音频信号的数字化.ppt

第二章音频信号的数字化2.1音频信号数字化的优势音频信号的数字化2.2音频信号的数字化采样（SAMPLING）1.采样定理采样频率要大于或等于被采样信号最高频率的2倍，就可以无失真地恢复出原始的模拟信号。
fs≥2fm。
否则，采样后的信号频谱会发生混叠现象。混叠后，信号的高频成分会抬升，导致频率失真为了防止产生混叠失真,当采样频率确定后,必须限制原模拟信号的上限频率。因此，一般在采样之前设置一个低通滤波器，滤除高于fs/2的频率，这一低通滤波器也叫防混叠滤波器。

相应的，在D/A转换器之后要设置内插低通滤波器（防镜像滤波器），以滤除多余的高频分量，只把原信号取出来。理想的滤波器
平坦的通带
陡直的滤波特性
无穷大的阻带衰减

实际的滤波器
通带不是完全平坦
有比较温和的过渡带下降
3.采样保持电路（S/H）采样保持电路的主要参数
失调误差
主要发生在输入/输出缓冲放大器处
捕捉时间
取样命令发出时刻到得到样值的时刻的时间间隔
平顶降落
由于电容电荷的泄露，使得保持的样值产生下降
4.采样脉冲宽度与孔径效应5.采样频率量化量化精度（RESOLUTION）量化误差（量化噪声）编码量化级数总结PCM的三个步骤2.3A/D转换器逐次比较式A/D转换器逐次比较式A/D转换器级联积分式A/D转换器级联积分式A/D转换器级联积分式A/D转换器A/D转换器的主要技术指标
转换时间：
A/D转换器完成一次A/D转换所需的时间。
在数字音频系统中，转换时间必须小于采样周期。
转换速率是单位时间内的变化次数.
分辨率：
满量程电压与2n之比值，n为比特数。
积分线性误差：
输出数字量与模拟输入转换电压之间存在一定的非线性。在整个转换范围内，实际的输入输出特性偏离理想直线的最大误差。
A/D转换器的主要技术指标
差分线性误差
均匀量化方式下，实际的A/D转换器，每一个量化台阶并不相同，有时输入模拟电压量变化不到一个△就会使输出产生1LSB的变化，有时则必须大于一个△才会使输出产生1LSB变化。
差分线性误差是指：在整个变换范围内，A/D转换器实际的量化台阶和理想的量化台阶之间的最大差值。
通常以LSB为单位表示（1LSB对应1△）

绝对精度误差
A/D转换器的实际转换电压和理想转换电压之间的差值。
实际A/D转换器的零点可能会随着温度的变化而漂移，这样就会给绝对误差带来不确定性因素
A/D转换器的主要技术指标
偏移误差
由放大器或比较器的输入偏移电压或电流引起的误差。
单极性的偏移误差是实际的转换电压与理想的转换电压的差值
双极性A/D转换器的偏移误差是实际的转换电压与负的满量程电压以1/2LSB处的理想转换电压之间的差值。
一般可在A/D转换器外部加一个电位器进行调节，将偏移误差调至最小

增益误差
又称满量程误差，是指满量程输出数据代码所对应的实际输入转换电压与理想转换电压之间的差值。
可通过外部电位器调节增益误差，通常在偏移误差调整后进行。2.4D/A转换器权电阻式D/A转换器R-2R梯形网络式D/A转换器
只用到R、2R这样两个阻值级联积分式D/A转换器
D/A转换器的主要技术指标
分辨率
最小输出电压与最大输出电压之比。分辨率越高，对应最小数字输入的模拟输出信号值越小，越灵敏。
线性度
非线性误差为理想的输入-输出特性曲线与实际转换曲线的偏差，一般取偏差的最大值来表示。
转换精度
转换精度以最大的静态转换误差的形式给出。转换误差应该包括非线性误差、比例系数误差、以及漂移误差等综合误差。
转换精度与分辨率是不同的。精度是指转换后所得的实际值对于理想值的逼近程度。分辨率是指能够对转换结果发生影响的最小输入量。D/A转换器的主要技术指标
建立时间
D/A转换器的输入代码有满度值的变化时，输出模拟信号电压达到满度值±1/2LSB精度时所需要得时间。
温度系数
满量程输出的条件下，温度升高一度，输出变化的百分数。
电源抑制比
满量程电压变化的百分数与电源电压变化的百分数之比。2.5过采样△-∑调制A/D、D/A转换器数码率2.5过采样△-∑调制A/D、D/A过采样
使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行采样。
若将采样频率提高到Rfs
R称为过采样比率，且R>1
在这种采样的数字信号中，由于量化的比特数没有改变，故总得量化噪声功率不变，但这是量化噪声的频谱分布发生了变化，即原来均匀分布在0-fs/2的频带内的噪声，现在分散到0-Rfs/2的频带上。过采样
噪声整形
噪声整形技术是指对噪声的频谱分布形状进行控制的一种技术
噪声整形技术是过采样与△-∑调制技术的结合。
△-∑调制技术使量化噪声的频谱分布形状从原来的均匀分布转变成高频段集中分布的形状。虽然总的量化噪声功率没有减少，但音频频带内的噪声却减少了。
噪声整形的工作原理是