語音信號數(shù)字化編碼

摘 要：隨著數(shù)字技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術(shù)。由于系統(tǒng)的實際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號才能為執(zhí)行機構(gòu)所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路——模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。語音信號的數(shù)字化的編碼的實現(xiàn)就是將一個語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

關(guān)鍵詞：語音信號；數(shù)字信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換

1 設(shè)計要求

1.1 語音信號的數(shù)字化編碼的實現(xiàn)即將模擬信號進行數(shù)字化處理。

1.2 要求運用pcm編碼（脈沖編碼調(diào)制）的基本原理。

1.3 要求軟硬件結(jié)合。

2 設(shè)計原理

語音信號數(shù)字化編碼的實現(xiàn)就是將一個語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

語音是人類發(fā)音器官發(fā)出的，具有一定意義的，能起到社會交際作用的聲音。普通人語音信號頻率范圍20HZ——20KHZ。

語音信號轉(zhuǎn)換電信號的過程：聲音通過空氣把震動傳給聲音傳感器的薄膜，薄膜振動帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動，產(chǎn)生大小不一的電流。

通常把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號的基本過程，稱為脈沖編碼調(diào)制（pcm），簡稱脈碼調(diào)制。

Pcm系統(tǒng)的原理方框如圖1所示，在編碼器中有沖激脈沖對模擬信號抽樣，得到在抽樣時刻上的值。這個抽樣值仍是模擬量。在它量化之前，通常用保持電路將其作短暫的保存，以便電路有時間對其進行量化。在實際電路中，常把抽樣和保持電路作在一起，稱為抽樣保持電路。圖中的量化器把模擬抽樣信號變成離散的數(shù)字量，然后再編碼器中進行二進制編碼。這樣，每個二進制碼組成就代表一個量化后的信號抽樣值。

3 基本電路

5 設(shè)計總結(jié)

21世紀(jì)是信息時代。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用為教學(xué)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，所以我們有必要了解信號的傳輸常用兩種模式——模擬信號和數(shù)字信號。

數(shù)字化傳輸與交換的優(yōu)越性：①加強了通信的保密性。②提高了抗干擾能力。數(shù)字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構(gòu)成的門限電壓（稱為閾值）去衡量輸入的信號電壓，只有達到某一電壓幅度，電路才會有輸出值，并自動生成一整齊的脈沖（稱為整形或再生）。較小雜音電壓到達時，由于它低于閾值而被過濾掉，不會引起電路動作。因此再生的信號與原信號完全相同，除非干擾信號大于原信號才會產(chǎn)生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設(shè)置了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現(xiàn)誤碼時，可以利用后向信號使對方重發(fā)。因而數(shù)字傳輸適用于較遠距離的傳輸，也能適用于性能較差的線路。③可構(gòu)建綜合數(shù)字通信網(wǎng)。采用時分交換后，傳輸和交換統(tǒng)一起來，可以形成一個綜合數(shù)字通信網(wǎng)。

由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器在數(shù)字多媒體電子系統(tǒng)中應(yīng)用的擴大，其市場呈穩(wěn)步增長勢頭。同時人們對轉(zhuǎn)換器性能的要求越來越高，其技術(shù)難度越來越大，但是對模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)更加活躍，不斷將產(chǎn)品向更高性能推進。如今，模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)變得復(fù)雜多樣，但由以上分析可以看出，它有著如下的發(fā)展趨勢：

結(jié)構(gòu)不斷簡化。一方面減少制作難度相對較大、在芯片中特性匹配要求較高的部件的數(shù)量，減少高速比較器、寬帶運放、精密電阻等（如由全并行方式發(fā)展到兩步法、多步法，又發(fā)展到將信號預(yù)處理的折疊、內(nèi)插法）；另一方面減少模擬部件，盡可能多地采用成熟的數(shù)字電路（如新發(fā)展的Σ△結(jié)構(gòu)）。

高速下盡可能的提高分辨率。如采用過采樣 Σ△模數(shù)轉(zhuǎn)換形式、流水線型轉(zhuǎn)換方式以及折疊插值型轉(zhuǎn)換方式，提高轉(zhuǎn)換器的分辨率。

總之，各種技術(shù)的運用以及集成電路工藝的發(fā)展，一定會把模數(shù)轉(zhuǎn)換推向速度快、精度高、成本低以及結(jié)構(gòu)簡單的發(fā)展方向。