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PCM接口介绍

2020/10/16 17:47:40 文章标签: pcm接口

PCM接口 PCM综述 脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM),脉冲编码调制(PCM)是一种模拟信号的数字表示,它在一定的间隔内采样模拟信号的幅度。采样的模拟数据被更改为二进制数据,然后由二进制数据表示。PCM需要一个非常精确的时钟。每秒采…

PCM接口

PCM综述

脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM),脉冲编码调制(PCM)是一种模拟信号的数字表示,它在一定的间隔内采样模拟信号的幅度。采样的模拟数据被更改为二进制数据,然后由二进制数据表示。PCM需要一个非常精确的时钟。每秒采样数从8000到192000,通常是赫兹(赫兹)或每秒周期(8至192 kHz)模拟波形最大频率的几倍。

PCM最早用于语音电话机,现在使用场景也适合语音传输有关,就像IIS一样,PCM常见于WiFi和BT模组,用于传输语音信息。

IIS介绍如下:

I2S/IIS总线介绍及相关EMC问题

基带语音信号的频率范围是0.3KHz~3.4KHz,我们取带宽为4KHz。

PCM有两个标准(表现形式)即E1和T1。
中国采用的是欧洲的E1标准。T1的速率是1.544Mbit/s,E1的速率是2.048Mbit/s。

PCM波形

对信号进行脉冲编码调制以将其模拟信息转换为二进制序列,即1和0。PCM的输出类似于二进制序列。下图显示了PCM输出相对于给定正弦波的瞬时值的示例。

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PCM基本要素

脉冲编码调制器电路的发送器部分包括采样,量化和编码,它们在模数转换器部分中执行。采样之前的低通滤波器可防止消息信号的混叠。

接收器部分中的基本操作是受损信号的再生,量化脉冲序列的解码和重建。以下是PCM的框图,它代表发射器和接收器部分的基本元件。

[外链图片转存失败(img-mubtgZBG-1565257550424)(AC9DD09A213F43E0B59BAAC5A7BF0E07)]

低通滤波器

该滤波器消除了输入模拟信号中存在的高频分量,该高频分量大于消息信号的最高频率,以避免消息信号的混叠。

取样

这种技术有助于以消息信号的瞬时值收集样本数据,从而重建原始信号。根据采样定理,采样率必须大于消息信号的最高频率分量W的两倍。

量化

量化是减少过多比特和限制数据的过程。给定量化器时的采样输出减少了冗余位并压缩了值。

编码器

模拟信号的数字化由编码器完成。它通过二进制代码指定每个量化级别。这里完成的采样是采样保持过程。这三个部分(LPF,采样器和量化器)将充当模数转换器。编码可最大限度地减少使用的带宽。

再生中继器

此部分增加了信号强度。通道的输出还具有一个再生中继器电路,以补偿信号损失并重建信号,并且还增加其强度。

解码器

解码器电路对脉冲编码波形进行解码以再现原始信号。该电路用作解调器。

重建过滤器

在再生电路和解码器完成数模转换之后,采用低通滤波器,称为重建滤波器以获得原始信号。

因此,脉冲编码调制器电路将给定的模拟信号数字化,对其进行编码并对其进行采样,然后以模拟形式发送。以反向模式重复该整个过程以获得原始信号。

缺陷

为每个样本选择一个接近但不完全在模拟信号水平的离散值将导致量化误差。
在样本之间不进行信号的测量;
采样定理保证只有当信号在频率上没有能量时,才能保证信号的无歧义表示和恢复。fs/2或更高(采样频率的一半,称为奈奎斯特频率);较高的频率将不能正确地表示或恢复,并在奈奎斯特频率以下的信号中增加混叠失真。
由于样品依赖于时间,精确再现需要精确的时钟。如果编解码时钟不稳定,这些缺陷将直接影响设备的输出质量。

PCM信号

PCM信号接口包含四根信号线,如下所示,和SPI信号比较相似。

  1. PCM_SYNC,PCM同步信号;
  2. PCM_IN,PCM数据信号输入;
  3. PCM_OUT,PCM数据信号输出;
  4. PCM_CLK,PCM时钟信号;

时钟频率相对来讲并不是很高,基本上为几百KHz的水平。最高其实可以增大到MHz,但是没必要,因为语音采样频率8K就可以了,当然越高越好一些。

2019-8-8常怀大爱于心,付大愿如行


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