語音信號數字化編碼

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

關鍵詞：語音信號；數字信號；模數轉換

1 設計要求

1.1 語音信號的數字化編碼的實現即將模擬信號進行數字化處理。

1.2 要求運用pcm編碼（脈沖編碼調制）的基本原理。

1.3 要求軟硬件結合。

2 設計原理

語音信號數字化編碼的實現就是將一個語音信號轉換成數字信號。

語音是人類發音器官發出的，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，稱為脈沖編碼調制（pcm），簡稱脈碼調制。

Pcm系統的原理方框如圖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 設計總結

21世紀是信息時代。信息技術的迅猛發展和廣泛應用為教學提供了豐富的學習資源，所以我們有必要了解信號的傳輸常用兩種模式——模擬信號和數字信號。

數字化傳輸與交換的優越性：①加強了通信的保密性。②提高了抗干擾能力。數字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構成的門限電壓（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生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設置了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現誤碼時，可以利用后向信號使對方重發。因而數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可構建綜合數字通信網。采用時分交換后，傳輸和交換統一起來，可以形成一個綜合數字通信網。

由于模數轉換器在數字多媒體電子系統中應用的擴大，其市場呈穩步增長勢頭。同時人們對轉換器性能的要求越來越高，其技術難度越來越大，但是對模數轉換技術的研究開發更加活躍，不斷將產品向更高性能推進。如今，模數轉換技術已經變得復雜多樣，但由以上分析可以看出，它有著如下的發展趨勢：

結構不斷簡化。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（如由全并行方式發展到兩步法、多步法，又發展到將信號預處理的折疊、內插法）；另一方面減少模擬部件，盡可能多地采用成熟的數字電路（如新發展的Σ△結構）。

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

總之，各種技術的運用以及集成電路工藝的發展，一定會把模數轉換推向速度快、精度高、成本低以及結構簡單的發展方向。