5采样信号量化误差分析

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1、实验五采样信号量化误差分析一.实验目的1.通过本实验熟悉a/d、d/a变换中的量化误差。2.了解a/d、d/a器件位数与fi化误差的关系。二.实验原理把连续吋间信号转换为与其相对应的数字信号的过程称之为模-数(a/d)转换过程，反之则称为数-模(d/a)转换过程，它们是数字倍号处理的必要程序.一般在进行a/d转换之前，需要将模拟信号经抗频混滤波器预处理，变成带限信号，W经a/d转换成为数字信号，最后送入数字信号分析仪或数字计算机完成信号处理.如果需耍，再由d/a转换器将数字信号转换成校拟倍号，去驱动计算机外围执行元件

2、或模拟忒显示、记朵仪等。a/d转换色括了采样、虽化、编码等过程，其工作原理如图5.1所示。AAz.lllll,.llllll.1

3、

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5、卜

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10、,=>-r4bArnr=>0,1，2,3,2,1，…模拟信号釆样量化数字信号图5.1倍号a/d转换过程1)采ff-或称为杣样，足利川采样脉冲序列p(t),从连续吋问信号x(t)中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号x(nts)的过程.n=0,1....tst称为采样间隔，或采样周期，1/ts=fs称为采样频率。山于后续的化过程需要一定的时间T,对于随时间变化的模拟输入信号，

11、要求瞬时采样值在时间T内保持不变，这样冰能保证转换的正确性和转换精度，这个过程就足采样保持。正是侖了采样保持，实际上采样后的信号是阶梯形的连续函数。2)量化--乂称幅值量化，把采样信号x(nts)经过舍入或截尾的方法变为只打有限个育效数字的数，这一过程称为量化。苦取信号x(t)可能fli现的最人值a，令其分为d个间隔，则每个I'hJ隔长度*r=a/d，r称为S化增fi或fi化步长。当采祥信号x(nts)落在某一小间隔内，经过贪入或截尾方法而变为有限值时，则产生量化误差，如图5.2所示。一般又把5化误差看成是模拟信兮作

12、数字处理时的可加噪声，故而又称之为舍入噪声或截尾噪声。量化增量d愈大，则量化误差愈大，量化增量大小，一般取决于计兑机a/d卡的位数.例如，8位二进制为28=256,即量化屯平r为所测信号最大也压幅值的1/256。■1，x(1)~5x(5)-4i(2)=3x(6)=5:(3)=0x(7)=2i(4)=1x(8)=012345678图5.2信兮的6等分景化过程3）编码-将离散幅值经过量化以后变为二进制数字的过程。倍号x（t）经过上述变换以后，即变成了时间上离散、幅值上fi化的数字信号。本实验采川软件模拟的方法來演示不同等

13、分惜况下对数据采银的影响。一.实验仪器和设备1.计算机n台2.drvi快速可重组虚拟仪器平台1蕓3.打印机1台二.实验步骤及内容1.启动服务器，运行drvi主程序，开启drvi数据采集仪电源，然后点击drvi快捷工具条上的”联机注册”图标，选择其屮的采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从drvi工具栏和快捷工具条巾启动”drvi微型web服务器"和的web服务器"，开始监听8500和8600端口。2.打幵客户端计算机，冶动计算机上的drvi客户端程呼，然后点击drvi快捷工具条上的"

14、联机注册"图标，选择其屮的”drvi局域网服务器检测”，在弹出的对话桐屮输入服务器ip地址（例如：192.168.0.1），点击”发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即讨正常运行客户端所有功能。3.在drvi软件T•台的地址信息栏中输入如卜信息"http://服务器ip地址:8600/gccslab/index.htm"，打开web版实验指导书，ft实验H录中选择"采样倍号蛍化误差分析"实验，根裾实验原理和要求设计该实验。4.该实验首先需耍设计一个正弦倍号发生器，來提供原始倍号，drvi中提供了一个”数

15、字倍号发生器"芯片将其中的”信号类型"设S为2就可以产生正弦信号，再用一片”启/停按钮”芯片控制倍号足否产生；为计算倍号的fi化误差，需耍添加一片”信号H化误差计算”芯片bJ,冋时，为了便丁对等分数的选择，使川一片”数字调节按钮”芯片@1，丼将其步长设置为2;另外选择二片”波形/频谱攰示"芯片用于®示原始波形和经景化误差芯片处理后的波形；最后根椐迕接这些芯片所需的数组型数裾线数量，插入2片”内存条"芯片更S,扩展2条数组型数裾线，用于存储动态数据；再加上•-•些文字显示芯和装饰芯八#1，就nJ以完成"采样信号量化误差

16、"实验的设计过程。所需的虚拟仪器软件芯片数5:、种类、与软件总线之间的倍兮流动和连接关系如图5.3所示，根裾该原理设计图在drvi软面包板上捕入上述软件芯片，然后修改芯片属性窗中相应的连线参数就可完成该实验的搭建过程。※说明：红线和虚线表示单变量数据线，蓝线和实线表示数组型数据线，箭头代表数据或信号在软件忌旌中的流动方向图5.3釆样信号遛化误差