Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 2: Lượng tử hóa
lượt xem 7
download
Chương 2 cung cấp những kiên thức về lượng tử hóa. Nội dung chính được trình bày trong chương này gồm: Quá trình lượng tử hóa, lấy mẫu dư và định dạng nhiễu, bộ chuyển đổi D/A, bộ chuyển đổi A/D. Mời các bạn tham khảo.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 2: Lượng tử hóa
- Xử lý số tín hiệu Chương 2: Lượng tử hóa
- 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
- 1. Quá trình lượng tử hóa Quá trình xử lý tín hiệu tương tự Analog Analog Input Output
- 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
- 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
- 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)
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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)
- 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)
- 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)
- 4. Bộ chuyển đổi A/D MSB b1 b2 B x b3 bits Analog ADC đầu ra input bB LSB R (reference)
- 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
- 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.
- 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]
- 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]
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Lượng tử hóa
32 p | 494 | 44
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 4: Bộ lọc FIR và tích chập
34 p | 266 | 36
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 1: Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu
31 p | 146 | 25
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 0: Giới thiệu môn học
14 p | 97 | 10
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu DPS (Digital Signal Processing): Chương 1 - ThS. Đặng Ngọc Hạnh
43 p | 137 | 9
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 4: Lọc FIR và tích chập
27 p | 138 | 8
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 1 - PGS.TS Lê Tiến Thường
62 p | 32 | 6
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 4 - PGS.TS Lê Tiến Thường
69 p | 39 | 5
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 4 - PGS.TS. Phạm Tiến Thường
69 p | 80 | 4
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 2 - ĐH Sài Gòn
47 p | 38 | 4
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Giới thiệu môn học - TS. Chế Viết Nhật Anh
10 p | 62 | 3
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 4 - ĐH Sài Gòn
53 p | 40 | 3
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 3 - ĐH Sài Gòn
36 p | 40 | 3
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 1 - ĐH Sài Gòn
41 p | 48 | 3
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 2 - TS. Chế Viết Nhật Anh
24 p | 61 | 3
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 4 - TS. Chế Viết Nhật Anh
19 p | 56 | 2
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 1 - TS. Chế Viết Nhật Anh
25 p | 45 | 2
-
Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 5 - TS. Chế Viết Nhật Anh
15 p | 58 | 1
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