tailieunhanh - Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 2: Lượng tử hóa

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. | Xử lý số tín hiệu Chương 2: Lượng tử hóa Nội dung Quá trình lượng tử hóa Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu Bộ chuyển đổi D/A Bộ chuyển đổi A/D 1. Quá trình lượng tử hóa Analog Input Analog Output Quá trình xử lý tín hiệu tương tự 1. Quá trình lượng tử hóa x(t) Tín hiệu tương tự Lấy mẫu & giữ x(nT) Tín hiệu đã lấy mẫu Bộ chuyển đổi A/D (Lượng tử) Bộ lấy mẫu và lượng tử Tín hiệu đã lượng tử xQ(nT) B bits/mẫu Đến DSP 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) 1. Quá trình lượng tử hóa Độ rộng lượng tử (độ phân giải lượng tử) Phân loại Bộ ADC đơn cực: 0 ≤ xQ(nT) 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] Hàm mật độ xác suất : -Q/2 Q/2 0 | Xử lý số tín hiệu Chương 2: Lượng tử hóa Nội dung Quá trình lượng tử hóa Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu Bộ chuyển đổi D/A Bộ chuyển đổi A/D 1. Quá trình lượng tử hóa Analog Input Analog Output Quá trình xử lý tín hiệu tương tự 1. Quá trình lượng tử hóa x(t) Tín hiệu tương tự Lấy mẫu & giữ x(nT) Tín hiệu đã lấy mẫu Bộ chuyển đổi A/D (Lượng tử) Bộ lấy mẫu và lượng tử Tín hiệu đã lượng tử xQ(nT) B bits/mẫu Đến DSP 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) 1. Quá trình lượng tử hóa Độ rộng lượng tử (độ phân giải lượng tử) Phân loại Bộ ADC đơn cực: 0 ≤ xQ(nT) 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] Hàm mật độ xác suất : -Q/2 Q/2 0 e p(e) 1/Q 1. Quá trình lượng tử hóa Giá trị trung bình của e: Giá trị trung bình bình phương của e: Sai số lượng tử hiệu dụng: 1. Quá trình lượng tử hóa Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu: Tính theo dB: 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 Mật độ phổ công suất: => Công suất nhiễu trong khoảng f= [fa,fb] là See(f). f -fs/2 fs/2 0 f Pee(f) 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu (noise shaping) Lấy mẫu dư: fs’ = -fs/2 fs/2 0 f Pee(f) f’s/2 -f’s/2 2. Lấy mẫu dư và định dạng nhiễu (noise shaping) Mô hình bộ lượng tử hóa định dạng nhiễu: Chuỗi ε(n) không còn là nhiễu trắng, mật độ phổ công suất có dạng của bộ lọc HNS(f) HNS(f) e(n) ε(n) xQ(n) x(n) 3. Bộ chuyển đổi D/A .