Шум квантования
Ошибки квантования
Существует два основных источника ошибок квантования. Первый источник ошибки связан с дискретизацией, при которой в определенный момент времени выбирается амплитуда входного сигнала, а затем сохраняется постоянной до следующей выборки. Второй источник ошибки идет от устройства квантования. Амплитуда сигнала округляется до возможного ближайшего цифрового значения. Эта ошибка, называемая шумом квантования, может быть продемонстрирована следующим образом:
1. Установите генератор сигналов на первоначальную частоту 250 Гц и амплитуду 5 В. Установите развертку 1мс/дел на обоих осциллографах. На экране компьютера вы увидите синусоидальную волну. Нажмите клавишу 1, что установить разрядность представления выходного сигнала, равной 1 (то есть, два дискретных значения). Теперь синусоидальная волна аппроксимирована прямоугольной волной. Одного бита достаточно, чтобы показать лишь период входного сигнала.
Далее, если вы уменьшите амплитуду входного сигнала, то не увидите никаких изменений на компьютерном осциллографе. Это связано с тем, что одного бита достаточно только для определения знака входного сигнала, а не его реальной амплитуды.
2. Увеличьте амплитуду сигнала генератора до 5В. Установите разрядность равной 2 с помощью нажатия клавиши 2. Теперь имеются 4 уровня для представления входного сигнала. Если амплитуда входного сигнала уменьшается или увеличивается, то можно увидеть, что форма выходного сигнала будет квадратной или ступенчато треугольной. Это самое лучшее приближение входного сигнала, которое можно достичь при двух 2 положительных и 2 отрицательных уровнях напряжения. Зарисуйте вид входного и выходного сигналов.
3. Продолжайте увеличивать разрядность до 8 бит. При каждом значении изменяйте амплитуду входного сигнала, и проанализируйте, насколько хорошо отображается синусоида.
Зарисуйте вид выходного сигнала при разрядности, равной 8.
Содержание отчета
Структурная схема макета.
Количество выборок при 250 Гц, период входного сигнала и частота дискретизации.
Вид входного и выходного сигналов при частоте входного сигнала 250 Гц, 2,5 кГц, 3,5 кГц и 5 кГц.
Частота дискретизации и частота помехи дискретизации при частоте входного сигнала 3,5 кГц.
Вид выходного сигнала при разрядности его представления, равной 2 и 8, и соответствующее количество уровней дискретизации.
Демонстрация 2: Частотная область
Схема макета
Цель работы
-продемонстрировать, как аналоговый сигнал представляется в частотной области.
Введение
Известно, что сигналы могут быть представлены как во временной области, так и в частотной области. Для демонстрации «формы» сигнала в частотной области в данной работе применяется компьютерный анализатор спектра.
Установка оборудования
Соедините генератор сигналов с осциллографом через Т-коннектор. Подсоедините с другой стороны Т-коннектора кабель и подключите его к входу DSK-платы. Микрофон пока не подключается.
Установите на осциллографе развертку 1мс/дел. Настройте усилитель осциллографа так, чтобы на деление приходился 1В. Установите амплитуду сигналов генератора равной 5 В (от минимального до максимального значения), а частоту 200 Гц.
Убедитесь, что сигнал отчетливо виден на осциллографе и симметрично расположен относительно нуля.