脈沖編碼調制—PCM

脈沖編碼調制 (PCM) 是模擬信號的數字表示形式，它定期對模擬信號的幅度進行采樣。采樣的模擬數據被改變為二進制數據，然后由二進制數據表示。PCM 需要非常精確的時鐘。每秒的樣本數（范圍從 8,000 到 192,000）通常是模擬波形最大頻率（以赫茲 (Hz) 為單位）或每秒周期數（范圍從 8 到 192 KHz）的幾倍。

脈沖一詞指的是傳輸線中的脈沖，這是另外兩種幾乎同時發展的模擬方法的自然結果：脈寬調制和脈沖位置調制，其中每種方法都使用不同寬度或位置的離散信號脈沖。除此之外，PCM 與這些其他形式的信號編碼幾乎沒有相似之處。這些方法在 20 世紀 60 年代初被引入美國，當時電話公司開始將語音轉換為數字信號以促進城市之間的傳輸。

PCM 的基本要素

脈沖編碼調制器電路的發射器部分由采樣、量化和編碼組成，這些部分在模數轉換器部分中執行。采樣之前的低通濾波器可防止消息信號的混疊。

接收器部分的基本操作是受損信號的再生、解碼和量化脈沖串的重建。以下是 PCM 的框圖，它代表了發送器和接收器部分的基本元素。

低通濾波器

該濾波器消除了輸入模擬信號中存在的高于消息信號最高頻率的高頻分量，以避免消息信號的混疊。

采樣器

這種技術有助于收集消息信號瞬時值的樣本數據，從而重建原始信號。根據采樣定理，采樣率必須大于消息信號最高頻率分量W的兩倍。

量化器

量化是減少過多比特并限制數據的過程。采樣輸出提供給量化器時，會減少冗余位并壓縮值。

編碼器

模擬信號的數字化是由編碼器完成的。 它通過二進制代碼指定每個量化級別。 這里完成的采樣是采樣保持過程。 LPF、采樣器和量化器這三個部分將充當模數轉換器。 編碼可以最大限度地減少所使用的帶寬。

再生中繼器

此部分增加信號強度。通道的輸出還設有一個再生中繼電路，以補償信號損失并重建信號，并增加信號強度。

解碼器

解碼器電路對脈沖編碼波形進行解碼以再現原始信號。該電路充當解調器。

重構濾波器

在再生電路和解碼器完成數模轉換之后，使用低通濾波器（稱為重建濾波器）來恢復原始信號。

因此，脈沖編碼調制器電路將給定的模擬信號數字化、編碼并采樣，然后以模擬形式傳輸。以相反的方式重復整個過程以獲得原始信號。