噪

57、比；信噪比；(5) (5) 增益電平特性；增益電平特性；(6) (6) 空閑信道噪聲；空閑信道噪聲；(7) (7) 抽樣和濾波噪聲；抽樣和濾波噪聲；(8) (8) 諧波衰減。諧波衰減。 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 594.2 4.2 增量調(diào)制增量調(diào)制() () 4.2.1 4.2.1 簡單增量調(diào)制簡單增量調(diào)制 1 1）簡單增量調(diào)制編碼的基本思想：）簡單增量調(diào)制編碼的基本思想： 假設一個模擬信號假設一個模擬信號x(t)(x(t)(為作圖方便起見，令為作圖方便起見，令x(t)0)x(t)0)，我們可以用一時間間隔為我們可以用一時間間隔為tt，幅度差為，幅度差為的階梯波

58、形的階梯波形x x(t)t)去逼近它，如下頁去逼近它，如下頁圖圖4-234-23所示所示。只要。只要tt足夠小，即抽樣頻率足夠小，即抽樣頻率f fs s=1/t=1/t足夠高，且足夠高，且足夠小，則足夠小，則x(t)x(t)可以相當近似于可以相當近似于x(t)x(t)。在這里我們把在這里我們把稱作量階，稱作量階，t=Tt=Ts s稱為抽樣間隔。稱為抽樣間隔。 比起比起PCMPCM方式具有一些突出優(yōu)點，特別是在低比特率時，方式具有一些突出優(yōu)點，特別是在低比特率時，的量化信噪比高于的量化信噪比高于PCMPCM；的抗誤碼性能也好于的抗誤碼性能也好于PCMPCM，且編，且編/ /譯碼設備簡單。譯碼設備

59、簡單。的應用分為簡單型和改進型兩大類。的應用分為簡單型和改進型兩大類。第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 60圖圖4-23 4-23 用階梯逼近模擬信號及對應的編碼輸出用階梯逼近模擬信號及對應的編碼輸出 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 612 2）簡單增量調(diào)制譯碼的基本思想：）簡單增量調(diào)制譯碼的基本思想： 對對編碼脈沖信號直接積分，就可還原出原模擬波形。編碼脈沖信號直接積分，就可還原出原模擬波形。 圖圖4-24 4-24 簡單簡單MM譯碼原理圖譯碼原理圖 積分器積分器p( (t) )xo( (t) )p( (t) )t0 01 10 01 10

60、01 11 11 1Ts2Ts3Ts4Ts7Tst0 0Ts2Ts3Ts4Ts7Tsxo( (t) )MM調(diào)制器輸出調(diào)制器輸出MM譯碼器輸出譯碼器輸出第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 62圖圖4-254-25MM系統(tǒng)系統(tǒng)原理框圖原理框圖 M調(diào)制調(diào)制器組成功能框圖器組成功能框圖實際實際M系統(tǒng)系統(tǒng)組成功能框圖組成功能框圖型3 3）簡單增量調(diào)制系統(tǒng)框圖：）簡單增量調(diào)制系統(tǒng)框圖： 第第 4 4 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸 63 (1) (1) 放大和限幅電路：相減器在這里用多級放大代替，放大放大和限幅電路：相減器在這里用多級放大代替，放大器輸入端加上器輸入端加上