PCM语音编解码系统研究

论文摘要

本文主要研究了一个PCM编解码系统。PCM语音编解码系统被用来进行语音信号的数字化和重建。当语音被数字化后,它能无衰减地进行长距离传输。该系统应用领域广泛,包括数字微波通信、卫星通信等。为了恢复清晰的语音信号,在数字化时需要在40dB的动态范围内有大约26dB的信号-失真比。这可以用一个线性的13位ADC、DAC实现,但在大信号时的信号-失真比将远大于40dB。而大信号时过高的性能是以每次采样时过大的数据量为代价的。通过把13位线性格式压缩为8位伪对数格式,可以实现数据量的降低。可采用一个和μ律函数相似的分段函数曲线进行压缩,并通过一位符号位、三位段间码、四位段内码表示压缩数据。在系统层面,在发送部分采用8kHz的采样速率。其需要一个低通滤波器限制3.4kHz以上的信号,防止其使通带内的信号产生失真；并加入抗混叠滤波器,防止因低通滤波器引入的频谱混叠。电话线同样会受到50Hz的电源线耦合干扰,该干扰在信号进入A/D转换器之前,就须通过高通滤波器去除。设计该高通滤波器在50Hz处,有14dB的衰减。接收部分包括DAC、低通补偿滤波器和平滑滤波器。D/A转换过程重建了阶梯状的通带内信号,须设计一个平滑滤波器,以得到所需的信号。在电路设计层面,本论文重点介绍了如下部分：采用开关电容滤波器结构设计了高通滤波器；采用RC有源滤波器设计了平滑滤波器和抗混叠滤波器；在DAC中的模拟电路,包括RDAC、CDAC、1.575V电压基准电路；可变增益放大器等。最后借助spectre仿真器进行了仿真,结果均满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究语音编解码技术的目的
• 1.2 PCM语音编解码技术简介
• 1.3 PCM语音通信系统的优点与存在的问题
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 PCM语音编解码系统结构
• 第三章 DAC基准电压产生电路
• 3.1 两相不交迭时钟产生模块
• 1、IO₂、IO₃、IO₄的模块'>3.2 产生周期性电压IO₁、IO₂、IO₃、IO₄的模块
• 3.3 产生±1.575V基准电压的模块
• 第四章 PCM语音信号解码电路设计
• 4.1 基本原理与指标结构
• 4.2 解码电路结构
• 第五章 抗混叠滤波器
• 5.1 频谱混叠现象
• 5.2 解决方法和滤波器类型选择
• 5.3 设计抗混叠滤波器的技术指标
• 5.4 抗混叠滤波器的系统函数
• 5.5 综合实际电路并确定参数
• 第六章 平滑滤波器
• 6.1 设计性能指标和滤波器结构
• 6.2 根据技术指标,确定传递函数
• 6.3 将传递函数综合成实际电路
• 6.4 确定电路各参数
• 第七章 高通滤波器
• 7.1 高通滤波器设计的相关原理
• 7.2 具体电路设计
• 第八章 可变增益放大器
• 第九章 整体仿真结果分析
• 9.1 DAC基准电压产生电路的仿真分析
• 9.2 抗混叠滤波器的仿真分析
• 9.3 对设计的平滑滤波器仿真验证
• 9.4 高通滤波器的仿真验证与分析
• 9.5 可变增益放大器的仿真分析
• 参考文献
• 致谢