45脉冲编码调制（PCM）.docx

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1、脉冲编码调制（PCM）一、教学目标：1掌握码位的选择与安排2 掌握段落和段内码与各段关系3 理解非线性编码与线性编码比较4理解编码原理二、教学重点、难点：重点掌握码位的选择与安排以及段落和段内码与各段关系。三、 教学过程设计：1码位的选择与安排 8位二进制码对应有个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级，这需要将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级，由于每个段落长度不均匀，因此正或负输入的8个段落被划分成个不均匀的量化级。按折叠二进码的码型，这8位码的安排如下：极性码 段落码 段内码 其中第1位码的数值“1”或“0”分别表示信号的正、负极性，称为极性码。第2至第4位码为段落码

2、，代表8个段落的起点电平。第5至第8位码为段内码，这4位码的16种可能状态用来分别代表每一段落内的16个均匀划分的量化级。 图1 段落码与各段的关系注意：在13折线编码方法中，虽然各段内的16个量化级是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。13折线中的第一、二段最短，只有归一化的1/128，再将它等分16小段，每一小段长度为。这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/2048，记为，代表一个量化单位；第八段最长，每一小段归一化长度为，包含64个最小量化间隔，记为64。表1 13 折线幅度码及其对应电平2非线性编码与线性编码比较假设以非均匀量化时的最小量化间隔=1/2

3、048作为均匀量化的量化间隔，那么从13折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数共有2048个均匀量化级，而非均匀量化只有128个量化级。均匀量化需要编11位码，而非均匀量化只要编7位码。通常把按非均匀量化特性的编码称为非线性编码；按均匀量化特性的编码称为线性编码。可见，在保证小信号时的量化间隔相同的条件下，7位非线性编码与11位线性编码等效。3逐次比较型编码器编码原理 编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的8位二进代码。除第一位极性码外，其他7位二进代码是通过逐次比较确定的。逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法相类似，样值脉冲信号相当被测物，标准电平相当天平的砝码。当样值脉冲到来后，用

4、逐步逼近的方法有规律地用各标准电流去和样值脉冲比较，每比较一次出一位码，当时，出“l”码；反之出“0”码，直到和抽样值逼近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。实现A律13折线压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等组成。极性判决电路用来确定信号的极性。输入PAM信号样值为正时，出“ l”码；样值为负时，出“0”码；同时将该信号经过全波整流变为单极性信号。比较器是编码器的核心。它的作用是通过比较样值电流和标准电流，从而对输入信号抽样值实现非线性量化和编码。每比较一次输出一位二进代码，且当时，出“l”码；反之出“0”码。对一个输入信号的抽样值需要进行7次比

5、较。每次所需的标准电流均由本地译码电路提供。图3 逐次比较型编码器原理图本地译码电路包括记忆电路、7ll变换电路和恒流源。记忆电路用来寄存二进代码，因除第一次比较外，其余各次比较都要依据前几次比较的结果来确定标准电流值。因此，7位码组中的前6位状态均应由记忆电路寄存下来。恒流源中有11个基本的权值电流支路，每个支路都由一个控制开关。每次应该哪个开关接通形成比较用的标准电流，由前面的比较结果经变换后得到的控制信号来控制。711变换电路就是将7位非线性码转换成ll位线性码。其实质就是完成非线性和线性之间的变换。保持电路的作用是在整个比较过程中保持输入信号的幅度不变。4 PCM脉冲编码举例例 设输入

6、信号抽样值= +1260（其中为一个量化单位，表示输入信号归一化值的1/2048），采用逐次比较型编码器,按A律13折线编成8位码。 （1） 确定极性码：由于输入信号抽样值为正，故=1。（2） 确定段落码：段落码是用来表示输入信号抽样值处于13折线8个段落中的前四段还是后四段，故=128 第一次比较结果为，故=1，说明处于后四段（58段）；是用来进一步确定处于56段还是78段，故确定标准电流应选为=512 第二次比较结果为，故=1，说明处于78段；同理，确定的标准电流应选为=1024第三次比较结果为，所以=1，说明处于第8段。经过以上三次比较得段落码为“111”， 处于第8段，起始电平为102

7、4。（3）确定段内码：段内码是进一步表示在该段落的哪一量化级（量化间隔）。第8段的16个量化间隔均为=64，故第四次比较结果为，故=0， 处于前8级（07量化间隔）；同理，确定的标准电流为第五次比较结果为，故=0，表示处于前4级（04量化间隔）；确定的标准电流为第六次比较结果为，故=1，表示处于23量化间隔；最后，确定的标准电流为第七次比较结果为，故=1，表示处于序号为3的量化间隔。经过以上七次比较，对于模拟抽样值 +1260，编出的PCM码组为 1 111 0011。它表示输入信号抽样值处于第八段3量化级，其量化电平为1216，故量化误差等于44。7位非线性码1110011对应的11位线性码为10011000000。四、课后作业或思考题：1、解释脉冲编码调制的原理？2、采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位，信号频率范围04kHz。试求此编码器输出码组，并计算量化误差。五、本节小结：通过本节内容的学习，让学生掌握13折线编码中码位的选择与安排，段落和段内码与各段关系，理解逐次比较型编码器的编码原理，并能对非线性编码与线性编码进行比较，从而得出非线性编码的优点。最后利用逐次比较型编码器的编码原理，能够会对抽样脉冲值进行编码。