intTypePromotion=1
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Tìm hiểu lượng tử hóa

Chia sẻ: Phuc Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:22

Thêm vào BST
Báo xấu
55
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Lượng tử hóa, quá trình lượng tử hóa, lấy mẫu dư và định dạng nhiễu, bộ chuyển đổi D/A,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Tìm hiểu lượng tử hóa

  1. Xử lý số tín hiệu Chương 2: Lượng tử hóa
  2. Nội dung 1. Quá trình lượng tử hóa 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu 3. Bộ chuyển đổi D/A 4. Bộ chuyển đổi A/D
  3. 1. Quá trình lượng tử hóa Quá trình xử lý tín hiệu tương tự Analog Analog Input Output
  4. 1. Quá trình lượng tử hóa Bộ lấy mẫu và lượng tử Tín hiệu đã Lấy mẫu & giữ lượng tử x(nT) xQ(nT) x(t) Bộ chuyển đổi Tín hiệu A/D Đến tương tự Tín hiệu (Lượng tử) DSP đã lấy mẫu B bits/mẫu Các thông số đặc trưng: •Số bit biểu diễn B •Tầm toàn thang R
  5. 1. Quá trình lượng tử hóa Xét ví dụ lượng tử đều (B = 4, R = 8) 4 4 3 3 2 2 1 1 0 -1 -1 -2 -3 -3 -4 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7
  6. 1. Quá trình lượng tử hóa  Độ rộng lượng tử (độ phân giải lượng tử) R Q Phân loại 2B  Bộ ADC đơn cực: 0 ≤ xQ(nT) < R Bộ ADC lưỡng cực: -R/2 ≤ xQ(nT) ≤ R/2  Lượng tử theo pp làm tròn Lượng tử theo pp rút ngắn (truncated)
  7. 1. Quá trình lượng tử hóa  Sai số lượng tử e(nT ) xQ (nT ) x(nT )  Lượng tử theo pp làm tròn Q Q e 2 2 => Sai số lượng tử cực đại là emax = Q/2
  8. 1. Quá trình lượng tử hóa  Giả sử sai số lượng tử e là biến ngẫu nhiên có phân bố đều trong khoảng [-Q/2;Q/2] p(e)  Hàm mật độ xác suất : 1 Q Q 1/Q p (e) ;             e Q 2 2 -Q/2 0 Q/2 e Q/2 e E ( e) e. p (e)de 0 Q/2
  9. 1. Quá trình lượng tử hóa  Giá trị trung bình của e: Q/2 e E ( e) e. p (e)de 0 Q/2  Giá trị trung bình bình phương của e: Q/2 Q2 e2 E (e 2 ) e 2 p (e)de Q/2 12  Sai số lượng tử hiệu dụng: 2 Q erms e 12
  10. 1. Quá trình lượng tử hóa R  Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu: SNR Q  Tính theo dB: R SNR 20 log10 6 B   (dB) Q Quy luật 6dB/bit  Ví dụ: Tín hiệu được lấy mẫu với tốc độ 44kHz và mẫu được lượng tử hóa bằng bộ chuyển đổi A/D tầm toàn thang 10V. Xác định số bit B để sai số lượng tử hiệu dụng phải nhỏ hơn 50 μV. Tính sai số hiệu dụng thực sự & tốc độ bit theo bps
  11. 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu (noise shaping)  e(n) xem như nhiễu trắng trung bình bằng 0.  Phổ công suất nhiễu trắng Pee(f) 2 e fs -fs/2 0 fs/2 f 2 Mật độ phổ công suất: fs fs  S ee ( f ) e ,    ­ f fs 2 2 => Công suất nhiễu trong khoảng f= [fa,fb] là See(f). f
  12. 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu (noise shaping)  Lấy mẫu dư: fs’ = L.fs Pee(f) 2 e '2 fs e ' f s -f’s/2 -fs/2 0 fs/2 f’s/2 f 2 '2 '2 e e 2 e '          e fs ' fs f s f s B B' B 0.5 log 2 L
  13. 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu (noise shaping)  Mô hình bộ lượng tử hóa định dạng nhiễu: e(n ) HNS(f) ε(n) x(n) xQ(n)  Chuỗi ε(n) không còn là nhiễu trắng, mật độ phổ công suất có dạng của bộ lọc HNS(f)
  14. 3. Bộ chuyển đổi D/A  Xét bộ DAC B bit, tầm toàn thang R, ngõ vào B bit MSB b1 b2 B b3 xQ bits đầu DAC vào Analog output bB LSB R (reference)
  15. 3. Bộ chuyển đổi D/A (a) Nhị phân đơn cực thông thường (Unipolar natural binary) 1 2 xQ R(b1 2 b2 2 ... bB 2 B ) (b) Nhị phân offset lưỡng cực (bipolar offset binary) 1 2 B xQ R(b1 2 b2 2 ... bB 2 0.5) (c) Lưỡng cực lấy bù 2 (bipolar 2’s complement) 1 2 B xQ R(b1 2 b2 2 ... bB 2 0.5)
  16. 4. Bộ chuyển đổi A/D MSB b1 b2 B x b3 bits Analog ADC đầu ra input bB LSB R (reference)
  17. 4. Bộ chuyển đổi A/D Bộ ADC sử dụng pp xấp xỉ liên tiếp: x + SAR _ b1 b2 b3 . . . bB comparator MSB b1 b2 b3 . . . bB LSB xQ DAC
  18. 4. Bộ chuyển đổi A/D + Thuật toán áp dụng cho mã hóa nhị phân thông thường và offset (với bộ DAC tương ứng) và lượng tử theo kiểu rút ngắn. + Để lượng tử hóa theo pp làm tròn: x được dịch lên Q/2 trước khi đưa vào bộ chuyển đổi. + Đối với mã bù 2: bit MSB là bit dấu nên được xét riêng. Nếu x ≥ 0 thì MSB = 0.
  19. 4. Bộ chuyển đổi A/D  Ví dụ: Lượng tử hóa x = 3.5 theo biểu diễn nhị phân offset, pp rút ngắn, B = 4 bit và R = 10V. Test b1b2b3b4 xQ C = u(x – xQ) b1 1000 0,000 1 b2 1100 2,500 1 b3 1110 3,750 0 b4 1101 3,125 1 1101 3,125 => b = [1101]
  20. 4. Bộ chuyển đổi A/D  Ví dụ: Lượng tử hóa x = 3.5 theo biểu diễn nhị phân thông thường, pp rút ngắn, B = 4 bit và R = 10V. Test b1b2b3b4 xQ C = u(x – xQ) b1 1000 5,000 0 b2 0100 2,500 1 b3 0110 3,750 0 b4 0101 3,125 1 0101 3,125 => b = [0101]
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2314 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2