МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИСТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ІКТА
Кафедра «Захист інформації»
З В І Т
про виконання лабораторної роботи №6
з курсу «Цифрова обробка сигналів»
на тему:
«ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТІВ КВАНТУВАННЯ В ЦИФРОВИХ ПРИСТРОЯХ»
Мета роботи – дослідити ефекти, що виникають при перетворенні аналогового сигналу в цифрову форму.
ЗАВДАННЯ
Ознайомитись із теоретичними відомостями.
Скласти схему для проведення дослідження ефектів квантування сигналу, одержаного шляхом накладання гармонійних коливань із параметрами заданими в табл. 1.
Таблиця 1
№
, В
, В
, В
, рад/с
, рад/с
, рад/с
, рад
, рад
, рад
10
1,15
2,62
-1,43
13
29
49
2,35
-1,99
2,11
За допомогою теореми Котельникова-Шенона добрати параметри для частоти дискретизації та вхідного буфера для спектроаналізатора. Задати інтервал квантування (ІК) . Запустити процес симуляції на інтервал 10 с. проаналізувати отриманий спектр сигналу, при необхідності ввести корекцію параметрів масштабування.
Повторити експеримент для інтервалів квантування , та . Обчислити мінімальну кількість розрядів необхідну для представлення сигналу без шумів обмеження. Отримані результати з поясненнями навести у звіті.
РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
. Отже розмір буферу становить128.
Результати виконання програми
/
Рис. 1. Схема для проведення дослідження ефектів квантування сигналу.
/
Рис. 2. Відображення амплітудного спектра при ІК=1/2
/
Рис. 3. Часові діаграми сигналів та шум квантування при ІК=1/2
/
Рис. 4. Відображення амплітудного спектра при ІК=1/4
/
Рис. 5. Часові діаграми сигналів та шум квантування при ІК=1/4
/
Рис. 6. Відображення амплітудного спектра при ІК=1/8
/
Рис. 7. Часові діаграми сигналів та шум квантування при ІК=1/8
/
Рис. 8. Відображення амплітудного спектра при ІК=1/16
/
Рис. 9. Часові діаграми сигналів та шум квантування при ІК=1/16
Мінімальна кількість розрядів, необхідна для представлення сигналу без шумів обмеження:
При ІК=1/2
Отже, .
При ІК=1/4
Отже, .
При ІК=1/8
Отже, .
При ІК=1/16
Отже, .
ВИСНОВОК
При виконанні даної лабораторної роботи потрібно було дослідити ефекти, що виникають при перетворенні аналогового сигналу в цифрову форму.
Після виконання лабораторної роботи можна зробити наступні висновки:
Формування цифрового сигналу із аналогового передбачає виконання 3-х основних операцій: дискретизацію, квантування, кодування.
Зворотне перетворення цифрового сигналу в аналоговий передбачає послідовне виконання таких операцій: декодування, відновлення.
Процес квантування супроводжується виникненням похибок квантування. Зумовлених різницею між дійсними та квантовими значеннями вибірок. За рівномірного квантування значення цієї помилки не перевищує півкроку квантування.
Будь-який неперервний сигнал, спектр якого обмежений частотою повністю визначається послідовністю своїх дискретних відліків, узятих через проміжок часу , що називається періодом дискретизації.
Недоліком рівномірного квантування є низька захищеність від шумів квантування малих рівнів сигналу.
Для n-розрядної системи кодування крок квантування пов’язаний із динамічним діапазоном співвідношенням .